華人化学家

探索天然产物仿生合成・开发不对称催化新方法 —洪然研究员

本文作者:石油醚

自然界中酶促反应对有机官能团反应性的精妙控制,激励合成化学家不断拓展和延伸研究的边界。自地球有了生物开始,酶就存在了,酶对于人类的生命和生活都具有重要的作用。人类自从创造酿酒、制饴、做酱等工艺时起,即对生物催化作用有了初步认识。从1773年,意大利生理学家斯帕兰扎尼的研究至此,几百年来酶引起了众多科学家的研究兴趣,对其本质、组成、分类、分离、应用以及催化等多个领域有了更加深入的了解和发展,也深深吸引本期专访嘉宾洪然研究员的研究兴趣,他的研究团队就致力于将酶催化的策略应用于反应方法学的发展和具有重要生理活性的复杂天然产物全合成研究。

很荣幸可以邀请上海有机化学研究所的洪然研究员,带我们走进酶启发的天然产物的仿生全合成和探究合成方法的奇妙感悟。

以下是洪然研究员的专访内容:

 

  1. 是什么样的机缘让您选择了化学(科学)研究?

一直很好奇生物现象的背后有什么样的机制来调控。虽然读化学专业也是高考志愿的机缘巧合,但是在学有机化学的时候,书本上似乎总能把有机反应用机理清楚地解析,觉得有朝一日分子运动可以清楚地描绘纷繁的生物世界;等到读了研究生,才知道微观世界太奇妙,有太多未知的东西,很多反应似乎又解释不清楚了。看似简单的现象背后可能有复杂的分子机制。分子的构筑不经意间成为满足自己好奇心的最佳载体,不管是理解和探索自然界神奇的组合方式,还是提出想象出来的合成路线,都是追寻分子形成本源的有趣途径。

  1. 如果不从事化学(科学),还有什么想做的?为什么?

也许会去做个插画师。以前觉得画画是挺有趣的事情,根据自己对文字的理解去想象和描绘场景。小的时候喜欢模仿那些灵动的插画,但自己的笔画总是很僵硬。大了之后才慢慢理解大家说的“写生”是什么意思,实际上就是去模仿自然,让大自然的美浸润笔尖,也就能画出好的“应景”作品。即便是农田里耕作,四时、节气、作物的生长规律,无不是要应时而作。科学研究又何尝不是应时和应景的作品?

  1. 现在在做哪方面的研究?另外,准备在这块如何展开?

一直很惊叹生物界的酶何以能自如地调控反应性,获得结构多样的化合物,有些还是我们人类治疗疾病的重要分子。也许酶起初并没有目的性,但是时间长了,进化的力量让她可以有惊人的能力。人工合成是在一定程度上可以去理解这个过程。一种方式是提取最小的功能单元,设计简化的模型;一种是人为地加快蛋白质的进化,寻找更好的功能性催化剂。我们希望可以双管齐下来解释这些酶发挥功能的机制,从而创造美妙的分子世界。

  1. 请告诉我们对您人生影响最大的一个人是谁?为什么?

影响我的人很多,生活上的和学术生涯里的。如果只能选一个人,我想对我影响最大的是我的祖父,不仅仅是因为他把对自然的敬畏和质朴的生活理念带给小时候的我,要我总要脚踏实地做事。如果他还建在,我很愿意讲讲我现在做的事情,还会问问他的意见。

  1. 如果能和历史上的某一个人共进晚餐的话,您最希望是谁?为什么

在历史长河里,我觉得中国历史上可以选鲁班,关于他的传说很多,很想问问他那些会飞的木鹊和能跑的车是怎么做出来的。如果近一点的,我很想和达芬奇共进晚餐,他的博学和艺术才华简直是无与伦比,他设计的很多机械现在都无法参透。分子的构筑和他的巧妙机械有异曲同工之妙,听听他如何“看待”有机分子的合成将会是十分有趣。

6.在您人生中最艰难的一段时间发生在什么时候,怎么克服的?

