馬大為:對有機化學的探索永無止境 | 2018年未來科學大獎獲獎人

9月8日,2018年未來科學大獎在北京揭曉。馬大為、馮小明、周其林共同獲得物質科學獎,以表彰他們在發明新催化劑和新反應方面的創造性貢獻,為合成有機分子,特別是藥物分子提供了新途徑。

對于科研,馬大為老師認為交流非常重要。他在國外和一些頂級實驗室做交流時發現,國外的科研工作者經常去工業界做交流,了解產業界都在關注什么、有哪些技術需求。經過調研討論后確定與之相關的研究目標,這一點很重要,國外的科研基于社會需求,成果落地針對性很強。

馬大為

馬大為是誰?

馬大為,1963年生于中國河南,1989年在中國科學院上海有機化學研究所獲得博士學位。現為上海有機化學研究所研究員,上海有機化學研究所副所長。

2018年未來科學大獎獲獎名單公布后,中科院上海有機所金屬有機國家重點實驗室主任、未來論壇青創聯盟成員游書力第一時間通過電話連線對物質科學獎獲獎人馬大為進行了獨家專訪。以下是采訪內容:

Q:游書力
A:馬大為

01

獲獎感受

游書力:作為今年的“物質科學獎”得主,能不能請馬老師您分享下獲獎感受呢?

馬大為:沒想到能獲獎,我感到很吃驚,有點受寵若驚的感覺。其實我們這個工作相對來講還是很小眾的,但這次在未來科學大獎評選中得到了認可,我非常高興。

02

研究成果

游書力:此次獲獎的成果中,您以氨基酸銅的絡合物為催化劑實現了碳–氮鍵的高效構筑,為含苯胺片段的藥物及材料的合成提供了一種簡便、實用的方法,能否簡單通俗地介紹一下這項研究成果?這項研究中最關鍵的技術是什么?

馬大為:可以這么理解,這是基于烏爾曼反應(形成芳基-雜原子鍵的重要方法之一),發展出新的催化體系。這個反應可以理解為兩個比較簡單的分子偶聯在一起,產生了更復雜的分子,但在經典的烏爾曼反應中,溫度需要達到150℃到250℃,銅催化劑的低效率導致這個反應在實際中應用性并不高。

我們之前發現的一類氨基酸分子,他們可以和銅金屬配位來提高烏爾曼反應的效率,這個研究最關鍵的技術就是配體發現。

后來經過十年間的摸索,我們發現了比這類氨基酸分子的催化效率更高的草酰二胺分子,這類配體參與的偶聯反應條件比較溫和,可以使更多的反應物在室溫到100℃之間就可以發生反應。催化體系更加高效,用很少量的催化劑就可以使反應完全轉化。

這類新反應不僅在實驗室有廣泛的用途,并且這種合成方式能夠大大降低成本, 有望在制藥業以及新材料生產制造等領域有很多實際應用。

03

10年鑄就的合成之美

游書力:我們知道科研之路都不是一帆風順的,實現這項科研突破的主要因素有哪些?其中經過了怎樣的困難?

馬大為:實際上我們在發展新催化體系的過程中需要做大量催化劑的設計和篩選。之前我們發現一類氨基酸分子對這些催化劑有很好的促進作用,在此基礎上我們用氨基酸做配體,就讓整個反應的面貌得到了很大的改善。更多未來科學大獎解讀:www.nklwdk.icu/tag/futureprize

但經過一段時間研究以后,我們發現這個氨基酸的催化體系盡管有很大的用途,但是并不完美。還需要尋找更加高效的催化體系。為此我們做了大量的深入研究,最后花了近十年時間發現了草酰二胺分子配體。

這是一個非常漫長的過程,中間經過了很多挫敗,大部分時間看起來努力是沒有希望的。但是我們知道這樣的研究非常有價值,就下決心堅持下來,并取得了成功。

04

未來研究

游書力:這項研究的前景是什么?對于這個領域的科學發展和人類生活有什么意義?

