译自Chem-Station网站日本版 原文链接:猛毒キノコ「カエンタケ」が各地で発見。その有毒成分とは?
翻译:炸鸡
剧毒蘑菇火焰茸今年夏天陆续在日本静冈县的小山町和御殿场市被发现。皮肤接触就会溃烂,误食可能会导致死亡,小山町市发出“禁止触碰和食用”的警告。
8月有居民发现小山町住宅街的公园有野生的火焰茸,市里随即派人消灭。今年夏天,小山町的山中﹑御殿场市以及裾野市也发现了火焰茸的身影,推测火焰茸以静冈县东部为中心向四周繁殖。连神奈川县和山梨县也相继发现了火焰茸。
来自2022年9月3日的雅虎新闻
鸟取县西部的山林里发现了史无前例的巨量剧毒蘑菇火焰茸。因为雨水的增多再加上橡树枯萎,火焰茸的数量几乎是去年的5倍以上。发现的时间点也比往年提前了。触摸会引起皮肤炎症,县西部综合事务所发出“看到后不要触摸”的警告。
来自2022年9月3日日本海新闻
剧毒蘑菇的代表——火焰茸,一个很容易成为热门话题的物种近期频频再日本各地被发现。自2022年8月底左右,有报道在神奈川县、静冈县、三重县和鸟取县以及东京的公园中发现了这种剧毒蘑菇,当地政府呼吁民众当心。
火焰茸
近年来,灾害长小蠹传播的橡树真菌导致的“橡树枯萎感染病”致使大批橡树集体枯萎,有可能橡树的枯萎为火焰茸的生长提供了绝佳的环境。 火焰茸由于其醒目的外观特别招孩童注意,它生长在公园时,人们可能会无意间触碰到它。
石头缝里长出的火焰茸
火焰茸相关的新闻报道 (来自ANNnewsCH)
这种连碰一下都会引起炎症更枉论口服下去的剧毒蘑菇的成分究竟是什么呢?
主要的有毒成分迄今检测出了6种:
・Satratoxin H (サトラトキシンH、1)
・Satratoxin H 12′,13′-diacetate (2)
・Satratoxin H 12′-acetate (3)
・Satratoxin H 13′-acetate (4)
・Roridin E (ロリジンE、5)
・Verrucarin J (ベルカリンJ、6)
以上这些化合物都是具有单端孢霉烯骨架的霉菌毒素(由霉菌产生的毒素)。 虽然菇类和霉菌同属真菌界(Regnum Fungi)的成员,但它们之间稍有差别。像火焰茸这样的木霉菌属被称为 “不完全丝状真菌”,并被视为 “类似于霉菌的菇类”。火焰茸以能分泌出普通菇类不能分泌的剧毒的蘑菇而“闻名”。Satratoxin H、Roridin E和Verrucarin J都是在除火焰茸以外的其他蘑菇中发现的源自谷物的霉菌毒,据说霉菌毒曾被用作战争中的生化武器。
火焰茸所含有的霉菌毒素中,Sartatoxin H在子实体中的含量最多,所以Sartatoxin H很有可能与火焰茸的剧毒性联系最密切。犀川和桥本发现化合物1至6,除了溶解度有问题的6外,另外5种化合物对老鼠做0.5mg的腹腔给药,都表现出了致死性[2]。0.5mg还不到药匙盛药量的一半,可见火焰茸的毒性之强。霉菌毒素在火焰茸中的含量更是恐怖,100g的火焰茸中就含有约300mg的有毒成分 [1]。食用体积相当于小拇指指尖的火焰茸就会死亡,有毒成分的毒性的强烈加上有毒成分浓度之高造成了火焰茸极其高的危险性。
Satratoxin H毒性发作机制已经通过细胞培养实验揭示了。Nusuetrong等人发现Satratoxin H通过破坏神经模型细胞系PC12的DNA双链而诱发细胞凋亡[3] 。毒性发作机制与Satratoxin H产生的活性氧密切相关[3]。Satratoxin H产生活性氧的机制尚不明确,但已有学说主张是有某种信号介导产生活性氧,之后通过下游途径表现毒性。
与Satratoxin H相仿的属于单端孢霉烯霉菌毒素的T-2毒素的详细毒性综述[4] 已经发表了, 与Satratoxin H类似,T-2毒素通过增大氧化压力,从线粒体和死亡受体双重路径引起细胞凋亡,导致培养细胞和器官损伤。由于T-2毒素和Satratoxin H的结构中都有环氧化物,笔者对这部分结构的毒性也很感兴趣,但细节并不清楚。
然而,一些研究却试图利用这些霉菌毒素的强烈毒性,例如,有人建议将Verrucarin J用作抗癌剂[5]。
本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载
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:
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。
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?
