專訪馮小明：做基礎研究不該立即想要應用轉化
2018年11月18日上午，四川大學化學學院教授，中國科學院院士，2018年未來科學大獎——物質科學獎獲得者馮小明，在2018年未來科學大獎頒獎典禮暨F2科學峰會期間，就「綠色化學」、「基礎性科學研究如何科普」等問題，接受了騰訊科學記者的專訪。他說，科研人員自己任何時候都要進行科普宣傳。他表示，自己每年都要到大學和中學做科普講座，要讓大學生、中學生知道化學究竟對人們有多重要。
圖為：馮小明 四川大學化學學院教授，中國科學院院士
馮小明老師不到40歲就當博導，為人低調，幾乎從不接受採訪，他的學生說，馮老師即便是在大年三十的晚上也要到實驗室，出了名的用功和勤勉。他主要從事不對稱合成方法學及手性醫藥、農藥和具有生理活性化合物的合成研究。能夠獲得2018「未來科學大獎」的物質科學獎，一定是在他所在領域有持續幾十年的影響力，並且學術成就得到了國內外專家的一致公認。馮小明院士此次獲獎，這也是「未來科學大獎」評選三年以來，首次授獎予化學領域的科學家。
圖為：馮小明攜夫人出席2018年未來科學大獎頒獎典禮現場
25年的時間，從事「手性合成」的研究人員增加近15倍
「因為手性對人的日常生活有很大影響，在材料、農業化學品里，包括食品添加劑等都存在。人們或自然界需要這種手性物質，就必須發展手性合成技術，即研發手性催化劑來合成特定手性的物質。」馮小明說，「剛接觸這個領域的時候是1993年，那時候全國也就大概200人從事手性合成研究，到如今該領域研究人員至少有3000人。」
據了解，馮小明老師課題組以手性雙氮氧-Sc(OTf)3配合物催化劑實現的首例催化不對稱Roskamp反應，2011年Elsevier公司在第三版《Organic Syntheses Based on Name Reactions》中收錄了這一反應，並將之冠名為「Roskamp-Feng反應」。這也是中國科學家在中國本土所做的工作被冠以中國人名的有機化學反應；該研究成果也糾正了國內外有機化學教材中對該反應的片面結論，所發展的手性催化劑已成為商品在業界試劑公可銷售；一些研究成果在手性藥物合成中得到了應用，已轉讓給製藥公司進行產業化研究。據馮老師介紹，化學在創造新物質的過程中，會催生、帶動和促進諸多相關學科領域的發展，包括新葯研發、香料工業、材料科學、基因測序等領域。
圖為：馮小明及學生在實驗室做實驗。圖片來源網路
為什麼研究手性催化反應？手性催化劑主要用在哪些方面？
「手性」，簡單說就是一個化合物的兩個異構體互為鏡像，且不能重合。它就像左手和右手一樣，只能鏡面對稱，不能完全重疊，我們將這樣的化合物分子簡稱手性分子，這種不對稱性簡稱「手性」。兩個對映異構體手性分子，物理性質和化學性質相似或相近，但生理活性可能完全相反。這種現象很多，比如在藥物分子裡面，兩個對映異構體手性分子藥理活性可能完全相反，一個有用，一個有毒，這就要求我們在合成過程中只獲得有用的單一對映異構體手性分子，這種合成通常稱為「不對稱合成」。馮小明院士眾多研究中的一項，就是通過「不對稱催化」，高效高選擇性地獲得有用的單一對映異構體手性分子，不產生有害的異構體手性分子。馮小明老師說，「自然界的物質產生的手性化合物，不可能滿足人類的需要，所以我們只能通過研發一種催化劑，通過催化劑精準合成具有單一手性的化合物，即我們所要的手性成分，這種情況下，化合物的毒副作用可以降到最低或者沒有。簡單來說，通過手性催化劑，精準合成藥物可以將其毒副作用降低甚至到0。」
據他介紹，在實驗化學品、醫藥品、農用化學品以及食品添加劑等裡面都有手性化合物。最典型的是抗老年痴呆的藥物，是通過手性催化劑催化合成實現。包括人們生活中很多香料，也是通過手性催化劑來催化合成。當被問到如何評價或判斷一個手性催化劑時，馮小明老師說：「評價手性催化劑的好與壞，通常情況就是看其催化的效率。好的催化劑就是效率高，用量低，條件溫和。」
人工合成能解決天然產物來源的不足
自然界萬物所產生出來的化合物大多有手性，都是由生物自身的選擇產生有效的成分。比如紅豆杉，紅豆杉是國家一級保護樹木，也是世界一級保護樹木，又名紫杉葉、赤柏松、雪柏、學名Taxus mairei，是第四紀冰川後遺留下來的瀕危物種。其樹體的抗性、免疫能力、存活技能所產生的各種生物鹼和其它化合物，既是本身生存的需要，也是當今被人類認識和開發的珍稀貴重藥物。尤其是含獨特抗癌成分「紫杉醇」尤其珍貴，被國際上普遍認為是目前最有效的抗癌藥物，目前世界銷量第一。據美國國家腫瘤研究所統計的臨床實驗結果表明，紫杉醇對多種癌症亦有顯著療效，總有效率達75%以上，在國內外紅豆杉被稱為征服癌症的「希望之樹」。它對腸癌、胃癌、肝癌、前列腺等多種癌症均有抑制活性，對人體移植腫瘤原發性乳腺癌、子宮內膜癌、肺癌、腦癌及原發性血癌均有治療作用，顯示其具有廣普的抗癌活性。
「早期的時候，為了從紅豆杉里提取抗癌成分，我們將很多樹都砍掉，把皮撥開，造成大量資源消耗掉。」馮小明說。現如今我們從某些樹葉中提取出天然產物，通過人工改造結構、更高效地合成為人們所用的抗癌藥物。」
所謂新型手性催化劑，馮小明認為，實際上是指催化劑在理念和效用上的突破。他說：「我們通過研究發現，具有一定柔韌性結構的催化劑，反而效果更好，因其柔性結構可以變化，從而可適用的反應類別更多，效率也就提高了。」
「做基礎研究不該立即想要應用轉化」
對於騰訊剛剛推出科學探索獎，馮小明希望資助方更多關注基礎學科。他認為，傳統的基礎學科像數理化等，才是真正前沿學科的基礎。另外，建議青年科學家做基礎研究不該立即想要實現應用轉化，因為實現轉化是在基礎研究突破後，比如化學上某個基本合成方法的突破，才可能帶來一系列材料的突破。「所以我覺得，做好基礎學科研究是為其他行業的發展打下一個基礎。」最後馮老師強調化學對於改善人們生活非常有用，「我們所研究的催化劑，是綠色化學裡最重要的一環，希望能把百分之百的原子全部用到產品中去，讓人們的生活更加美好」。
受訪者| 馮小明 四川大學化學學院教授，中國科學院院士。本文發布前由受訪者審稿；
編輯| 曾丹
文章由騰訊科學「科普中國頭條創作與推送項目」團隊推出
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