2018年11月15日，“物質的奧秘”——未來科學大獎與beat365聯合學術報告會在beat365官方网站A204/206報告廳舉行。2018年未來科學大獎物質科學獎得主，來自中國科學院上海有機化學研究所的馬大為教授和來自四川大學的馮小明院士做了相關主題報告，美國Scripps研究所的餘金權教授和北大化院有機化學研究所的席振峰院士作為特邀嘉賓出席了本次報告。同時有來自beat365，清華大學，南開大學等高校的師生參與了本次報告會。新浪新聞等媒體對于此次報告會作了全程直播。

首先是馬大為教授帶來了題為“發展高效方法，提高合成價值”的主題報告：馬大為教授首先講述了現代化學研究的三個“新”目标：1、發現新規律；2、創造新物質；3、發展新過程。馬大為教授認為，過程創新分為策略創新和方法創新，而發展新過程能夠幫助我們更快速方便地合成新物質、降低原料試劑的成本、提高選擇性和環境友好性、以及進行大規模的工業生産。

馬大為教授以其課題組的兩部分工作作為例子說明了過程創新在有機合成化學中的重要作用：第一部分是馬大為團隊關于功能分子全合成的研究成果，第二部分則是對于銅催化偶聯反應的方法學研究：

馬大為教授首先以兩個全合成的例子來說明策略創新的意義。第一個例子是鈎吻堿（Gelsemine Alkaloids），這是從植物斷腸草中提取的一類生物堿，具有極強的神經毒性，但有發展為止痛藥活性成分的潛力。傳統的合成方法需要耗費 25 步或更多的合成步驟，而馬大為教授團隊巧妙運用一步頻哪醇重排反應，可以高效的構築鈎吻堿類的骨架結構，通過這個中間體就可以方便地得到(−)-Gelsedilam, (−)-Gelsenicine, (−)-Gelsedine, and (−)-Gelsemoxonine（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 11608）。第二個例子是抗癌藥物 ET-743 的合成，這種藥物目前采用生物發酵+半合成的方法制備。據介紹，馬大為教授團隊正在進行的關于ET-743 的合成研究，相比前人的路線大幅縮短，并且具有千克級反應的制備潛力。

之後馬大為教授以其發展的高效銅催化Ullmann偶聯反應來說明了過程創新的意義。偶聯反應是藥物化學“工具箱”中最重要的一類反應，其中C–X構築反應更是其中關鍵内容之一。傳統方法的偶聯反應主要可以分為钯催化和銅催化兩類，钯催化反應催化劑用量少、且可以使用芳基氯化物進行偶聯，但其缺點是價格較為昂貴；而傳統銅催化劑雖然價格低，但需要更高的催化劑載量，且無法發生以芳基氯化物為底物的偶聯反應，原子經濟性差。而馬大為教授發展了一類十分高效的草酰二胺型配體（J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 11942），可以高效地實現銅催化芳基C–X鍵形成反應，且可以用于芳基氯化物的偶聯反應，還實現了芳基氯化物的直接氨基化（Org. Lett. 2015, 17, 5934）和羟基化(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 41, 13493)。這些發展無疑對于精細化工和藥物分子的工業制備具有重大意義。

最後，馬大為教授認為我們還需要更加高效的合成，而為了達到這一目的，有機化學還有很長的路要走。因此他鼓勵各位在座的同學繼續進行開創性的化學研究。

随後，來自四川大學的馮小明教授為大家帶來了題目為“發展中的”手性雙氮氧化物（Upgrading chiral N',N'-dioxide）”的主題報告。報告開頭，馮小明教授幽默又自謙地說，自己是“稀裡糊塗”地發展了手性雙氮氧配體，引來了一片掌聲。報告中，馮小明教授首先分析了手性合成與高選擇性和高效率手性催化劑的重要性，随後介紹了自己開展研究的思路。馮小明教授注意到，許多成功的“privileged catalyst”（Science, 2003, 299, 1691）都是能夠與金屬離子結合的含氮氧基團和剛性骨架的一類化合物；受到1998年Nakajima課題組對非手性雙氮氧配體研究的啟發，馮小明教授從N-氧化聯吡啶類化合物開始了研究，并且初期在Strecker反應中取得了較好的結果。之後，馮小明教授将sp³雜化的N引入催化劑中，并通過在催化體系中加入Ti離子與催化劑絡合（Eur. J. Org. Chem., 2004, 129, 4657），構築了雙功能的催化體系（bifuctional catalytic system）；将兩個這樣的分子通過合适的柔性鍊（linker）連接，則得到具有C₂對稱性的催化劑。該分子不僅自身可以作為有機催化劑，也可以與金屬離子配位（In³⁺，Sc³⁺，…），充當不對稱配體（Acc. Chem. Res., 2011, 44, 574）。對催化劑的結構解析表明，該催化劑可以形成一種類似酶催化的“手性口袋”的結構，底物與金屬離子結合從而進入“口袋”中進行不對稱轉化。除Strecker反應外，這種催化劑還具有催化多種反應的性能、包括諸多類型的環加成反應等。

接下來，馮小明教授向大家介紹了這一類氮氧催化劑的應用，最有代表性的例子之一就是Roskamp-Feng反應。傳統的Roskamp反應（α-重氮酯與羰基化合物反應生成2-取代1,3-二羰基化合物）有化學選擇性不佳、産物易消旋化等問題。而馮小明教授發明了一種C₂手性雙氮氧配體與Sc(OTf)₃的組合，以及産物純化時的“閃過濾”法，使催化劑用量大大減少、ee值和産率都有很大提高、底物适用性也極佳（J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 8532）；使用該催化劑的Roskamp反應因此被稱為Roskamp-Feng反應。另外，馮小明教授在抗瘧藥物NITD609的合成中使用了一步雙氮氧配體-金屬催化劑催化的不對稱Diels-Alder反應，一步構築了産物中的螺環手性中心，最終高效高立體選擇性地合成了NITD609（Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 127, 11108）。在最近的一篇報道中，馮小明教授還利用雙氮氧配體-金屬催化劑，高效地全合成了天然抗HIV分子hyperolactone等（Nat. Commun. 2018, 9, 1968）。

最後，馮小明教授總結了該催化劑的優點：合成方便、性質穩定、條件溫和、高效高産、底物兼容性好、所需負載量低、手性識别高效等。馮小明教授表示，他仍在繼續探索，希望開發出第四代催化劑，赢得了聽衆熱烈的掌聲。

從左至右：餘金權，馮小明，馬大為，席振峰

在二位教授的報告過後，特邀嘉賓餘金權和席振峰教授邀請二位教授上台進入随後的環節，二位教授回答了餘金權教授準備的多個關于科研和人生方面的問題，并且接受台下觀衆的自由提問。

供稿：王澤淳，蔣柘，艾宇旸