曹昌盛:孜孜以求 躬耕不辍

曹昌盛,金属有机化学,江苏师范大学,

归来为你

江苏师范大学博士生导师曹昌盛教授有着八年的海外求学经历,他胸怀祖国,情系中华,2008年回国后,更是以极高的热情投身于我国的化学事业,在化学领域特别是金属有机化学、有机小分子催化、新型抑菌药物的研发和糖尿病康复等方面成绩突出。产学致用,融会贯通,是他始终坚持的科研理念,他希望真正把科研成果最大限度地运用到服务国计民生的方方面面。

“一个知识分子、科研工作者,只有在自己熟悉的土壤中才会迅速成长、成才,才会创造人生最大的价值。能够回来为国家、人民做些事情,我感到很自豪,自己的生活很充实。”曹昌盛教授这番发自肺腑的感悟,令人动容。

金属有机化学

金属有机化学是无机化学和有机化学相互交叉渗透的学科,它的发展打破了传统的有机化学与无机化学的界限,成为一门新兴的学科和当代化学的前沿领域,应用十分广泛。多年在金属有机化学领域的研究取得了许多优秀的成果,如发现后过渡金属-NHC化合物可催化氢胺化反应,新发展的催化剂在空气中非常稳定,使得氢胺化反应可在空气条件下进行,从而解决了目前存在的前过渡金属化合物对水和空气敏感,在实际应用中受限的问题。另外,在金属有机化合物催化单、双-Heck选择性反应,Sonogashira偶联反应和Sonogashira/Arylation串联反应,酮的α-芳基化反应,Fisher吲哚化合物合成以及杂环化合物合成等反应,均取得了好的成绩。这些成果对学科的发展均有较大的理论意义和潜在的应用价值。还有,其小组与美国犹他大学Peter J. Stang课题组合作开展了金属化合物的自组装方面的研究。合成了具有明确结构的含八个铂(II)金属原子、二个面对面卟啉、四个柔性或刚性的烷基羧酸链的笼型超分子。该研究对模拟植物的光合作用、将太阳能转化为化学能开辟了新的有效途径。研究内容发表在国际顶尖期刊(多学科杂志)PNAS上。

绿色化学

虽然二氧化碳是一种温室气体,但也可作为一种廉价、无毒、可再生的碳资源。若能将其转化为别的有机化合物,可实现二氧化碳的资源化,不仅能帮助解决石化资源日益匮乏的问题,而且有助于缓解大气中二氧化碳浓度过高所带来的环境问题。

基于此,曹昌盛承担了国家自然科学基金项目“氮杂环卡宾催化二氧化碳参与有机反应的研究”。氮杂环卡宾化合物具有易于制备、结构稳定且反应体系对环境友好等优点,表现出了极高的催化性能。课题组发现,温和条件下,氮杂环卡宾可催化二氧化碳转变为碳酸乙烯酯,产率很高。此项研究无疑为二氧化碳的回收、再利用提供了一种更好的选择。继此之后,其课题组在无溶剂、室温下二氧化碳与环氧乙烷的催化环加成,以及二氧化碳与苯胺衍生物、环氧溴丙烷的一锅法反应方面进行了深入探索,并在此基础上申请了国家发明专利和PCT国际专利合作条约。下一步,他将进行在水溶液中二氧化碳参与有机反应的研究。相信假以时日,一定会在二氧化碳固定和其利用领域大放异彩。

生命中的化学

目前细菌的耐药性越来越普遍,甚至出现了一些超级耐药细菌,当务之急是发展新型抗菌药物。

传统氟苯与苯胺衍生物的亲核反应难以发生,曹昌盛及其团队研究实现了一氟到六氟苯上单个碳—氟键的活化,此反应为含氟苯胺衍生物的合成带来方便,对进一步合成含氟咔唑类化合物提供了一条非常有效的途径。在此基础上合成的含氟咔唑类化合物在抑菌,特别是抑制携带新德里金属-β-内酰胺酶-1(NDM-1)耐药基因的超级细菌方面效果明显,具有很高的开发价值和应用前景。

此外,曹昌盛还十分关注有机化合物在一些常见病治疗与康复中的作用。

中国近10年来糖尿病患病率增长迅猛,如何防治糖尿病引起人们广泛关注。众所周知糖尿病主要发病原因是由于体内胰岛素供给不足,常规的治疗方法是通过注射来补充人体内缺乏的胰岛素,以实现对血糖的有效控制。曹昌盛另辟蹊径,从胰岛素生成和运输机制入手进行探索,以II型糖尿病为重点关注对象,首次提出了“堵塞理论模型”。结合其在有机化学方面的造诣,研发出新型治疗药物“II型糖尿病康复剂”,取得了良好的临床治疗效果。参与临床试验的糖尿病患者在使用康复剂一段时间后情况有了很大的改变,他们所需用胰岛素药剂量大幅降低。相关专利正在申请当中。下一步他计划扩大临床试验范围并对此机理进行深入探索。该项研究成果有望为广大糖尿病患者带来福音。

有机化学的研究与对未来世界的发展有着密切的关系,也有着广阔的前途。曹昌盛在金属有机化学、新型抑菌药物研发和糖尿病康复药剂发现及临床应用的系列研究正继续铺陈着自己的学术之路。

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责任编辑: 闫月

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