来源：高分子科学前沿
2023-04-09 17:05:36
一提到诺贝尔奖，无人不知无人不晓，其中诺贝尔化学奖更是被网友称为诺贝尔理综奖，因为近十年颁发的诺贝尔化学奖集结了理化生三科。但是，2021年，本亚明·利斯特（Benjamin List）和大卫·麦克米兰（David W.C. MacMillan）让诺贝尔化学奖重回纯化学！他们发展了继金属和酶之后的有机小分子催化剂！
但从大卫·麦克米兰（David W.C. MacMillan）课题组的官方主页上，我们可以明显看到： 光氧化还原催化是放在最明显的位置，比有机催化更靠前！很多化学从业人员包括绝大多数麦克米兰组的毕业生，都认为他在有机光氧化还原催化上的贡献更突出（他不仅创造了光氧化还原催化这一概念；其次通过他的开创性工作证明了利用光氧化还原催化，可以实现高选择性的温和生成自由基中间体，这一技术给自由基化学领域带来了革命性影响），所以很多化学科研者一直坚信他未来会因为光氧化还原催化（photoredox catalysis）再次获得诺贝尔奖。哈哈，让我们拭目以待大卫·麦克米兰会不会二获诺奖！
(资料图)
麦克米兰除了具有令人惊叹的科研造诣，其独特的人格魅力、传奇的人生经历更是为人们津津乐道。
麦克米兰在苏格兰长大，是一个工薪阶层的孩子。父亲是一名钢铁工人，母亲是家庭帮手。他自己走上化学道路也比较歪打正着。18岁那年，麦克米兰考上格拉斯哥大学物理专业，但因为物理系教学楼冷气太足把他冻着了，而抠门的化学系因为没钱不开冷气要暖和得多（化学人留下了两行热泪），所以他决定换专业从物理系去到了化学系。物理学界因此痛失一位天才学者。
在麦克米伦看来，作为一名化学家最大的乐趣就是得到一个完全不同的结果。他感慨道：“在这一刻，你可以想象所有的可能性在你面前打开，这是伟大的。在科学世界里没有比这种感觉更好的了。”
麦克米兰所领导的课题组也是风趣横生，毕竟不让学生开心的老板不是好老板。很多化学专业的学生已经很难赚到钱了，再不开心点就更惨了。在普林斯顿大学，麦克米伦的实验室也许不是最高产的，但绝对是最喜欢团建的。聚众喝酒、烧烤、开party一样都没落下！麦克米伦虽然和学生们相爱相杀，但像每个老父亲一样，他默默守护着学生们的幸福。他希望他的学生去做他们想做的事，而不是别人让他们去做的事。
不要以为麦克米兰课题组得了诺贝尔奖后，就躺平了！优秀的人把优秀当成了一种习惯！在今日最新《Nature》发表之前，从2020年至今，麦克米兰课题组已发表6篇NS，接下来让我们逐一拜读一下！
Part1: 最新《Nature》：立方烷合成新进展！
在候选药物中用sp3杂化生物电子等排物取代苯环通常可以改善药代动力学特性，同时保留生物活性。目前，药物设计中的所有立方烷，与几乎所有苯生物等排物一样，仅作为单取代或对位取代苯环的替代品。这是由于难以获得1,3-和1,2-二取代立方烷前体。由于竞争性金属催化的价异构化，交叉偶联反应与立方烷支架的相容性差进一步阻碍了立方烷在药物设计中的采用。
麦克米兰课题组分别使用方便的环丁二烯前体和光解C-H羧化反应公开了1,3-和1,2-二取代立方烷结构单元的便捷途径 。此外，他们利用铜的缓慢氧化加成和快速还原消除来开发C-N、C-C(sp3)、C-C(sp2)和C-CF3交叉偶联方案。该研究能够轻松地将所有立方烷异构体转化为候选药物，从而实现邻位、间位和对位取代苯的理想生物等排体替代。
图 1. 化学领域中的等排体
图 2. 非线性立方烷前体的合成策略
图 3. 铜介导的立方烷交叉偶
图 4. 新型立方烷等排物的合成和医药应用
2022.5.28 Science：通过加法映射加速反应的普遍性和机理洞察力
作者开发了一种附加映射方法，迅速扩大了合成方法的效用，同时产生了对机理的认识。在金属氧化物脱羧丙烯化反应中验证了这一方法，发现了一种邻苯二甲酸酯配体添加剂，克服了这一反应中许多挥之不去的局限性，对镍催化的交叉偶联有重要的机理意义。
2022.11.11 Science：季sp3-碳形成的仿生SH2交叉偶联机制
作者发现可以利用SH2机制来实现仿生sp3-sp3交叉耦合平台，该平台提供四元sp3-碳中心，这是有机分子构建中长期存在的挑战。 这种异选择性自由基-自由基偶联利用铁卟啉的能力很容易区分开壳伯碳和叔碳的SH2成键作用，并结合光催化从广泛丰富的官能团中同时产生两种自由基类别 。机理研究证实了伯烷基-Fe(III)物种在偶联之前的中介作用，并为关键的季sp3-碳键形成步骤中的SH2置换途径提供了证据。
2021.8.31Nature：金属光氧化还原使醇脱氧芳基化
作者报告了一种基于金属光氧化还原的交叉偶联平台，其中游离醇被N-杂环卡宾盐原位活化，用于与芳基卤化物偶联伙伴形成碳-碳键。这种方法温和、稳健、选择性强，最重要的是，它能够适用于各种伯醇、仲醇和叔醇以及药学相关的芳基和杂芳基溴化物和氯化物。这种转变的力量已经在许多复杂的环境中得到证明，包括紫杉醇的后期功能化和抗糖尿病药物Januvia的模块化合成。该技术代表了原位醇活化与过渡金属催化相结合的一般策略。
2020.8.28 Science：静态到可诱导动态立体控制：外消旋β-取代酮的融合使用
作者报告了 光氧化还原催化的使用，通过前手性自由基物种的中介作用，使传统静态、非反应性立体中心外消旋化 。该技术与酮还原酶和氨基转移酶等生物催化剂结合应用，实现了从β-取代酮立体聚合合成立体定义的γ-取代醇和胺。
Part 6：通过免疫细胞上的德克斯特能量转移进行微环境映射
作者描述了一个微环境绘图平台，该平台利用光催化卡宾生成来选择性地识别细胞膜上的蛋白质-蛋白质相互作用，他们将这种方法称为Micro Map(μMap)。通过使用光催化剂-抗体偶联物在空间上定位卡宾生成，他们展示了抗体结合靶标及其微环境蛋白邻居的选择性标记。该技术鉴定了活淋巴细胞中程序性死亡配体1(PD-L1)微环境的组成蛋白，并在免疫突触连接处进行了选择性标记。
2020.11.25 Nature：用于 PET 配体发现的金属光氧化还原芳基和烷基放射甲基化
作者 报告了一种多功能和快速的金属氧化物催化方法，通过对含有芳基和烷基溴化物的药物前体进行甲基化，将氚和碳-11后期安装到所需的化合物中 。他们合成了20种氚代和10种碳-11标记的复合药物和PET放射配体，包括临床上使用的化合物[11C]UCB-J和[11C]PHNO的一步放射合成，进一步概述了这一协议在临床前PET成像中的直接效用，并将其转化为人类临床成像中常规放射性示踪剂生产的自动放射合成。
来源：BioMed科技
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