为进一步增强学术交流与智慧融通的深度与广度,南开大学有机新物质创造前沿科学中心依托品牌活动“有机新物质创造前沿论坛”,特推出【对话前沿】专家访谈栏目,邀请有机新物质创制领域优秀学者共话科技前沿与未来产业、分享科研体会与创新畅想,希望能够与关注物质科学发展的各界力量共同启迪新思维、新路径,为塑造突破之合力、变革之未来提供碰撞智慧火花的平台。
本期,我们邀请四川大学宋振雷教授、复旦大学王华冬教授,围绕研究领域个人选择、科研工作推进路径及未来发展前沿方向等话题进行分享。
01
药物创制导向的有机硅合成化学领域
四川大学宋振雷教授
zhenleisong@scu.edu.cn
1.请简述您目前的研究方向,和选择它作为您科研主攻方向的缘由。
我本人主要从事药物创制导向的有机硅合成化学研究。
硅是重要的主族元素,比碳半径大,电负性小,具有高配位等特性,一直是新物质创制的核心要素。相比有机硅在高分子领域的广泛应用,其在药物等功能有机小分子领域的价值尚未被充分开发。我们认为背后的主要原因是,人们对于硅元素性质的认识仍然不足,特别是缺乏特定结构和功能的硅试剂和转化方法。
我们的研究旨在挖掘和利用硅元素特性,开展硅试剂开发和反应方法的发展,并最终驱动硅在药物创制中的创新应用。围绕这个思路,我们开展了“偕二硅”、“硅杂环”和“手性硅”三部分工作。研究在一定程度上丰富了对硅元素性质的认知,拓展了硅元素应用的边界。2.请介绍您从事该方向研究以来最满意的一个或几个工作。
我个人最喜欢的一个工作是,我们应用所发展的特色“偕二硅”试剂及方法,攻克了明星海洋药物分子草苔虫素的规模化合成难题。
2.草苔虫素已开展神经退行等44项临床研究,非常有望成药。
但是其天然提取收率不到百万分之一,且采集困难。为了解决药源问题,其规模化制备的国际竞争非常激烈。但由于结构复杂,合成难度大,单批次克级制备一直未被攻克。为了解决这个世界性的药物合成难题,我们针对性地发展了偕二硅Prins环化反应。该反应巧妙地利用了两个硅的立体和电子效应协同作用,实现了草苔虫素B环的1步构环且选择性单一,而应用单硅试剂的传统方法则需3步且选择性普遍中等。在此基础上,我们发展了通用合成路线,不仅同时合成了4个草苔虫素分子,而且在国际上率先实现了单批次克级制备,解决了药源问题。
这个工作历时长达15年,贯穿了偕二硅试剂开发、反应发展、药物合成应用的全过程,凸显了硅元素在解决高技术壁垒药物合成难题中的重要价值。
3.您认为该领域研究的重要发展方向有哪些?
人类在应对疾病等威胁时可用的药物越来越多(含农药)。但是,一个不容忽视的现实是,药物分子的骨架相似度也越来越高,这对于对抗耐药是非常不利的。从元素层面激发新结构的发现,是解决上述问题的重要科学途径之一。硅是碳理想的生物电子等排体,无元素毒性,且本身不属于生命元素,有天然的抵抗力,因此在新药创制方面应大有可为。
近年来,人们对于硅元素在药物研发中的应用给予了越来越多的关注,并且发现了硅在提升组织渗透性、降低毒性、提升代谢稳定性等方面的诸多优势。目前,已有2款含硅药物(以下简称硅药)上市。但是,“硅药”的研究整体上仍处于非常初级的阶段。个人认为未来需要回答好两个问题:1)硅的价值、优势和不可替代性需要更具说服力,其应用边界需要更加明确;2)需要更多结构多样性和即插即用的硅试剂和方法,以实现药物研发及时和广泛的按需应答。要回答好这两个问题,就需要有机硅化学的研究要更加深入、主动和交叉。
02
有机硼化学领域
复旦大学王华冬教授
huadongwang@fudan.edu.cn
1.请简述您目前的研究方向,和选择它作为您科研主攻方向的缘由。
我目前主要从事有机硼化合物的合成及其反应性研究。在我的眼中,硼是个“乖孩子”,处于第二周期,价态和配位模式都比较稳定。而且硼是一种类金属元素,反应模式兼具非金属和金属特点,非常丰富。这些特性为有机硼化合物的设计和合成提供了很大的便利。
2.请介绍您从事该方向研究以来最满意的一个或几个工作。
塑料污染是当今世界上最受关注的环境问题之一,我们最近发现利用有机硼化合物,可以实现废旧聚苯乙烯(常见塑料泡沫的主要成分)的降解,把它们转化为有用的化用原料,为废塑料的回收利用提供了一种全新方法。
3.您认为该领域研究的重要发展方向有哪些?
我个人认为有机硼化学的一个重要方向,是设计结构新颖的有机硼化合物,并通过对它们的反应性研究,发现新反应模式,为有机合成提供绿色高效的转化方法。


