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Nature:两个人破解170年化学难题
来源:中国科学报 | 作者:proac3c72 | 发布时间: 2023-05-22 | 453 次浏览 | 分享到:

文 | 《中国科学报》 记者 李思辉 见习记者 孟凌霄


近日,武汉大学一名刚入职一年的年轻教授,在《自然》发文破解了一个困扰科学家170多年的化学难题。他就是陈才友,是该论文通讯作者之外的唯一作者。


落“樱”缤纷时节,《中国科学报》走进武汉大学,在化学与分子科学学院见到了这位“准90后”教授(1989年年底出生)。


陈才友的办公室,除了一桌、一茶几、一沙发,几乎塞不下其他东西。他笑着对记者说:“办公室本来挺大的,我主动隔出一部分放仪器了。”


实际上,学校已经为他们团队提供了130多平方米的实验室。而在他办公室的隔间里,仍然摆放着许多设备,有气相色谱、高效液相色谱等。


“实验室是产出成果的地方,应该尽量多占一些位置,办公室倒不需要那么大。”面前这个长相斯文、说话条理清晰的年轻人比一般同龄人更加理性、务实。

少而精!Nature:两个人破解170年化学难题

陈才友(左)和Gregory C. Fu。受访者供图

他们的成果破解了170多年的化学难题


不久前,《自然》在线发表的一篇论文引发了国内外学者的关注。文章中,陈才友和通讯作者Gregory C. Fu通过引入Cu/手性噁唑啉催化剂,成功实现了alpha-卤代二级酰胺与一系列氧亲核试剂(广泛的酚、醇等)的不对称C-O成键反应。


C-O键广泛存在于药物、生物活性分子和材料分子等有机化合物中,其中包括IMPDH抑制剂和手性除草剂萘普草等,因而C-O键的高效构建在有机合成中极为重要。国际上最为高效的构建C-O键的方法之一是氧亲核试剂的烷基化反应,即著名的Williamson反应。


Williamson醚合成法于1850年首次报道,是目前应用最广泛的氧亲核试剂烷基化方法。然而,Williamson反应有很大局限性,不适用于二级以上亲电试剂等含有大位阻的反应底物,同时也不能用于手性C-O键的构建。在“不对称Williamson反应”这个化学细分领域的研究上,过去170多年未能有人实现突破。


陈才友和Gregory C. Fu则破解了这一化学难题,将相关研究往前推进了一步。


Gregory C. Fu是美国科学院院士,也是陈才友在美国加州理工学院做博士后期间的导师。刊发于《自然》的这篇重要论文,作者只有他们两个人。


一般刊发于《自然》这类顶刊的学术论文,往往集合很多研究人员的智慧,通常一篇文章会有多名合作者,有的文章合作者甚至超过100位。陈才友他们的这篇重要论文作者为何如此“少而精”?


陈才友告诉记者,美国加州理工学院是一所“小而精”的研究型大学,全校师生不过三四千人,因此每个课题组的规模都不大。在加州理工学院做博士后期间,他所在的课题组有很多课题,几乎每个人都需要独立完成一两项研究,每个人都希望努力解决一个研究上的重大问题。


独立研究意味着个人工作量变大。要实现一项研究突破,除了掌握本专业的知识外,还不得不去学习反应动力学、电子顺磁共振、DFT计算等很多跨学科知识。


正是在这样的环境下,陈才友独立研究的能力和水平才得以显著提高。


独立研究和合作研究,哪个更好?陈才友认为,二者各有利弊,独立研究更锻炼人,合作研究效率更高,具体要根据研究对象的特点来选择。


珞珈山是他“必须要回的地方”


陈才友的学习成长经历与珞珈山、武汉大学密不可分。他是湖北鄂州人,2008年高中毕业后,从本科到博士都在武汉大学就读。“我最美好的青春在珞珈山。”他说。


9年的时光,不仅让陈才友掌握了扎实的专业知识,具备了较强的研究能力,一度获得“武汉大学十大学术之星”称号,还让他对这所美丽的校园充满眷恋。


他对武汉大学的每个角落都很熟悉,即便身在异国他乡,也经常想起“珞珈的山色、东湖的湖光”。他的妻子也是武汉大学校友。因此,完成海外研究和学习后,重回母校是他们夫妻俩毫无争议的“共识”。


谈起在武汉大学印象最深刻的事,陈才友想到了他的博士生导师张绪穆教授。在做研究过程中,张绪穆经常带着学生一起发现全新的催化剂,并给它们命名。陈才友特别感佩“导师的胸襟”,因为他从不夺人之美,谁的研究贡献多,他就以谁的姓氏命名。


于是,催化剂的国际命名中,就有了Tangphos(一位姓汤的年轻教师)、Zhangphos(一位姓张的学生)、Duanphos(一位叫刘端的学生)等。而当对陈才友起较大作用完成的催化剂命名时,大家却犯了难,因为Chenphos已经有了。于是陈才友就和导师商量,直接以学校简称命名,于是在化学催化剂群落里,Wudaphos诞生了。


这件事对陈才友影响很大,因为他学会了怎样培养和成全后学。陈才友告诉《中国科学报》,他希望充分发挥团队里每个人的专长,同时尽最大可能创造好的机会,让每个人都能够在科研道路上有所突破、有所建树。


发论文不是科学研究“终极目的”


作为一名年轻学者,陈才友已经发表了多篇顶刊论文——作为第一作者(含共同第一作者)在《美国化学会志》《德国应用化学》等权威期刊发表论文18篇,同时获得5项专利。回国入职武汉大学不到一年,他又在《自然》发表重磅研究。


面对外界赞誉,陈才友有清醒的认识。“发论文只是科学研究的过程、科学成果展示的形式,并不是科学研究的终极目的。”他告诉记者,他和团队目前正在研究的手性C-O及C-N键的构建,在手性药物合成上有很大利用空间,有望显著提高药物性能、降低制备成本。


采访结束,陈才友将记者送至办公室门口后,接着又钻进了实验室。


他希望,未来他和团队能立足于所在领域,在面向世界科技前沿攻关、努力取得引领性原创成果的同时,面向国家战略需求和人民生命健康开展务实研究,并确保这些研究能够用于社会生产实践,给公众带来实实在在的好处。


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