四川大學宋振雷教授團隊：新型有機硅合成子及試劑的開發和應用

四川大學宋振雷教授團隊：新型有機硅合成子及試劑的開發和應用 2022/04/02 13:48

有機硅 (organosilane) 泛指一類通過硅–碳鍵(Si–C bond)將硅原子與有機基相連的分子。有機硅兼備有機分子和無機分子的性質,是人類改造自然的一項重大創造,在材料、醫學和農業等領域有著廣泛的應用,對人類社會發展和科技進步產生了重要的推動作用。

四川大學宋振雷教授團隊(課題組主頁http://www.zhenleisonggroup.com/)自2008年成立以來,長期致力于有機硅功能分子的高效創制及應用研究,并形成了 “偕二硅” 和 “硅雜環”兩個系統的研究方向(圖1)。在“偕二硅”的研究中,“硅”被作為合成工具,通過將Si–C鍵轉化為C–C鍵,從而解決“碳”化學無法解決或解決不好的合成問題;在“硅雜環”的研究中,“硅”被作為物質核心,通過將Si–C鍵轉化為新的Si–C鍵,從而合成含硅藥物等研發所需的但尚缺有效方法的硅雜環。

圖-1

經過系統的積累,該團隊圍繞“偕二硅” 和 “硅雜環”已開發一系列結構新穎的有機硅合成子和試劑。這些合成子和試劑在Si–C鍵的多樣性轉化上展現出了令人關注的獨特性和高效性,并已在復雜天然產物全合成和含硅生物活性分子的開發中獲得了應用。具體介紹如下:

圖-2

(1)如圖-2所示,一個C原子上有2個Si–C鍵的化合物稱為偕二硅 ^[1-7] 。宋振雷課題組開發了偕二硅通用、高效的合成方法,研發出手性偕二硅烯丙基等20余種偕二硅合成子。在此基礎上又發展了偕二硅Prins 環化等20類反應方法學,實現了Si–C鍵向C–C鍵的一系列新穎轉化,系統地揭示了偕二硅獨特的“二硅協同作用機制”。集成應用所發展的偕二硅反應方法學,課題組還解決了明星海洋天然藥物草苔蟲素中吡喃環高效構建的難題,實現了草苔蟲素-8的首次全合成。宋教授課題組將偕二硅發展成為了一類在合成化學有重要應用價值的有機硅合成子,不僅對偕二和偕多主族化學研究領域產生了系統性的貢獻,還為雜環硅的發展與應用奠定了基礎。

圖-3

(2)如圖-3所示,含有硅原子的雜環化合物被成為硅雜環 ^[8-13] 。宋振雷課題組開發了結構新穎、穩定易得的1,3-氮硅和螺環丁兩類有機硅試劑,并且發展了的擴環和環化兩類成環策略,實現了一系列“Si–C鍵活化”驅動的Si–C鍵高效構建,多樣性地合成了硅氮雜環、硅碳六元環、手性硅雜螺環等在含硅藥物和材料分子研發中具有應用價值的硅雜環平臺分子。這一系列硅雜環的發展實現了抗抑郁活性比母體更強的硅代天然產物(-)-sila-mesembranol的首次全合成。

宋振雷教授簡介

宋振雷,華西藥學院科研副院長,藥物化學系教授,博士生導師。2000年,蘭州大學化學系基地班本科畢業后,繼續碩博連讀,師從中國科學院院士涂永強教授進行有機化學專業研究,并于2005年獲得理學博士學位。2005至2008年,赴美國明尼蘇達大學化學系、后轉至威斯康星大學麥迪遜分校藥學院從事博士后研究,師從Richard. P Hsung 教授。2008年3月回國后,受聘于四川大學華西藥學院,從事獨立的科學研究工作,并于2012年7月晉升為教授。2014年至今就職于四川大學華西藥學院,科研副院長。

迄今為止,宋振雷教授主持科技部重大新藥創制科技重大專項(子任務)、國家自然科學基金優青項目、面上項目等國家級項目6項,教育部新世紀優秀人才基金項目等省部級及其他項目5項,作為學術骨干參加國家自然科學基金創新群體項目,科技部973項目3項。以第一及通訊作者在Chem. Rev.,J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.,Nat. Prod. Rep等國際高水平學術期刊上發表論文61篇。其中SCI論文56篇,9篇影響因子在10以上,最高影響因子60.6,他人引用650余次,被國際知名評論期刊正面推薦20余次。受邀在本專業國際主流期刊及叢書撰寫綜述和章節10余次。受邀參加24屆國際雜環會議、亞洲有機化學前沿峰會等國際國內會議20余次,大會及分會報告16次。受邀訪問東京大學、南開大學等國內外名校10次并作學術報告。迄今共獲得包括“2013年中國化學會青年化學獎”、“2014年ACP Lectureship Award”,2017年四川省青年科技獎在內的國家級、省級和校級各種獎勵7項。2016年獲得了國家自然科學基金優秀青年基金項目的資助,2019年入選四川省天府萬人計劃。2017至2019年主持國家自然科學基金優青項目:“有機硅化學”,2018至2020年主持十三五重大新藥創制專項(子課題):“微量活性單體的集約式高效全合成技術”。

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樂研合作學者：四川大學宋振雷教授

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