能克服的困难,回头看都不难了,也许后面会有。自己不去设定一个具体的目标,更愿意选一个方向,充满好奇,就能发现很多美好的东西。当然,选定了,就尽力而为,坦然面对问题,学会欣赏自己每一小步做出的努力。

  1. 7. 您平时喜欢吃什么?(如果是菜肴的话在哪里吃的最好吃?)

妈妈做的嫩姜炒鸡块和梅菜烧肉是最好吃的。家乡的至味,也是承载文化的记忆。

  1. 自我评价一下自己最大的优点和最头疼的缺点是什么?

自己最大的优点可能是坚持,最头疼的缺点是固执,追求完美,身边的人也对我往往不胜其烦。

9.如果现在突然您意外得到一周的假期,您会用它来干什么?

平时工作以外看看书,特别是历史、地理和人物“乱炖”在一起的书。如有一周假期,我会带家人去旅游,看看各地的风光和感受文化,象一个小孩一样去发现新奇的东西。

  1. 就您目前对您领域的了解,还有哪些瓶颈没有解决,希望您可以提出瓶颈的问题?

大家热议合成化学领域的“圣杯”,可以说问题很多,从惰性键的活化到可持续的能源等等,都与合成化学相关。个人的粗浅看法,归根到底是我们对反应的选择性问题没有很好地解决。一般情况下,只有当两个反应位点的反应性差异足够大,才能很好地区分。如果在这方面有大的突破,合成可以更高效。生物催化剂的强大在不断激励合成化学家更快更好地设计催化剂。通过综合各种相互作用,更好地预测有机反应的途径,将会是今后不断需要加强的重点领域。

11.在您领域目前最大的突破或者能在未来获得诺贝尔化学奖的成果是?

很多化学领域的工作值得获诺奖,也许每年对杰出的化学家颁发诺奖也来不及肯定他们的成就,其他重要奖项一样也是对他们工作的肯定。从生物体系学习解决方案,总会有令人意外的发现。

  1. 下一次您推荐我们采访谁。(此问题回答仅限中国的化学家以及在海外的华人化学家)。

这个名单会有很多杰出的候选人,相信其他教授会推荐更多优秀的化学家。西湖大学的邓力教授,他的研究工作在有机合成领域是开创性的。

笔者后记

初次认识洪老师,是通过关于一篇题为“The Fruit of Gold: Biomimicry in the Syntheses of Lankacidins”的综述,主要介绍了他们小组在复杂天然产物仿生合成的研究。正好小编硕士期也是从事仿生不对称催化,当看到仿生催化的文章就很感兴趣,在惊叹酶自生的强大作用之时,也佩服科学家受酶启发开发一系列的催化的方法并将其用于天然产物的仿生全合成背后的强大的勇气和聪明的头脑,正好应了那句话“人类在向酶学习,人类也会影响酶的进化。”最后,感谢洪老师给我们提供专访,让我们能有机会更深入了解他,也希望日后化学空间能和洪老师有更多研究上的交流,衷心祝福洪老师在仿生全合成和不对称催化方法学领域做出更加突出的贡献。

 

洪然教授简历

教育与科研经历

1992–1996,四川大学,物理化学专业,本科

1996–2001,  中科院上海有机所,理学博士, 导师: 林国强 研究员

2001–2002,  University of Houston, 博士后, 导师:Prof. Jay K. Kochi

2002–2007,  Brandeis University,  博士后, 导师:邓力 教授

2007–至今, 中科院上海有机所, 研究员, 课题组长

荣誉及获奖经历

2017年         中国化学会维善天然产物合成化学奖

2018年         Thieme Chemistry Journal Award

2017年起     担任Chinese Journal of Organic Chemistry编委

2018年起     中国化学会有机化学学科委员会秘书长

2019年起    担任Tetrahedron 顾问编委

2019年起     Asian Core Program/Advanced Research Network

(International Coordinator 国际协调员)

2020年起     担任 Tetrahedron Letters 副主编

2022年起    担任Tetrahedron Chem 顾问编委

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