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
相关链接
本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载
本文作者:石油醚
萜类化合物(Terpenoids)是含多个异戊二烯单元的天然产物及其类似物的总称。萜类天然产物除以萜烯的形式存在之外,还以各种含氧衍生物形式存在,如醇、醛、羧酸、酮、酯类等,并且其在自然界中分布广泛,种类繁多,估计有1万种以上,是天然产物中最多的一类。此外,萜类化合物在植物的生命活动中扮演着重要的角色,其中很多是植物化感作用的关键物质,并广泛应用于农业、工业、医药生产等领域。近年来,随着研究深入,科学家发现萜类化合物(尤其是高等植物含有的萜类)在生态系统中发挥的作用越来越突出,遂引起人们的极大关注。本期专访嘉宾刘波教授就是其中之一,其研究兴趣是以萜类为主的多环复杂天然产物为合成目标,借助仿生合成策略,注重结合串联反应和一锅多组分反应,开展目标分子的高效全合成,以及相关合成方法学、生物活性及其生源假说方面的研究工作。很荣幸可以邀请四川大学的刘波教授,带我们走进萜类复杂天然产物的海洋。
以下是刘波教授的专访内容:
“机缘”这个词蛮贴切。实际上,我高中的兴趣相对广泛,学习理科类的学科都很开心。当时最喜欢的是物理,万千世界能够用简单的公式归纳总结并能在深度和广度上发散,让人感受到惊人的美感。因此,考大学时报考志愿,第一志愿填写的是物理系的信息工程,第二志愿是化学系的环境学;结果录入了化学系,也就开开心心地进入了化学殿堂。每个人的情怀会随着年龄、阅历、经历和认知水平发生变化,目前,我期望能够发现感兴趣的重要分子的骨架构建规律,发展能更好应用于现实世界的简捷高效的化学合成。
可能会从事物理学研究或生物医学研究。物理学是我高中最喜欢的学科,相对研究微观世界的化学学科,物理学能够描述宏观世界的运动和变化规律(当然不仅限于宏观世界),同样是中心的、实用的、有趣的学科。在二十一世纪,基于各学科的积累和相互支撑,生物医学正处于蓬勃发展阶段,但许多重要的规律及其内因仍等待人们去挖掘,这对于人类健康事业的发展和地球生物圈的有机调和,有极重要意义。
现在正开展一些复杂三萜、甾体和生物碱类天然产物的全合成工作。选择的目标分子都有突出的生物活性,但其高效合成问题还未解决——或者尚未建立成功的合成路线,或者合成路线冗长导致无法大量制备。我们通过精心设计,期望尽可能使用汇聚、串联等手段建立简捷合成路线,同时结合生物活性测试,探寻目标天然产物的必需活性子结构。
我小学六年级的自然课授课教师——王培权老师。王老师非常认真负责,他知识渊博,能深入浅出地讲授自然课的知识和内容,擅长在小孩子易接受的水平上引导其理解大自然的重要现象和规律。因此,对于那时我这样一个性格内向、但处于好奇心旺盛阶段的小学男生,在惊叹自然存在和运行规律的同时,激发了对自然学科的强烈兴趣,应该是我后来走上自然科学研究道路的重要因素。
Robert Burns Woodward,现代有机合成之父。在当时的仪器条件和学科背景下,能够选择、设计、成功合成如此多、如此复杂的天然产物,这样的杰出成就令人震惊!不仅如此,他在里程碑式的维生素B12的全合成中,发现了热和光周环反应的规律性,促使了分子轨道对称守恒原理的理论形成。
工作后,感染病毒性角膜炎的几年。劳逸调节失衡,抵抗力低下导致感染,单眼感染累及双眼剧痛、充血、畏光,且反复发作,药物疗效微弱。最后,依靠调整作息,增强锻炼,提升免疫力得以恢复,幸运的是眼角膜没有留下后遗症。这次经历让我意识到实际上有益于疾病治疗的高效药物仍很缺乏,也促使我思考怎样把研究工作的成果更好融入实际应用,让世界更美好。
平时喜欢吃肉食(例如回锅肉、红烧牛肉)、蔬菜(例如土豆)和各种水果;喜欢在家里吃,感觉最适合自己的口味。
最大的优点可能是能为达到目标锲而不舍,这个特点对于我从事复杂天然产物全合成这个研究领域应该是有利的。因为其研究周期相对较长,在这个过程中,既需要解决全局性的策略问题,也需要解决局部的关键性转化问题,而且还要视情况随时调整研究方案;当然,这个工作也因为复杂性和挑战性而变得非常有趣。最头疼的缺点,应该是由于情绪管控功力不够深厚,导致有时工作效率低下,自我感觉还有提升空间,仍需修行。
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?
