美国化学会C&EN评选出9个2017年“年度分子”，你觉得那个分子最炫酷？

2018-01-01 Huaxuejia 化学加

综合 | C&EN / 国家自然科学基金委编辑 | 化学加

导读

近日，美国化学会旗下的《化学与工程新闻》（C&EN）发布了2017“年度分子”（Molecules of the Year），北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验叶新山教授课题组全合成的最大最复杂的多糖分子入选。这是自《化学与工程新闻》开展“年度分子”评选以来，首次有中国本土学者完成的工作入选该榜单。

近日，全球化学化工领域最有影响力的新闻杂志《化学与工程新闻》（Chemical & Engineering News, C&EN）对本年度全世界化学化工领域的研究工作进行年终盘点，发布了2017“年度分子”（Molecules of the Year），北京大学叶新山教授研究团队全合成的分子量最大、结构最复杂的多糖分子阿拉伯半乳聚糖（Arabinogalactan）(Nat. Commun. 2017, DOI: 10.1038/ncomms14851)入选。
阿拉伯半乳聚糖 (Arabinogalactan) 的结构示意图
据报道，本次“年度分子”共有7项，涉及9个国际研究团队的工作，包括二度盛开的“硫之花”、新的“星星”分子、结构更复杂的降冰片烷、编织的分子结、缺失的杂环、最大最复杂的多糖、电子结构独特的三氮化合物等。经读者投票，北京大学团队的多糖分子荣登2017“年度分子”榜首。这是自《化学与工程新闻》开展“年度分子”评选以来，首次有中国本土学者完成的工作入选该榜单。
Arabinogalactan是结核分枝杆菌细胞壁重要的抗原性成分之一，具有开发成新型结核病疫苗的潜力。但由于结核分枝杆菌的强致病性及苛刻的培养条件，采用传统的提取分离手段获取多糖抗原十分困难；因此，化学合成是解决该多糖可获得性问题的重要途径。然而该多糖结构十分复杂，由多达92个单糖单元组成，包含一条线性的呋喃半乳聚糖链和两条紧密靠近的高度分支化的呋喃阿拉伯聚糖链，含有398个手性中心，其全合成挑战巨大。
北京大学研究小组采用他们自己倡导的“预活化”一釜寡糖合成策略（Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43, 5221），实现了寡糖链以及聚糖链的快速组装，并且高立体选择性地完成了极具难度的1,2-顺式糖苷键的构建，最终采用他们自己发展的偶联试剂（Synlett, 2006, 2846）将三条聚糖链定点连接，在国际上首次实现Arabinogalactan的高效全合成。
该工作发表后，在国际糖研究领域产生了重要影响。美国《化学与工程新闻》、俄罗斯《科学新闻》等杂志发表专题报道，评价该工作打破了糖合成的世界纪录，将糖合成水平提升到了一个新的高度，将催生化学家对复杂均一多糖的合成及其应用研究。学术期刊《ChemBioChem》发表专文评介（ChemBioChem, 2017, 18, 1789），认为该工作在糖合成领域具有里程碑式意义。
下面来看看其他的几个年度分子

1、新一代硫之花 “Sulflower”

一种被称为“sulflower”的分子，与向日葵相似。十年前合成第一代 sulflower，它是第一个完全被硫取代的多环芳烃，2016年德累斯顿工业大学的研究团队合成了该类化合物的第二个成员。 (J. Am. Chem. Soc.2017, DOI: 10.1021/jacs.6b12630)

2、新的“星星”分子

五角星形的钯配合物，五边形周围环绕着五个等腰梯形。(Chem.–Eur. J. 2017, DOI: 10.1002/chem.201702264)。

3、更加复杂的桥环化合物
trinorbornane

更加复杂的桥环化合物trinorbornane，一个对称的饱和C11H16分子，由两个降冰片烷单元组成，共有一对相邻的边缘，这种方法有助于扩展天然产物的全合成技术(Chem. Commun. 2017, DOI: 10.1039/c7cc06273g)。
C3-Symmetric Tricyclo[2.2.1.02,6]heptane-3,5,7-triol

由明斯特大学一个小组合成了一种三环三醇，在手性多环化合物中显示三重分子对称性的最小已知分子。(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI: 10.1002/anie.201709279)

4、编织分子结
曼彻斯特大学的David A. Leigh和同事们合成迄今最复杂的首个三条“编织链”的分子结，该分子结在含有192个原子的闭环上有8个交叉点，长度约20纳米。(Science 2017, DOI: 10.1126/science.aal1619)

5、六元杂环系统

将硼，碳，氮和氧结合在一起，形成六元杂环系统，合成含有缺电子硼原子的多环芳香化合物，这些化合物可用于制造光电子器件 (Nat. Chem. 2017, DOI: 10.1038/nchem.2708)。

6、化合物独特的电子结构
以氮为中心的含电子的分子通常用作路易斯碱，通常是提供电子对以与受体成键，而以色列理工学院的Mark Gandelman和他的小组发现了一种三唑盐，它可以在其中转动供体 - 受体反应性，使氮中心起到路易斯酸的作用并接受电子。（J.Am.Chem.Soc.2017，DOI：10.1021 / jacs.6b12360）

含氮的三氮烯基团先前已经被光谱学检测到，并且被认为是作为配体在过渡金属络合物中，但是他们一直难以稳定和隔离。研究人员找到了一种用N-杂环卡宾作为稳定取代基的方法。(J. Am. Chem. Soc. 2017, DOI: 10.1021/jacs.7b08753)

1、http://chem.nsfc.gov.cn/Show.aspx?AI=722
2、http://cen.acs.org/articles/95/i49/molecules-of-the-year-2017.html