桂敬汉:我用copy的方式了解天然产物

桂敬汉
中国科学院上海有机化学研究所
尊敬的各位同仁,晚上好,我是来自中国科学院上海有机化学研究所的桂敬汉。今天非常荣幸能够站在这里,向大家介绍我所从事的研究——天然产物合成化学。
说到化学,大家可能比较熟悉,但是天然产物合成这个名词,大家可能比较陌生。今天,我就想从我大学的一段经历出发,和大家分享我是如何进入这个研究领域的。
记得在本科的有机化学课堂上,我的老师经常讲述,他是如何帮助企业优化产品工艺,降低生产成本的。这也让我第一次直观地认识到有机化学可以创造生产价值,于是我决定读有机化学研究生。
这时,我的老师非常坚定地对我说,“你应该去上海有机所读研,那里是国内做有机化学最好的地方。”
于是在2007年,我就从安徽来到上海读研,当时做的就是天然产物合成,之后在美国留学三年,也是做的和这个领域相关的合成方法的研究。
上海有机所在天然产物合成领域有着辉煌的研究成果,比如工合成结晶牛胰岛素,这项工作开启了人工合成蛋白质的时代。
又比如青蒿素,它作为抗疟疾的药物拯救着全球数百万人的生命。它的结构鉴定和人工全合成都是有机所完成的。有机所的前辈们在这一领域做得非常出色。
当我2016年回国的时候,我就在思考我可以做些什么,最终决定选择一批天然产物。它们具有重要的抗肿瘤和抗HIV的活性,但是它们在自然界的含量非常低,所以这就大大限制了我们对其药用价值的深入研究。
于是我们发展了新的合成方法和策略,为解决该领域的一个基本科学问题,比如化学键的选择性活化锻炼和可控性的重组,提供了新的研究思路。
这也使得我们能够更加简短高效地完成这些天然产物的人工合成。对于这个天然产物的合成,我们仅需要10—12步的反应步骤就完成了10个天然产物的合成。在之前的研究中,合成其中的一个就需要20步反应。
我们未来的工作就是研究出最简便的方法,实现天然产物的人工合成,做到高效、经济、绿色和可规模化。但是实现这一目标还面临很多的难题,比如化学反应的选择性难以调控。为此,我们借助生物合成的高选择性,利用酶催化反应,解决化学合成中一些难以实现的反应。
此外,传统的化学合成是一个耗时耗力的过程,我们需要不断地试错,才能得到正确的路线。在人工智能时代,我们可以借助计算机辅助合成路线的设计和化学反应条件的优化,这样就可以解放我们的双手,实现我们科研效率的成倍提高。
最后,自然界创造了丰富多样的天然产物。我们坚信,这些分子一定具有它特定的功能,我们的工作,就是要在完成分子合成的基础上,对它们的药用价值有一个更加全面的认识,寻找出那些具有更高的活性或者具有不同的靶点和作用机制的新药先导化合物,将天然产物转变成为创新药物。
这样,我们就可以将世界科技前沿和人民生命健康相结合,发挥合成科学的创造性,通过合成创造价值,用我们创作的分子影响、改变世界。
谢谢大家。
(本文未经造就授权,禁止转载。)
编辑 | 王路
版面 | 魏婉莹
视频 | 金松
听完了化学故事,也来听听天文故事吧

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