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张绪穆教授简介与主要科学贡献

来源:化学加网      2022-04-19
导读:化学加“名家名企”栏目今天为大家介绍南方科技大学理学院副院长、化学系讲座教授、生物医药研究院院长张绪穆教授。更多“名家名企”故事,欢迎下载化学加APP查看。

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张绪穆教授1961年生,现任南方科技大学理学院副院长、化学系讲座教授、生物医药研究院院长1982年在武汉大学获得学士学位;1985年在中国科学院福建物质结构研究所获得硕士学位,师从卢嘉锡院士(诺贝尔获奖者Linus Pauling 的博士后,时任中国科学院院长);1987年在加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)获得硕士学位,师从Gerhard N. Schauzer教授;1992年在斯坦福大学(Stanford University)获得博士学位,师从美国国家科学院院士James P. Collman教授(SharplessGrubbs的导师,SharplessGrubbs分别于2001年和2005年获得诺贝尔化学奖);1992—1994年在斯坦福大学做博士后研究;1994—2006年任教于美国宾夕法尼亚州州立大学并获终身教授职位;2000年获得国家杰出青年基金(B);2007—2015年任新泽西州立大学化学学院杰出讲席教授;2005年受聘武汉大学长江学者讲座教授并创建绿色催化研究所;2008年受聘武汉大学“高等学校学科创新引智计划”学术大师;2011-2015年受聘武汉大学“QRJH”国家特聘专家;2015年,任南方科技大学化学系主任及讲座教授;2017年当选国家“QRJH”化学专委会主任。

张绪穆教授在ScienceNat. Chem.J. Am. Chem. Soc.等学术刊物上发表学术论著400余篇,论文他引>15000多次, 其中单篇论文他引>1600次,H index >72。张绪穆教授2002年获得美国化学会Cope Scholar 奖,是第一位荣获此奖的中国内地出生的科学家。张绪穆教授发展的张烯炔环异构化反应因其重要性成为以其姓氏命名的人名反应,目前全球仅有少数几位华人有此殊荣。下载化学加APP,阅读更有效率。

张绪穆教授的主要科学贡献体现在以下几个方面:

1基于二茂铁骨架的超高效手性三齿配体的开发与应用: 上个世纪90年代,张绪穆教授在国际上率先将手性三齿配体应用于简单酮不对称(转移)氢化。1998年,首次发展的三齿配体ambox在不对称转移氢化、不对称转移氢化中表现出优异的对映选择性控制。从2016年开始,以廉价的Ugi胺为手性原料,陆续发展了f-amphox、f-amphol、f-ampha、f-amphamide等一系列容易合成、结构可调的二茂铁骨架手性三齿配体,在羰基化合物的不对称氢化中表现超高的催化效率(TON:1,000,000)和对映选择性(>99% ee),含膦大位阻二茂铁骨架的引入不仅提高了配体的活性和选择性,也使得配体更加稳定和更加容易修饰

2刚性、富电子手性双膦配体的开发与应用张绪穆教授在手性配体的合成和应用方面做出了许多开创性的工作,发展了系列刚性、富电子的三烷基双膦配体,如TangPhosDuanPhosBinapine等应用于铑金属的不对称氢化。该类富电子膦配体能够加速一价铑对氢气的氧化加成,提高反应性。同时,强的反位效应可以减少产物抑制,提高转化数。由于配体的刚性,能给出很好的立体选择性。以上几种特性,使得该类配体成为铑金属不对称氢化中的超实用配体,广泛应用于凯瑞斯德生化(苏州)有限公司工业化生产,其中多个配体的金属络合物已经成为商业可得的高效金属催化剂,可以从试剂公司Strem或Aldrich购买得到 (Acc. Chem. Res. 200740, 1278Chin. J. Chem. 2021, 39, 954)

3基于“氢键相互作用”策略,发展了双功能有机-金属催化手性双膦-()脲配体在过去的几十年里,金属催化和有机催化取得了巨大的成功,这两个领域分别获得2001年和2021年诺贝尔化学奖,但仍存在很多仅使用有机催化或金属催化难以实现的反应。将有机催化和金属催化联合起来解决单一催化剂面临的难题是热门研究领域之一。有机与金属双催化模式间往往存在催化剂、底物、中间体等不兼容问题。因而,非常有必要发展新的不对称催化策略,将有机催化和金属催化结合到同一分子中,发展双功能的新型有机-金属催化剂,一方面运用有机催化单元对底物进行活化和手性诱导,另一方面通过金属催化单元对底物进行多重活化,高效地实现一些仅用有机催化或金属催化难以催化的反应,为实现挑战性的新反应提供了有力途径。基于此,运用氢键相互作用”策略发展有机-金属双功能新型双膦-硫脲配体ZhaoPhos,该配体中含有金属催化中手性双膦配体骨架和有机催化中的硫脲骨架,是目前应用范围最广泛的催化体系之一。其拥有多个优点:合成原料便宜易得、双功能活化作用、结构易于修饰、对空气稳定、能大规模合成。

4“张—烯炔环异构化反应”的开发与应用过渡金属催化的烯炔环异构化反应是构建环状化合物非常高效的方法,早在2000年,张绪穆课题组研究发现1,6-烯炔底物在铑-双膦配体催化剂的作用下可以以非常高的区域选择性得到五元杂环或者碳环化合物,该反应是首例铑催化的1,6-烯炔环异构化反应(Angew. Chem., Int. Ed. 200039, 4104)。后续的研究发现采用BINAP作为手性配体就可以得到非常高的对映选择性,并且该反应具有非常广泛的底物适用范围。2014年,该反应被《人名反应》收录,并冠以张姓。张烯炔环异构化反应”有着广泛的适用性和实用性,利用该反应可以方便的实现烯烃和炔烃分子内的不对称环化,高效地构筑了一系列五元杂环化合物,在生物活性分子以及药物分子的合成中有重要的应用。例如,世界著名的有机化学Nicolaou教授用张绪穆教授发展的人名反应实现了复杂活性分子平板霉素的全合成(J. Am. Chem. Soc. 2009131, 16905-16918)。张绪穆团队也采用该合成方法实现了前列腺素类化合物的高效不对称合成(Nat. Chem202113, 692)

此外,张绪穆教授长期致力于发展高效、高选择性不对称催化反应,利用自己原创的手性配体工具箱为技术平台,以重大药物合成为产业化突破口,开发有自主知识产权、安全、环保、低成本、高质量的药物绿色合成新工艺。

张绪穆教授先后成立了凯瑞斯德(苏州)和凯特立斯公司。凯瑞斯德成立于2008年,已有20多个年产大于5吨的新工艺路线投入生产,每年生产几百吨医药中间体和原料药,影响全世界数亿患者的用药需求(其中西他列汀年产100吨,占世界仿制药报批份额70%以上;度洛西汀年产100吨累计生产300吨,占世界仿制药报批份额80%以上;雷米普利年产10吨以上)。目前凯瑞斯德正准备2022年在科创板上市。凯特立斯(深圳)科技有限公司成立于2015年,2018年正式启动项目研发,已取得沙库必曲、尼古丁、西那卡塞、苯福林、依折麦布、孟鲁斯特、等10多种大品种药物新工艺路线的重大突破


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