如果有一周,会与家人朋友聊天、听音乐、看小说。如果有更长的假期时间,安排去旅游看美景。
(1)高度官能化、高氧化态合成砌块的短步骤制备和商品化问题;
(2)高位阻片段通过分子间反应构建碳碳键的通用工具反应问题;
(3)在海量复杂分子合成设计方案中,发现最优解问题。
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?
可能是:可机器化的复杂分子高效合成设计的新的通用指导原则(尚待发现)。它的发现,将能促进更多复杂结构化学小分子药物的临床应用,更多复杂的单体分子应用于功能材料开发,开发更多可选的化学生物学小分子工具,等等。
简介:乌药烷二聚体天然产物数量众多,结构复杂,其中许多分子具有强抗癌、抗疟疾、抗病毒等活性。2017年,我们课题组报道了该类[4+2]型二聚体天然产物的首次全合成,并在2019年报道了适用性更广的第二代全合成,但并没有解决温和条件二聚和仿生合成的重要问题。在最近发表的这个研究工作中,我们仔细摸索条件后,成功合成得到天然产物化学家推测的、但合成化学家此前未曾充分表征的不稳定共轭三烯中间体;从它出发,能够在近似植物生理条件下,发生 [4+2] 自身二聚或与天然产物亲双烯体发生[4+2]杂二聚,合成得到对应的线型二聚体、[4+2]型天然产物、表观[6+6]型二聚体天然产物等。这些结果证实:共轭三烯确实是乌药烷二聚体天然产物的生物合成中间体,其自身二聚及杂二聚反应无需酶催化,能够自发进行,产物的立体化学可由前体的手性骨架完美控制。
(上海有机化学研究所的洪然研究员、兰州大学的樊春安教授、北京大学的贾彦兴教授、四川大学的杨劲松教授等)。他们在复杂天然产物全合成及合成导向的方法学研究方面作出了杰出的工作。
天然产物全合成是有机合成化学领域特别考验综合知识和合成功底的领域,而之前李昂老师专访时说到,全合成化学家无时无刻在挑战大自然的鬼斧神工,我虽不是天然产物全合成专业,但我深知天然产物分子在所有与化学相关领域研究中的重要性。初次了解的刘老师是对其关于“乌药烷天然产物的全合成及其生源假说的完善”等相关工作,后来对刘老师的其他萜类化合物的全合成工作也有所了解。当专访的邮件发给刘老师时,恰逢毕业季和基金审阅的阶段,但刘老师很爽快的就答应,并很快对这些问题给了答复。最后,感谢刘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刘老师有更多研究上的交流,衷心祝福刘老师在全合成领域做出更加突出的贡献。
教育与科研经历
1994-1998 西南师范大学(现西南大学),学士
1998-2001 中科院成都有机化学研究所,理学硕士(导师:冯小明 研究员;蒋耀忠 研究员)
2001-2004 中科院上海有机化学研究所,理学博士(导师:周维善 研究员)
2004-2007 University of Texas, Southwestern Medical Center at Dallas,,博士后(导师Prof. Jef K. De Brabander)
2007- 四川大学,教授
荣誉及获奖经历
相关链接
Shizukaol J、Trichloranoid C与Trishizukaol A的不对称全合成
四川大学刘波课题组:二萜天然产物Crotophorbolone的全合成研究
Angew. Chem.:Shizukaol J、Trichloranoid C和Trishizukaol A的首次不对称全合成
本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载
本文作者:石油醚
天然产物中含有一种复杂的桥联结构,化学家经过长期的努力已经鉴定含有桥环结构的天然产物(从萜烯到类固醇再到生物碱)有着独特的生物学活性。例如我们所熟知的豆蔻油,豆蔻醇,紫杉醇,长春花碱等很多桥联结构的天然产物。桥联 [m.n.1]框架,(如双环[3.3.1],双环[4.2.1],双环[4.3.1],双环[4.4.1]和双环[5.3.1])广泛存在于天然产物的结构中1。下面对这些不同桥联结构的天然产物进行介绍。
