【大家】周其林——中国不对称氢化“智造者”

Key Word

Asymmetric catalysis,

New synthetic methods,

Synthesis of biologically active natural and unnatural products

简介

周其林教授，1957年2月19日出生于中国江苏南京，有机化学家，中国科学院院士，南开大学化学学院教授、博士生导师。

1982年周其林从兰州大学化学系毕业并考取中国科学院上海有机化学研究所研究生，并先后获得硕士、博士学位；1987年博士毕业后先后在华东理工大学、德国马克斯·普朗克研究所、瑞士巴塞尔大学和美国Trinity大学从事博士后研究；1996年回国后进入华东理工大学精细化工研究所工作，担任教授、博士生导师；1997年获得国家杰出青年科学基金资助；1999年转入南开大学工作；2004年至2013年担任南开大学元素有机化学研究所所长以及元素有机化学国家重点实验室主任；2009年当选为中国科学院院士；2012年获得首届中国化学会手性化学奖 ；2013年担任南开大学化学学院院长；2018年获得第三届未来科学大奖物质科学奖；2019年获得国家自然科学奖一等奖。

至今，发表学术论文260多篇，科学论著、章节15部，已授权专利18项。

任职情况

荣誉奖励

研究领域

周其林主要研究不对称催化，包括：

1）设计合成新型手性配体和手性催化剂，

在过去的几十年里，虽然已经报道了大量的手性配体和手性催化剂，但只有少数基于极少数核心结构的手性配体和催化剂能够被认为是真正成功的，因为它们能够熟练地进行各种与机理无关的反应。人们把在各种不同反应中表现出良好对映选择性的手性催化剂称为“优势手性催化剂”。一种催化剂之所以“有特权”，关键在于它所拥有的支架(核心结构)。

手性1,1'-螺比茚支架具有高刚性、完美C2对称、手性简单、易修饰等优点，是理想的手性配体骨架之一。很容易通过SPINOL制备，超过一百种手性螺环配体（包括SDP，SpiroBOXs，SpiroAP, SIPHOXs，二亚胺SIDIMs，SITCPs和SIPHOS）可以通过一个或多个步骤制备。

螺旋型手性配体已成为一类具有“优势”的手性配体。

2）开发新的不对称催化反应；尤其是催化不对称氢化：

利用分子氢还原前手性不饱和键的过渡金属催化不对称氢化是制备光学活性化合物最有效、最经济的方法之一。

手性螺环配体（包括SDPs，SIPHOXs，SpiroAP，SIPHOS 和 FuPs），在功能化烯烃的不对称加氢(包括enamides、烯胺、αβ-不饱和羧酸)、酮、醛亚胺表现出较高的活性和优良的选择性。

3）不对称C-C键成键反应

过渡金属催化的不对称碳-碳成键反应是现代有机合成的关键。手性螺旋单手膦配体和双手膦配体已成功地应用于各种不对称碳-碳成键反应中。在大多数已研究的反应中，螺旋配体比其他骨架配体具有更好的手性诱导作用。

4）不对称C-X键成键反应

由于有机化合物中普遍存在碳杂原子(C-X)键，因此开发可靠、高效的构建这种键的方法具有很高的实用价值。过渡金属催化的碳烯插入杂原子氢键(X - h, X = O, N, S等)是形成C-X键最有效的方法之一。催化不对称重氮插入C-H键的方法已经取得了显著的进展，但在不对称重氮插入杂原子氢键方面仅取得了有限的成功。摘要利用手性双恶唑啉配体SpiroBOXs和二亚胺配体SIDIMs，开发了一系列具有高至优良对映选择性的旋-重氮酯催化不对称插入N-H、O-H、S-H和Si-H键。

5）不对称合成生物活性物

课题组开发的方法，很多可以用于活性化合物的制备

代表著作

1)Chiral Diphosphine and Monodentate Phosphorus Ligands on a Spiro Scaffold for Transition-MetalCatalyzed Asymmetric Reactions

Acc. Chem. Res., 2008, 41 (5), pp 581–593 

2)Transition-Metal-Catalyzed Enantioselective HeteroatomHydrogen Bond Insertion Reactions

Acc. Chem. Res., 2012, 45 (8), pp 1365–1377

3) Iridium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of Unsaturated Carboxylic Acids

Acc. Chem. Res., 2017, 50 (4), pp 988–1001 

4)Transition Metal-Catalyzed Enantioselective Hydrogenation of Enamines and Imines

Chem. Rev., 2011, 111 (3), pp 1713–1760

Recent Publications

1)Yun-Yu Hua, Huai-Yu Bin, Tao Wei, Hou-An Cheng, Zu-Peng Lin, Xing-Feng Fu, Yuan-Qiang Li, Jian-Hua Xie*, Pu-Cha Yan* and Qi-Lin Zhou. Iridium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of γ- and δ-Ketoacids for Enantioselective Synthesis of γ- and δ-Lactones. Org. Lett. 2020, 22, 818-822. (Yun-Yu Hua and Huai-Yu Bin contributed equally)

2)You Li, Yu-Tao Zhao, Ting Zhou, Meng-Qing Chen, Yi-Pan Li, Ming-Yao Huang, Zhen-Chuang Xu, Shou-Fei Zhu,* and Qi-Lin Zhou. Highly Enantioselective O-H Bond Insertion Reaction of α-Alkyl- and α-Alkenyl-α-diazoacetates with Water. J. Am. Chem. Soc. 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c04532.

3)Mao-Lin Li, Jin-Han Yu, Yi-Hao Li, Shou-Fei Zhu,* and Qi-Lin Zhou.* Highly Enantioselective Carbene Insertion into N-H Bonds of Aliphatic  Amines. Science 2019, 366, 990-994.

4) Yi-Pan Li, Shou-Fei Zhu,* and Qi-Lin Zhou.* Chiral Spiro Phosphoramide-Catalyzed Sulfa-Michael Addition/enantioselective Protonation of Exocyclic Enones. Org. Lett. 2019, 21, 9391-9395.

5)Lei Cheng, Ming-Ming Li, Biao Wang, Li-Jun Xiao,* Jian-Hua Xie, and Qi-Lin Zhou.* Nickel-Catalyzed Hydroalkylation and Hydroalkenylation of 1,3-Dienes with Hydrazones. Chem. Sci. 2019, 10, 10417-10420.

人才培养

截至2018年7月，周其林院士已经培养了70余名优秀博士和硕士，他们大多在中国国内外大学、研究机构、制药公司任职，其中2人获得国家基金委杰出青年基金资助，2人获得优秀青年科学基金资助，3人入选教育部新世纪优秀人才支持计划等

评述

周其林教授出生于南京的农村，第一次高考报的物理学，失败后，第二年选择了化学这门学科，进入大学深造。据说周其林教授对论文数据的重现性要求很高，在文章投稿前，必做重现性实验。

周教授认为优秀的学生得具备“很强的交流能力、活跃的创造能力，并且很努力”。

周院士带领团队研发的手性螺环配体，是目前非常高效的“特权配体”。他们开发的这些配体，不仅在不对称氢化反应中取得突破性成就，而且在很多类型的不对称反应中成效卓著。

周其林院士获得2018年未来科学大奖“物质科学奖”，一同获奖的还有马大为研究员、冯小明院士。获奖理由为：表彰他们在发明新催化剂和新反应方面的创造性贡献，为合成有机分子，特别是药物分子提供新途径。

参考

https://zhou.nankai.edu.cn/

---