綜合 | C&EN / 國家自然科學基金委 編輯 | 化學加

導讀

近日，美國化學會旗下的《化學與工程新聞》（C&EN）發布了2017「年度分子」（Molecules of the Year），北京大學藥學院天然藥物及仿生藥物國家重點實驗葉新山教授課題組全合成的最大最複雜的多糖分子入選。這是自《化學與工程新聞》開展「年度分子」評選以來，首次有中國本土學者完成的工作入選該榜單。

跳轉閱讀胡皆漢：無學位的中國著名光譜波譜與結構化學家

近日，全球化學化工領域最有影響力的新聞雜誌《化學與工程新聞》（Chemical & Engineering News, C&EN）對本年度全世界化學化工領域的研究工作進行年終盤點，發布了2017「年度分子」（Molecules of the Year），北京大學葉新山教授研究團隊全合成的分子量最大、結構最複雜的多糖分子阿拉伯半乳聚糖（Arabinogalactan）(Nat. Commun.2017, DOI: 10.1038/ncomms14851)入選。

阿拉伯半乳聚糖 (Arabinogalactan) 的結構示意圖

據報道，本次「年度分子」共有7項，涉及9個國際研究團隊的工作，包括二度盛開的「硫之花」、新的「星星」分子、結構更複雜的降冰片烷、編織的分子結、缺失的雜環、最大最複雜的多糖、電子結構獨特的三氮化合物等。經讀者投票，北京大學團隊的多糖分子榮登2017「年度分子」榜首。這是自《化學與工程新聞》開展「年度分子」評選以來，首次有中國本土學者完成的工作入選該榜單。

Arabinogalactan是結核分枝桿菌細胞壁重要的抗原性成分之一，具有開發成新型結核病疫苗的潛力。但由於結核分枝桿菌的強致病性及苛刻的培養條件，採用傳統的提取分離手段獲取多糖抗原十分困難；因此，化學合成是解決該多糖可獲得性問題的重要途徑。然而該多糖結構十分複雜，由多達92個單糖單元組成，包含一條線性的呋喃半乳聚糖鏈和兩條緊密靠近的高度分支化的呋喃阿拉伯聚糖鏈，含有398個手性中心，其全合成挑戰巨大。

北京大學研究小組採用他們自己倡導的「預活化」一釜寡糖合成策略（Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43, 5221），實現了寡糖鏈以及聚糖鏈的快速組裝，並且高立體選擇性地完成了極具難度的1,2-順式糖苷鍵的構建，最終採用他們自己發展的偶聯試劑（Synlett, 2006, 2846）將三條聚糖鏈定點連接，在國際上首次實現Arabinogalactan的高效全合成。

該工作發表後，在國際糖研究領域產生了重要影響。美國《化學與工程新聞》、俄羅斯《科學新聞》等雜誌發表專題報道，評價該工作打破了糖合成的世界紀錄，將糖合成水平提升到了一個新的高度，將催生化學家對複雜均一多糖的合成及其應用研究。學術期刊《ChemBioChem》發表專文評介（ChemBioChem, 2017, 18, 1789），認為該工作在糖合成領域具有里程碑式意義。

下面來看看其他的幾個年度分子

1、新一代硫之花 「Sulflower」

一種被稱為「sulflower」的分子，與向日葵相似。十年前合成第一代sulflower，它是第一個完全被硫取代的多環芳烴，2016年德累斯頓工業大學的研究團隊合成了該類化合物的第二個成員。(J. Am. Chem. Soc.2017, DOI: 10.1021/jacs.6b12630)

2、新的「星星」分子

五角星形的鈀配合物，五邊形周圍環繞著五個等腰梯形。(Chem.–Eur. J.2017,DOI: 10.1002/chem.201702264)。

3、更加複雜的橋環化合物

trinorbornane

更加複雜的橋環化合物trinorbornane，一個對稱的飽和C11H16分子，由兩個降冰片烷單元組成，共有一對相鄰的邊緣，這種方法有助於擴展天然產物的全合成技術(Chem. Commun.2017, DOI: 10.1039/c7cc06273g)。

C3-Symmetric Tricyclo[2.2.1.02,6]heptane-3,5,7-triol

由明斯特大學一個小組合成了一種三環三醇，在手性多環化合物中顯示三重分子對稱性的最小已知分子。(Angew. Chem. Int. Ed.2017, DOI: 10.1002/anie.201709279)

4、編織分子結

曼徹斯特大學的David A. Leigh和同事們合成迄今最複雜的首個三條「編織鏈」的分子結，該分子結在含有192個原子的閉環上有8個交叉點，長度約20納米。(

Science2017, DOI: 10.1126/science.aal1619)

5、六元雜環系統

將硼，碳，氮和氧結合在一起，形成六元雜環系統，合成含有缺電子硼原子的多環芳香化合物，這些化合物可用於製造光電子器件(

Nat. Chem.2017, DOI: 10.1038/nchem.2708)。

6、化合物獨特的電子結構

以氮為中心的含電子的分子通常用作路易斯鹼，通常是提供電子對以與受體成鍵，而以色列理工學院的Mark Gandelman和他的小組發現了一種三唑鹽，它可以在其中轉動供體 - 受體反應性，使氮中心起到路易斯酸的作用並接受電子。（J.Am.Chem.Soc.2017，DOI：10.1021 / jacs.6b12360）

含氮的三氮烯基團先前已經被光譜學檢測到，並且被認為是作為配體在過渡金屬絡合物中，但是他們一直難以穩定和隔離。研究人員找到了一種用N-雜環卡賓作為穩定取代基的方法。(J. Am. Chem. Soc.2017, DOI: 10.1021/jacs.7b08753)

2、http://cen.acs.org/articles/95/i49/molecules-of-the-year-2017.html

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