双环[3.3.1]框架的天然产物有很多,包括i)从云南蕊木中分离得到具有抗菌作用的蕊木碱甲酯2(Methyl chanofruticosinate),ii)从伯克利·皮特湖中的青霉菌等数十种的真菌和细菌中分离得到具有抑制Caspase-1蛋白与阿尔茨海默氏症相关的神经炎和帕金森病的萜类化合物伯克利酮 A3(Berkeleyone A),iii)从中国西沙群岛沿岸的软珊瑚Sinularia polydactyla分离得具有它们具有作为刀豆球蛋白A诱导的T淋巴细胞增殖的启动子作用的西沙克汀B4(Xishacorene B),iv)从圣约翰草(Hypericum perforatum L.)中分离出来具有TRPC6生物学探针,用来治疗抑郁症和其他人类疾病的Hyperforin5。(scheme 1)
Scheme 1 双环[3,3,1]框架结构的天然产物
天然产物中含[4,2,1]骨架的药物分子也很多,其中包括i) 从植物Rauwolfia serpentina根中获得对心脏的抗心律失常作用的吲哚生物碱Ajmaline6, ii)植物Echinops spinosus根中获得的Echinopine A7,iii)重级松节油提取出来的一种天然香料,并且具有抗菌和抗结核病的Longifolene8,iv)海洋褐藻中提取具有抗癌作用的Mediterraneol9。(scheme 2)
Scheme 2 双环[4,2,1]框架结构的天然产物
番石榴叶中分离得到具有对肝癌细胞具有抗增殖活性作用的Psiguadial B10,最辉瑞公司从一个未鉴定的真菌的培养液中分离得到具有抑制角鲨烯合酶和Ras法尼基转移酶作用的CP-263,114 (Phomoidride B)11,抗肿瘤作用Welwistatin,180多中茶树生物碱中的Calyciphylline N12。以上天然产物结构都有一种共同的骨架结构(双环[4.3.1]框架),由于这种特殊的结构赋予了它们特殊的药物活性。(scheme 3)
Scheme 3 双环[4,3,1]框架结构的天然产物
Rubens 菌分泌物获得充当独特识别行为的天然产物Cerorubenic Acid-III13,青霉菌中提取具有其在治疗各种神经系统疾病中的潜在用途(将GPR12传染的CHO细胞中诱导产生cAMP)的天然产物Cycloitrinol14,麒麟掌植物中分离得到具有抑制癌细胞和HIV活性的金刚烷二萜结构的Eurifoloid A15,2012年FDA基于Eurifoloid A结构开发第一例局部治疗光化学性角化病Ingenol mebutate。以上天然产物具有双环[4,4,1]框架,由于该骨架结构赋予了化合物独特的功能,结构决定其功能。(scheme 4)
Scheme 4 双环[4,4,1]框架结构的天然产物
双环结构[5,3,1]广泛存在于一下天然产物中。i)天然产物Vinigrol是由日本科学家Hashimoto及其合作者16在具有抗高血压和抑制血小板凝聚活性的霉菌Virgaria nigra F-5408中提取出来的一种具有抗高血压,用作肿瘤坏死因子(TNF)拮抗剂17(治疗内毒素休克、炎症、感染和恶化的药剂,甚至可以被用作阻止艾滋病携带者)的新颖二萜类化合物,ii)天然产物Disyhamifolide 是从植物Disynaphia halimifolia分离获得18,iii)天然产物Pleuromutilin19是从真菌(Clitopilus passeckerianus)中提取出来的一种具有抗菌作用的二萜化合物, iv)天然药物Taxol20是沃尔和瓦尼于1966年在太平洋紫衫中提取出来具有抑制细胞的有丝分裂,抑制肿瘤细胞和抗癌症活性的药物分子21,22。(scheme 5)
Scheme 5 双环[5,3,1]框架结构的天然产物
除了上面介绍的几个双环系统外,例如[7,2,1],[7,3,1],[9,2,1],[9,3,1],[10,2,1],[13,3,1]骨架赋予了天然产物特殊的结构和功能。(scheme 6)
Scheme 6 其他双环结构
结构决定有机化合物的功能,药物活性。科学家通过自己的努力来分离鉴定了天然植物,药物,真菌等含有药物活性的天然产物。我相信在不久的将来会分离出来更多结构新颖,药物活性高的天然产物。
本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载!