馬大為:就現在這個反應來講,我們發現它還有需要改進的地方。所以我們還在找新的、更有效的配體。實際上在工業上也好,在實驗室也好,這個反應對于一些特殊的反應物來講,所需要的條件還是較為苛刻的,假如我們找到合適的配體讓它們轉化得更好,那對學術研究、對產業制造都會帶來很大影響。

另外一方面,我們也在花很多精力去做生物活性分子的高效合成研究,生物活性分子對于我們人類的健康生活有很大幫助,實現它們的高效合成需要發展新的合成策略和合成反應。

這種高效合成可以促進新藥發現和改進上市藥物的制備過程。例如我們發展的一種抗腫瘤藥物的簡短合成路線,目前也在放大生產階段,希望未來能夠為癌癥病人帶來更便宜的藥物。

05

無心插柳的化學之路

游書力:當初為什么選擇這個學科?在您從事科學研究的道路上,您最想感謝的人和事件有哪些?

馬大為:其實我中學時候數學很好,但是高考時做數學題卷子出現了失誤,考得不太好。所以盡管第一志愿報了數學專業,最后還是被分配去學了化學。后來發現有機化學的探索性很強,就選擇了這個專業。現在想起來,我最想感謝就是我當時讀研究生時候的導師和上海有機所的其他老師,他們不僅教授給我一套系統的化學理論,在研究方法方面也給了我們很多教導。

06

團隊標準

游書力:團隊對于科研工作來講非常重要,一個最佳的研究團隊是怎樣的?您篩選團隊的標準是什么?

馬大為:首先要有敬業精神,第二個工作要努力,第三我希望他能夠在研究領域中有更多的思考,還有重要一點就是要團結合作。比如我們在做配體的時候,背后是差不多有七八個同學在同時合成不同的配體,他們可以互相分享哪個配體的效果更好,這樣整個團隊的研究氛圍就很好,研究就進展得比較快。團隊精神對課題組的成功是非常重要的。

游書力:科學難題總是很難攻克,發現不一定很快會被證明出來,如何保持好奇心、甘于寂寞的良好心態?同時不斷鼓勵團隊?

馬大為:實際上很多科研工作不一定就有很好的成果,很多學生最后就放棄了,或者再換個課題去做,但中間經歷過的失敗也是一種收獲,會為后面的科研工作做鋪墊,讓你離成功越來越近。但有很多人都是在快接近成功的時候,沒有耐心,堅持不下去,也就因此失去了這個機會。那么我們在帶領團隊的時候就要引導他們,關鍵還是要堅持。

07

對年輕人的期待

游書力:您對以后想要從事科學研究或者剛剛踏入科學研究的年輕人有什么建議?

馬大為:感激這個時代,給我們可以認真做科研的機會。我們經歷了國家發展起步的階段,見證了我們國家科研水平不斷提升的過程。但我們要看到,我國科研水平和發達國家相比,依舊存在一定差距。因此,我們還需要繼續發奮圖強,尋找更合適的研究方法和更重要的研究課題,通過不斷努力縮短這個差距。

我在國外和一些頂級實驗室做交流時,他們的教授告訴我,他們經常去工業界做交流,了解產業界都在關注什么,有哪些技術需求,然后他們經過調研討論之后確定與之相關的研究目標,這一點很重要,他們的科研基于社會需求,成果落地針對性很強。

所以我覺得年輕人搞科研需要更多地交流,不是只呆在自己小同行的科研圈,而是針對不同學科,不同行業的人多交流,自然而然會發現一些重要的問題,這些問題被攻克以后,能夠確確實實為學科發展和技術開發解決問題,促進社會的不斷發展,提升人們的生活質量。

游書力

訪者介紹:游書力,中科院上海有機所金屬有機國家重點實驗室主任、未來論壇青創聯盟成員。研究方向為過渡金屬催化的高選擇性反應、基于碳氫鍵直接官能團化的不對稱催化反應及不對稱去芳構化反應。

文/未來論壇(微信號:futureforum)

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