路漫漫其修遠兮:盤點以中國人命名的化學反應

2020-12-08 化學小白

在大學《有機化學》課程中,學習還原反應時一定會提到Wolff-Kishner-黃鳴龍還原反應,這是第一個以中國人命名的化學反應。有機化學發展至今,已經有成千上萬的各類化學反應被發現。其中許多重要的化學反應被冠以人名,以紀念首次發現或是對該反應做出深入研究、取得突出成就的科學家,這也是給予化學家們最崇高的嘉獎和榮譽。

迄今為止,大概已有上千個人名反應被報導,但為人們所熟知和使用的有300個左右。其中,以中國科學家命名的反應卻不多見。下面小白就來為大家盤點一下以中國化學家命名的化學反應。

圖1. 以中國人命名的化學反應及時間

01Wolff-Kishner-黃鳴龍還原反應

1946年,黃鳴龍在Wolff-Kishner反應的基礎上發展了這個反應,因該反應是第一個以中國人名字命名的有機反應而為人熟知。這是一個有機還原反應,羰基化合物(醛或酮)在高沸點溶劑如一縮二乙二醇中與肼和氫氧化鉀一起加熱反應,羰基還原為亞甲基。該反應經黃鳴龍改進在常壓下即可完成,反應時先將反應物與氫氧化鈉、肼和高沸點醇類的水溶液混合加熱生成腙後,將水和過量的肼蒸出,升溫回流數小時後完成。

圖2. 黃鳴龍
圖3. Wolff-Kishner-黃鳴龍還原反應

雖然黃鳴龍對「Wolff-Kishner 還原反應」只是改進,但改進前的反應條件苛刻:需要用封管、金屬鈉和價值昂貴的無水肼,同時極易引起副反應。改進後這一還原反應變得操作簡單,原料價格降低,產率提高,能在工業上進行大規模生產,因而在國際上被廣泛應用。

但在國外很多人並不把該方法稱為「黃鳴龍還原」或 「Wolff-Kishner-黃鳴龍還原」,而還是叫做「Wolff-Kishner還原」。這是因為黃鳴龍先生的方法說到底還是「改進」,儘管這一改進的意義重大,但改進終究是改進。這也說明了在化學研究中原創性工作的重要性。

02陸熙炎環化反應

陸熙炎是中國著名有機化學家,1991年當選為中國科學院院士。該反應是陸院士在1995年發展的一種環化反應,它是聯烯與烯烴在有機膦的催化下,通過[3+2]環化得到五元環化合物的反應。2006年,Gregory C. Fu教授發表在《Angew. Chem. Int. Ed.》的一項研究中使用了該反應,並提出叫做Lu's [3+2]環化反應。但由於這個反應使用較少,而且也基本沒有其他文獻直接稱之為Lu's [3+2] annulation,因此並不被廣泛認同為人名反應。

圖4. 陸熙炎院士
圖5. 陸熙炎環化反應

03史一安不對稱環氧化

史一安,曾任中國科學院化學研究所化學生物學研究中心主任、中國科學院分子識別與功能重點實驗室主任、中國科學院化學研究所學術委員會副主任。史一安教授在Chem. Rev., Acc. Chem. Res., PNAS, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等重要期刊上發表論文100多篇,被引用5000餘次,獲得多項重要學術獎勵和榮譽。

1996年,史一安教授發展了以果糖衍生的手性酮為催化劑,過一硫酸鉀(Oxone)或雙氧水為氧化劑的不對稱環氧化反應,其適用範圍非常廣,對於反式二取代和三取代烯烴均可獲得優秀的反應活性和立體選擇性,已經成為現代有機合成的重要工具之一。也是目前影響力和認可度最高的以中國人命名的有機反應。

圖6. 史一安不對稱環氧化反應

04Roskamp–馮小明反應

馮小明,四川大學教授,知名有機化學家,2013年當選為中國科學院院士。馮教授主要從事新型手性催化劑的設計合成、不對稱催化反應、手性藥物和生理活性化合物的高效高選擇性合成研究。

1989年,Roskamp首先報導了利用氯化亞錫催化乙基重氮乙酸乙酯和醛反應製備β-酮酯的反應(J. Org. Chem.,1989, 54, 3258)。經過二十多年的發展,各種路易斯酸(Sc(OTf)3,BF3, GeCl2)都可用於此反應。

2011年,馮小明教授,以手性氮氧–Sc(OTf)3絡合物催化劑實現了首例催化不對稱Roskamp反應。隨後,該研究成果被編入Elsevier公司2011年出版的《Organic Syntheses Based on Name Reactions》(第三版),並被冠名為「Roskamp-Feng反應」。這也是首個中國科學家在中國本土所做的工作被冠以中國人名的反應

圖7. Roskamp–馮小明反應

05張緒穆烯炔環異構化

張緒穆,國際知名配位化學和金屬有機化學家,師從盧嘉錫院士(諾貝爾獲獎者Linus Pauling 的博士後,時任中國科學院院長),現任南方科技大學理學院副院長、化學系講席教授。

1,6-烯炔類化合物在膦配位的銠催化劑的催化下進行高區域選擇性地進行不對稱環化異構化生成五元雜環化合物的反應。通過該反應可以方便地實現烯烴和炔烴分子內的不對稱環化,高效地構築一系列五元雜環化合物,在生物活性分子以及藥物分子的合成中有重要的應用。

2014年,張緒穆教授發展了首例手性銠催化劑催化的1,6-烯炔類化合物不對稱環化異構化反應,因其重要性被國際化學權威著作「Name Reactions」收錄,並被命名為「Zhang enyne cycloisomerization」,這也為以中國人名字命名的有機反應再添一例。

圖8. 張緒穆教授
圖9. 張緒穆烯炔環異構化反應

06從人名反應看化學發展

根據英國《自然》雜誌在去年12月12日發表的評估報告,中國在2019年首次成為「化學第一大國」,把美國擠到了第二位。中國的「自然指數」為6183.75,同比增長了17.9%,超過日本、韓國和印度這三個亞洲鄰國相加之和。毫無疑問,中國已成為化學領域一支強大的科研力量。

圖10. 2019年10大化學強國

其實,從人名反應的發展趨勢來看,也可以從中能感到我國化學的飛速發展。雖然目前以中國人命名的化學反應少之又少,但小白相信,未來會有更多的中國學者發表原創性的化學研究。「路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索」期待在未來,在中國本土出現影響世界的研究成果,發現能夠與Diels-Alder反應、Wittig反應、Suzuki偶聯反應等相媲美的反應。

~完~

我是化學小白,專注於化學領域相關的科普寫作,歡迎關注瀏覽,謝謝!

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