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“话”学

许鹏飞老师课题组的研究主要集中在有机催化、可见光光氧化还原催化、催化级联反应等领域, 希望通过利用有机催化和可见光光催化来有效和选择性地制备复杂分子和生物优势结构基序。期科研访谈对话兰州大学许鹏飞教授,他认为真正的化学研究者需要以科学问题为导向,长期深入钻研一个领域,才会最终有所收获。因此,他希望未来加入课题组的学生能够对化学有浓厚兴趣,能以积极向上的心态与乐于合作精神面对化学研究工作中可能遇到的难题与机遇。

关于科研

如果让您用一个关键词描述您课题组的科研,您会用什么?可否请您说一下选择这个关键词的理由,然后简单聊聊您所在课题组研究方向以及期望吗?

回复:催化串联反应。现代有机合成的发展,原则上只要有充足的人力与资金支持,假以时日,几乎可以合成自然界发现的任何一个分子。大家在比拼的是谁是第一个完成?谁的方法最简洁高效?如抗肿瘤药物紫杉醇的全合成,先后有多个课题组完成,其中不乏K. C. Nicolaou, Danishefsky等众多名师大家,值得高兴的是南方科大的李闯创老师以目前最短21步完成其全合成,但总产率依旧很低。怎么提高成键效率?免去保护与脱保护,那自然界是怎么合成的?有多个酶的连续接力催化?能否向自然学习,用有机分子催化与光催化模拟合成一些非常有用的骨架或药物分子?因此催化串联反应就成了我一直努力的方向。具体到现在的研究,涉及有机小分子催化的串联反应,光催化的串联反应,以及不对称接力催化串联等,也希望将有机/光催化串联起来,实现绿色、原子经济合成。

漫漫科研路上,除了文章压力,也同样充满了乐趣,可否请您分享一下科研过程中的一些感想、经历或者一件趣事?

回复:对年轻人来讲,科研的压力很大。随着评价体系的逐渐改变,文章的压力可能没有以前大了,但对解决真问题能力的要求高了。可能都要从为了发文章而发文章的窘态中解脱出来,那就要以科学问题为导向,长期深耕一个领域,才会有收获。

对于我目前的研究,特别希望将有机催化与光催化串联起来,这也是实现不对称光催化的一种新策略,用有机催化决定手性,产生的手性诱导光催化过程的手性,从而实现不对称光催化。一位博士生,动手能力很强,很快把设计的两个单元完成了,但在光催化部分只简单脱去了氨基的保护基,收了四十多个螺环产物,准备整理发表。在组会讨论中,感觉这个工作总有些美中不足;因此要求学生不能简单停止在螺环阶段,要利用好Ketyl自由基,把光催化部分进一步完善;起初学生有些畏难,经过三个多月的努力,最后实现了一锅五个螺并环化合物的合成,有三个连续的季碳中心,五个手性中心的刚性氨基醇。应该是一个非常有挑战性的工作,学生大喜。

请您分享一下近六个月您读到最有趣的研究文章,您觉得有趣在哪里?

回复:分子能否编辑?美国芝加哥大学的Mark D. Levin教授课题组在Science 上报道了基于光化学转化进行氮杂芳环上的“碳删除”,可以将喹啉骨架变为吲哚骨架,从而直接实现骨架编辑。其实反应过程是喹啉N-氧化物在390 nm光照下进行选择性光解,然后经酸促进的重排得到N-酰基吲哚,再脱掉N-酰基便可得到相应的吲哚,反应的直接结果是骨架上少了一个碳原子,从而实现“碳删除”。骨架的删碳或增碳包括氮原子增减将是非常有挑战与有意义的工作,这将为药物分子与新材料分子设计优化提供新方法。参见:Science, 2022, 376, 527-532, DOI: 10.1126/science.abo4282

希望未来加入课题组的学生具备什么样的品质特征?对加入课题组的学生有什么要求?

回复:今天的学生,就是未来的化学工作者。对化学有浓厚兴趣是我对学生的第一要求,有阳光的心态与合作精神也很重要,其他如获取知识的能力等都可以培养与慢慢引导。

漫谈人生

是什么机缘让您想成为化学研究领域的一员?

回复:因在高中参加全县化学竞赛得了第二名,从此就与化学结下了不解之缘;总觉得学习化学没有其他学科那么费劲,相对比较容易。虽高考时物理考了高分,高考选择的专业基本还都是化学。庆幸跟随堂兄的脚步来到了兰州大学化学系,这里有有机化学学习与研究的国家重点实验室平台,有积淀形成优良传统的优秀化学文化,尤其是有化学楼夜里11点前的灯火通明,它陪伴了我们数十载个夜晚。已经成为一种习惯,包括周末运动完,就是坐在化学楼的办公室听听音乐读读经典,也觉得踏实与心安!

如果没有在化学领域而做其他工作的话,您觉得您会从事什么,为什么?

回复:没有想过,或许去参军当兵了,因为当时也很想报考军校;当兵是我小时的梦想,或许戎马一生也是个不错的选择。

在研究道路上,什么是激发您内心坚持与前进的动力,成就感来自于什么?

回复:自己到底喜欢什么工作,往高大上的说,干什么能对社会做更多的贡献?往家常接地气的讲,拿什么赖以谋生,养家糊口?以前也仔细思考过,自己很不希望天天重复做一件事,那最可行的就是做研究,可以选择不同的领域,研究不同的问题;即使一个领域想做深做透也会通过努力有新的进展。坦率地讲,从事科研的最大动力是兴趣与需要,这也是我为什么把对学生的第一要求选为对化学有浓厚兴趣,把兴趣与工作结合的人是幸福的。科研的过程其实是枯燥的,甚至在别人眼里是无聊的,而且绝大多数时候是常常失败的,有兴趣你能不厌其烦,愈挫愈勇;有需要你不畏失败,坚持不懈,这个需要包括社会的需要与自身的需要。只有在多次的失败后取得成功,那种喜悦与感受,其实是没有经历这个过程的人难以体会的。

除了相关科研工作,请问您平常的兴趣爱好是什么?

回复:除了做科研,对我来讲最重要的就是阅读与运动,阅读是想补补以前想读而未读的经典;羽毛球与网球都是我喜欢的运动,运动是保持旺盛精力的不二选择。

想对刚入行的青年学者说的一些话或给化学研究领域后辈一句鼓励的话语。

回复:长期耕耘一个领域,做有用的化学!基础研究上书架,应用研究上货架。

奇思妙想

如果您能和历史上一位著名人士共进晚餐,您会想要和谁呢,为什么?

回复:想与Arthur Clay Cope共进晚餐。他23岁,是绝大多数人刚刚本科毕业,走出大学校门之际,科普就完成论文获得博士学位,33岁时策划出版系列丛书“有机反应”,连续十四卷任主编到去世,38岁当选美国科学院院士,52岁当选美国化学会主席。我想与他聊聊是怎么做到的?

如果您有一个超能力,你会想要拥有什么,原因是什么?

回复:实现智慧NMR方案。就是用混合物做核磁,用人工智能将混合物的核磁谱图精准的分出单一化合物的谱图;从而免去有机化学工作者的柱层析之苦,省去洗脱剂、填料等对环境之扰。

如果可以对十八岁的自己说一句话,您会说些什么?

回复:你够努力吗?

相关信息

许鹏飞老师课题组主页

http://xupf.lzu.edu.cn/

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