自然界中很多具有药物活性的天然产物包含不同的环系结构作为它们的骨架。这些环系结构可能是颇具张力的三元、四元环,也可能是最广泛存在的五元、六元环,还可能是具有很大合成挑战性的七元、八元环,以及具有复杂取代基和立体化学的多环骨架。实现高效、选择性构建“环”在天然产物和药物合成中往往都是关键步骤。因此,发展新的成环反应和策略一直是科学家们探寻的研究方向之一。今天专访的化学家余志祥老师,就在探寻构建环状化合物的新反应方面一直努力着。余老师借助自己在计算化学方面的研究功底,将理论计算和有机合成相结合,从理解反应机理的研究入手,利用机理信息来指导新型成环反应的设计,发现和发展,并将所发展的成环反应应用于具有复杂环系结构的天然产物和药物分子的合成。余志祥老师和他学生的目标是为合成化学家提供高效有机合成工具,与他们一起来推动有机合成化学和药物化学的发展。
本图版权属于余志祥课题组
看完上面这张图,是不是觉得有机化学很优雅,我们的化学家也很儒雅!好啦,让我们赶紧去看看余老师为我们带来的精彩的专访吧!
我对化学和理论物理都比较喜欢。选择化学是一直希望能发现一些分子(比如药物分子,材料分子)或反应(期望发展的反应能被化学家用于合成各种分子)来改变世界。
如何不从事科学研究,我希望创立自己的高科技公司,将科研成果用于服务人类。
我的课题组主要从事于将理论计算和有机合成相结合来研究有机化学反应机理,发展新的有机化学反应,以及将所发展的反应应用于天然产物合成和新药研发。在反应机理研究方向:对Lu-[3+2]反应,金属催化的环加成反应等十几种重要化学反应的机理进行研究; 计算和实验上发现[1,2]-质子迁移需要水等质子供体催化的现象;利用前线分子轨道理论和过渡态理论对Mayr亲核性和亲电性的本质进行解释。在发展新反应方向:发展了合成不同环系的[3+2], [5+1], [3+2+1], [5+2], [4+2+1], [7+1], [5+2+1]等成环反应。在天然产物和药物合成方向:将[5+2+1], [3+2+1], [5+1]反应应用到Asteriscanolide, Clovandione, Galanthamine, Hirsutene等多个天然产物的合成。未来我的课题组还是希望在这三个大的研究领域开展工作。
我的舅舅陈洪驰先生对我的影响最大。他具有许多非凡的智慧,对我人生发展的各个阶段都有许多指导。其中他提到的孔子的一句话“朝闻道,夕死可矣”对我的启发为最。由于这句话是自己身边的亲人对自己讲的,感到很亲切,故对自己的鼓励和感触也最大。我自己也是以这个作为自己学习和工作的座右铭之一,希望自己每天都能学习或发现一些新的知识和学问。
我将选择与春秋时期的大思想家老子共进晚餐。希望在向他介绍人类目前的科研进展后,询问他对人,自然和宇宙的(新)看法。
应该说人生每一个阶段都不容易。我都是在亲人,朋友,老师,还有自己的学生等的帮助下,自己再尽自己最大的努力来克服各种困难而度过的。
我比较喜欢辛辣的食物。
我自己认为自己的两个优点是:喜欢思考;工作努力。我好像没有很头疼的缺点。下面是我的一首自勉诗,可参考:
我会选择去一个地方旅游,去了解和学习当地的历史与文化,同时也希望能欣赏当地的自然风光。
我的同事北京大学化学院的王剑波教授
看完余老师的专访,我想大家和我一样,除了被余老师漂亮的研究工作所折服,是不是也被他十足的文学修养惊艳到了呢。我深深地觉得对于专访问题2,余老师如果去从事文学或做个诗人,大概也会很棒吧!另外,在计算化学中,反应势能面是余老师的研究方向之一,在研究生培养中,余老师提出的“攻博势能图”,很多人可能看过,我也在这里给大家分享一下,余老师用势能图和古诗句完美结合来表达读研不同阶段的心理状态,研究生读者们,你们是不是也找到共鸣了呢?
