5月26日,新加坡国立大学化学系教授、系主任、新加坡国家科学院院士卢一新做客第六十七届伯苓讲座,带来了以《双功能膦催化剂的研究进展》为题的报告。化学学院院长朱守非主持了本次讲座,并为卢一新教授颁发伯苓讲座证书牌。化学学院众多师生参加了本次讲座。
2021年诺贝尔化学奖花落不对称有机催化领域,其中氨基酸尤其是脯氨酸参与的烯胺催化反应作为该领域的代表性成果之一广为人知。卢教授观察到,这些反应大多由脯氨酸等二级胺催化,而自然界酶所催化的同类反应多由一级胺参与。比较两者催化机理可以发现,一级胺与羰基反应后,由于氮上质子可脱除,活性较强的烯胺结构难以产生,因此催化活性弱于二级胺,而自然界的酶催化反应存在水介导的质子转移,促进了烯胺的产生,从而增强了其催化活性。卢教授受此启发,在水存在条件下实现了苏氨酸催化的不对称Aldol缩合,并由此开发了一系列一级氨基酸催化剂。
氨基酸具有双官能团,且侧链取代基的调换便于调控不对称诱导的空间效应与电子效应。能否将氨基酸与膦催化剂结合,使膦催化剂也具有模块化、可调制等优点呢?卢教授以苏氨酸为核心,开发出了氨基酸衍生的膦催化剂与基于二肽结构的膦催化剂,这些催化剂的氨基可作为氢键供体,含一到多个手性中心,同时多个可取代位点的调节丰富了其在空间效应与电子效应上的控制能力。利用此催化剂,卢教授课题组实现了[3+2]环化反应的高效催化,完成了首个膦催化的不对称[4+2]环化反应,开发了[4+4]、[4+1]等环化反应。基于相似结构的膦催化剂,卢教授也实现了累积二烯烃的γ-加成反应,前手性亲核试剂面选择性的Michael加成反应。卢教授基于所开发的[3+2]反应进一步发展了isoindigo的合成、3-硝基吲哚的去芳构化、2-苯基吡咯的轴手性构筑等新方法,这些方法成功地应用在合成(-)-chimonathine、esaxerenone等天然产物分子。卢教授基于二肽结构的双功能膦催化剂T2937已完成商品化,得到了TCI的大力推广。
最后,卢教授对自己未来的研究方向进行了展望。面对气候变化、能源短缺等全球性问题,卢教授希望能够在生物质转化、氢能生产等方向作出更多贡献。
报告结束后,朱守非院长总结了卢教授本次讲座主要内容,对在座师生进行了勉励。提问阶段,卢教授回答了在场师生的问题,学术交流气氛热烈,整个讲座持续近两个小时。
“伯苓讲座”是化学学院创新型化学人才培养模式探索与实践的一个重要举措,由国内外顶级化学家为化学伯苓班的本科生作学术报告,分享科研体会,开拓学术视野,激励学生树立长远的人生目标并为之努力。