面向药物发现和开发的全合成研究 | 《国家科学评论》

清歌一曲月如霜

世界著名合成化学家 K. C. Nicolaou 教授在《国家科学评论》（National Science Review）最新发表了题为“The endeavor of total synthesis and its impact onchemistry, biology and medicine”的综述文章。该综述回顾了有机全合成化学的发展历史，以几种代表性的天然产物全合成为例，阐释了有机全合成的科学性和艺术性，并结合有机全合成对化学、生物学、药学研究的影响，对全合成的未来作了展望。
1828年，德国化学家维勒合成了尿素，有机合成的序幕从此开启，并迅速成为当代科学最具影响的领域之一。有机合成在化学科学中占据了中心地位，特别是有机全合成这一精确的科学，使在实验室里复制自然界中存在的天然分子成为可能。早期的全合成，主要目的是为了验证目标分子的化学结构。随后的发展，使得全合成的意义突出在展示有机合成的强大能力上，即通过合理的设计路线和化学反应，来合成某种有用的、结构复杂又难以用其它途径获得的化合物。天然产物的分离和结构鉴定，是全合成学科得以发展的原因，同时又不断挑战和驱动它在效率和精妙方面进入全新的高度。全合成艺术和科学中令人印象深刻的进步，是由一些变革性的发现和发展所带来的，包括原子和分子结构理论，众多实用合成方法的发现，用于结构鉴定的有力分析方法的引入，逆合成分析理论，现代催化反应的出现，以及强大的新合成技术设备等等。全合成的发展，反过来又会激励新反应机理、新催化剂和新实验技术的诞生。可以说，全合成艺术是驱动有机合成前进的动力，也是有机合成的旗舰。
全合成研究一个最重要的贡献是能够为发现和开发新的合成策略、方法和技术创造条件。K. C. Nicolaou教授对天然产物全合成、全合成策略进行了多年研究，他带领的研究团队已合成的标志性分子有数十种之多。该综述文章介绍了包括endiandric acids（植物代谢产物）、calicheamicin g1（卡里奇霉素，抗癌药物）、taxol（紫杉醇，抗癌药物）、brevetoxins B (海洋神经毒素)、vancomycin（万古霉素，临床最后一线抗生素）、the CP-molecules（CP-分子，降胆固醇药物）、azaspiracids（海洋神经毒素）、thiostrepton（硫链丝菌素，动物用抗生素）、sporolide B（海洋天然产物）、dithiodiketopiperazines（抗生素）、viridicatumtoxin B（四环素类抗生素）等的全合成研究。在这些分子中，taxol是最为人熟知的畅销抗癌药物，taxol的全合成是近几十年来有机合成史上重要的里程碑。这些分子的人工合成以及相应技术，不仅诠释了全合成化学本身的多样性、丰富性和精妙性，同时全方位地促进了有机合成化学和有机合成方法学的进步与发展。特别是一系列重要的串联反应，在诸如endiandric acids，CP-molecules，thiostrepton等复杂天然产物的合成中得到了充分地体现，使得有机合成化学家能够以更加接近自然的方式来准确和高效地合成复杂天然分子，为分子设计、化学合成和化学生物学等领域的研究不断带来新的启发。
K.C.Nicolaou教授指出，全合成的艺术和科学具有悠久而光荣的历史，它对社会的影响已潜移默化渗透到人类生活的方方面面，如医疗、农业、能源、环境、食品和化妆品等等。全合成不仅是一种独特的精确度高的科学手段，同时也可称得上是一门艺术，它能激发科研工作者的灵感并引导人们投身其中，引领和推动着合成化学不断向前发展。从上世纪后半页开始，全合成更侧重于试验和开发新的化学反应，并通过跨学科合作影响到生物学和药物学领域研究的发展。通过跨学科性质的研究项目，来自学术界和工业界的科学家们融合不同学科的知识和专长，致力于以任务为导向的研究，这使得全合成化学与生物学和药学研究结合的更加紧密，进一步促进了新的发明和应用的出现。当代全合成科学的重心，是面向药物发现和开发的跨学科研究，有机合成化学家越来越多地开始与生物学家、医生、生物信息专家和逻辑学家开展合作，以推动药物发现和开发的进程，为人类提供更优良的和更广泛应用的药物。

紫杉醇全合成的研究亮点

原文详见 National Science Review 网站：
K. C. Nicolaou and Christopher R. H. Hale
The endeavor of total synthesis and its impact on chemistry, biology and medicine
doi: 10.1093/nsr/nwu001
(20 pages)
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本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-528739-811591.html

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