最后再次感谢余老师百忙中为我们完成专访,期待今后在化学空间能与余老师有更多的交流!
余志祥教授于1969年出生;
1987-1991,武汉大学,学士;
1994-1997,北京大学,硕士;
1997-2001,香港科技大学,博士;
2001-2004,加州大学洛杉矶分校,博士后;
2004-2008,北京大学,副教授,博导,理论和合成有机化学学术带头人,独立课题研究组组长(Principle Investigator,PI);
2008-现在,北京大学,教授,博导,理论和合成有机化学学术带头人,独立课题研究组组长(PI)。
本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载
承担生物机能的主要角色–蛋白质,具有超越物种决定生物机能的结构单元。自然界的生物活性天然产物肯定会与进化选择而来的特定形状的蛋白质相互作用,并具有与生物关联性较高的结构特征。自然界具有生物活性的天然产物,是由长期进化过程选择而成的「能够与蛋白质结合、具有生物关联性较高的结构这一特征」。
Waldmann等人基于这样的视角,从天然产物中找出它结构骨架的特征,通过合成类似的一系列化合物库群,探索其Chemical Space(此处的Chemical Space:化学空间是学术概念,详见百度百科) ,这一设想就是生物学定向合成法则(BIOS),这一概念可以从巨大的化学空间中识别出包含活性分子的区域构成了靶标-配体空间,并用于寻求药效作用的新型药物分子。
到目前为止,成药的天然产物大致具有以下特征
而具有这些特征的化合物,也是现有的化学反应比较难以大量合成的。因此,以天然产物的骨架作为base进行lead compound探索的,是现有方法比较难到达的,但是也是正在努力的方向。
而BIOS的宗旨就是从复杂天然产物结构中抽离出一些简单骨架,而这些骨架正是与生物活性蛋白相互作用的主要部位,与生物活性有直接联系与影响的结构,这样就能保持活性并且易于达到效率化大量生产的目的。
(新人小编/Yucca翻译投稿)
DPBQ本名:2,5-di-(N-(–)-prolyl)-para-benzoquinone,DPBQ是从唇形科植物米团花的花蜜(nectar)中分离出来的。花蜜呈现棕褐色,且为鸟儿所喜爱,因此又被称为鸟类的“可口可乐树”。
自然界中植物的花蜜大多无色,但目前至少有68种、20属、15科植物的花蜜呈现罕见的彩色。米团花一直以来备受鸟类的青睐,已知米团花蜜“食客”的种类达40种之多。实际上,米团花蜜的褐色,是由类似于紫色花青素的化学物质导致。
PS: 米团花在唇形科里已经十分少见啦,是价值很高的蜜源植物,在我国云南东南、中南、南部至西南部、四川西南部有生长。不过你如果以为米团花只能给鸟当可乐的话,那可就大错特错啦;人家小米团作为宝贵的中药材,清热解毒、利湿消肿的功效那绝对没话说~(不过是苦的,是苦的,苦的。。)
通常认为DPBQ由脯氨酸和醌脱水缩合而成。
为研究它的结构,我们尝试将其结晶化,结果以失败告终。因此,我们进一步通过合成与对比圆二色光谱的方式,才终于揭开了天然DPBQ的真面目。
DPBQ是氨基酸与脯氨酸、醌脱水缩合形成的。有报道称海绵等物质也含有醌与氨基酸缩合的天然产物,而花蜜中的色素成分,却呈现一种新颖的对称结构。
DPBQ在有机溶剂中不稳定,而在弱碱性(pH=8.4)水溶液中相对稳定。米团花蜜pH值跨度为7.93~8.53,因此我们一般认为DPBQ是较稳定的。
Luo, S.-H.; Liu, Y.; Hua, J.; Niu, X.-M.; Jing, S.-X.; Zhao, X.; Schneider, B.; Gershenzon, J.; Li, S.-H. Org. Lett. 2012, 14, 4146. DOI: 10.1021/ol3017879
本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载
费尔・S・巴伦(Phil.S.Baran、1977年8月10日-)是、美国的有机化学家。美国Scripps研究所教授。
1997 纽约大学 学士号取得
2001 Scripps研究所 博士学位 (K.C.Nicolaou教授)
2001 哈佛大学 博士研究员(E.J.Corey教授)
2003 Scripps研究所 助教授
2006 同研究所准教授
2008 同研究所教授
2014 Mukaiyama Award, 2014
2013 MacArthur Fellowship
2013 Royal Society of Chemistry Synthetic Organic Chemistry Award
2013 ACS San Diego Section Distinguished Scientist Award
2012 ISHC Katritzky Heterocyclic Chemistry Award, 2011
2010 Thime-IUPAC Prize in Synthetic Organic Chemistry
2010 ACS Award in Pure Chemistry
2009 Sackler Prize
2007 Hirata Gold Medal,
2007 National Fresenius Award
2008 Pfizer Award for Creativity in Organic Chemistry
2006 Beckman Young Investigator Award
2006-2008 Alfred P. Sloan Foundation Fellow
2006-2010 BMS Unrestricted “Freedom to Discover” Grant
2006-2010 NSF Career
2005-2006 Eli Lilly Young Investigator Award
2005 AstraZeneca Excellence in Chemistry Award
2005 DuPont Young Professor Award
2005 Roche Excellence in Chemistry Award
2005 Amgen Young Investigator Award
2005 Searle Scholar Award
2005-2006 GlaxoSmithKline Chemistry Scholar Award
2003 Nobel Laureate Signature Award for Graduate Education in Chemistry, ACS
2001-2003 National Institutes of Health Post-Doctoral Fellowship Award, Harvard
2000 Hoffmann-La Roche Award for Excellence in Organic Chemistry
2000 Lesly Starr Shelton Award for Excellence in Chemistry Graduate Studies
1998-2001 National Science Foundation Pre-Doctoral Fellowship Award, Scripps
他在攻读博士学位研究期间,在K.C.Nicolaou研究室完成CPMolecules[1]的全合成、博士后期间在E.J.Corey研究室完成了Okaramine N[2]的全合成。他在研究生时代,因其超凡的合成能力已经被世界上有机合成化学家所熟知认可。学术独立后,成功的运用崭新的方法学实现了Haouamine A[3]及Chartelline C[4]等具有扭曲结构的生物碱的全合成。
2007年、他在Nature杂志上发表「不使用保护基团的天然产物的全合成」一文[5]。纯粹天然产物的全合成在Nature杂志上发表在当前即为少见、这也是不断进展的合成研究作为科学被大家认知的一个很好的证明。之后。他又实现了因结构非常复杂的而前人从未完成的、研究竞争激烈的palau’amine的类似物axinellamineA, B[6]的全合成。新血管的新生抑制剂Cortistatin的全合成[7]以及能实现克数规模的Psychotrimine、Kapakahines B的全合成等华丽的合成策略和惊人的生产力全合成尽管用到一些经典的手法,仍值得褒奖。之后在2009年在Nature杂志中提出了通过骨架合成与直接的氧化法两步合成萜烯、尽管仍有改进的余地,发现了新的合成手法「针对骨架的直接官能团化反应骨格」[8]
本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载!