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标  题: 中国有机合成化学家的攀登
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                           中国有机合成化学家的攀登


                                吴毓林　伍贻康


　　摘　要　简要回顾了建国50年、特别是近20年来中国有机合成化学家们在天然产物及

其类似物的合成方面所取得的若干具代表性的成就。

　　关键词　全合成　天然产物　不对称


　　Abstract　Presented here is a brief review of some representative achievem

ents in the synthesis of natural products and their analogues recorded since t

he foundation of the People Republic of China,especially in the last twenty ye

ars.

　　Key words　Total synthesis, Natural Products, Asymmetric


　　化学是中心科学，而合成则又是化学的中心。这一似乎有些夸张的提法恰好表达了合

成化学的重要意义。从哲学角度讲，合成不仅是认识世界的一种重要手段，更是人类改造

世界和创造全新物质世界的专门学科。另一方面，合成化学对发展经济、提高社会生产力

显然起到不可替代的重要作用。

　　落后的旧中国无法为有机合成化学的发展提供合适的土壤。在新中国成立后，中国的

自然科学，包括有机合成化学，进入了一个崭新的发展时代。尽管当时的工业基础非常薄

弱，又无强大的国力支持，但新中国的有机化学家在抗菌素，染料和甾体药物等的合成方

面开展了相当出色的工作，尤其是甾体的半合成工作取得了极大成功，为当时世界上正在

发展的甾体抗炎药和甾体避孕药工业打下了坚实的基础。

　　从70年代起国际上的有机化学的发展出现了新的高潮，有机化学成为化学中最大的一

个分支，有机合成则成为有机化学中最令人注目的一个领域。在有机合成中具有重要生物

活性的天然产物的全合成成为最为关注的研究课题。Woodward和Eschenmoser的VB12全合成

和Corey提出的基于反合成分析的合成设计思想以及由此指导下的一批复杂天然产物分子的

合成就是那个时代的杰出代表。这些被誉为科学高峰的成功攀登鼓舞和带动了整个有机化

学的发展乃至化学和其它科学的进步。尽管那时我国正处于封闭而又非常的时期，但中国

的有机化学家还是对当时国际热门领域，花生四烯酸的氧化代谢物（前列腺素等）和昆虫

信息素的合成开展了跟踪而有创造性的研究工作。70年代中，前后合成了前列腺素E1(PGE

1)［1］，前列腺素F2α及ω-乙基同系物(ω-Ethyl-PGF2α)［2］和15-甲基前列腺素F2α

15-Methyl PGF2α)［3］等前列腺素，以及一大批昆虫(棉红铃虫［4］等)信息素。此外这

期间也开展了一些天然药物的合成研究，如具抗癌活性的喜树碱［5］和具抗疟活性的仙鹤

草酚［6］等。这些工作既保存和锻炼了一支有机合成的队伍，同时也为进一步的各种研究

和应用提供了物质基础。

 




　　科学的春天给中国科学家包括有机合成化学家带来最好的机遇，复杂天然产物合成的

重要意义得到了广泛而充分的认识。1978年作为中国科学院的重点研究课题启动了青蒿素

的全合成研究。青蒿素是中国科学家从中药中发现的新一代抗疟药，同时其独特的过氧结

构也是对有机合成的新挑战。1983年报道了［7］从青蒿的另一成分——青蒿酸出发合成青

蒿素的工作。1984年［8，9］进而完成了由香茅醛开始的全合成工作。 




　　青蒿素全合成完成之后，许杏祥、周维善等又先后合成了青蒿植物中的一批倍半萜［

10］和鹰爪植物中的四个过氧或不含过氧的化合物［11］。并由合成结果论证了后来已无

法再重新分到的鹰爪甲素的立体化学。 




　　中药莪术中抗癌成分莪术二酮是一10元环的倍半萜，赵荣宝等由香芹酮出发合成了(-

)-莪术二酮，园二色谱显示其为天然物的对映体，从而也确证了天然物的绝对构型［12］

。 




　　上海有机化学研究所的昆虫信息素小组在80年代则着重一些具手性的信息素的不对称

合成［13］。 




　　1980年前后上海药物所一个小组也对当时有名的抗癌天然产物美登素开展了合成研究

，先后报道了二条合成成功的路线［14］。与此同时其他一些小组也开展了对国际上热点

的天然产物的全合成研究。如周维善小组从猪去氧胆酸出发合成油菜甾醇内酯和其类似物

［15］。而贺菊芳等则从β-紫罗兰酮出发合成昆虫拒食剂Warburganal和其系列的倍半萜

化合物［16］。李裕林小组在80年代则主要开展了地质生物标志化合物，和曾陇梅小组一

起也从事了14圆环西松烷型二萜类天然产物的合成［17］。潘百川等合成了生物碱防己诺

林的消旋体［18］。 




　　国际上早一些年代的天然产物的合成还有一个确证结构的重要作用。以上我国的一些

工作中也有这样的例子。但是由于物理化学手段的巨大发展，这一功能现已淡化。因而全

合成的意义也就更多地转向于提供天然界稀少的天然产物样品；同时发展该系列化合物的

通用合成方法，提供类似物以进一步研究它们的结构-活性(功能)关系；以及通过全合成发

现和发展新的化学；在此合成过程中也培养和成长新一代的合成化学家和有机化学家［19

］。中国有机化学家在最近这20年中也正认识了这一发展趋势，天然产物的合成已不仅仅

局限于合成本身，而正在与其它学科的结合和有机化学学科的发展更紧密地联系起来。



　　就青蒿素来讲，近期除上面提到的本身化学全合成外，还探索了多途径的青蒿素和其

衍生物或类似物的半合成和全合成［20］，从最简单的蒿甲醚到青蒿素-胆固醇杂化物。从

寻求更高效的抗疟药到进一步研究青蒿素类化合物的作用机制［21］。这些进展都是基于

这期间大量的有机合成研究工作。 




　　中国科学家首先发现中药黄皮中的黄皮酰胺有明显的促智作用。从这一作用出发，黄

量等小组又用不同方法合成了这一有效成分和其异构体［22］。由于这一化合物有多个手

性中心，因而又系统地合成制备了所有可能的异构体。在进一步的手性-活性关系研究中发

现其中的左旋黄皮酰胺活性最高。

　　石杉碱甲也是一个中药中有促智作用的化合物，中国植物化学家分离并鉴定了它的结

构。1989年报道了它的全合成［23］。迄今它和它的衍生物、类似物的合成工作仍在进行

中，以寻究活性更高的类似物。 




　　华佗豆碱甲((S)-(+)-Ipalbidine)是广西民间镇痛药华佗豆的有效成分。刘铸晋小组

从脯氨酸进行了它的合成［24］。

　　戴立信小组用Sharpless动力学拆分环氧化方法出发，再区域选择性开氧环，最后合成

到了柔红酶素(daunomycin)的糖daunosamine系列所有的4个氨基糖［25］。 




　　脂链天然产物由于其极高的生物活性而且难于从生物体内获得，八，九十年代它们的

合成仍是国际上一个瞩目的领域。1987年上海有机化学研究所2个小组合作以糖为手性源，

以砷ylid引入反反共轭双烯的白三烯A4合成是当时国际上几条合成路线中有特色的工作［

26］。因而也是引用率较高的工作。此后以糖为手性源合成脂链天然产物的手性合成工作

在该组又有进一步的发展。他们采取一个通用的合成策略，先后合成了花生四烯酸脂氧化

酶代谢物10余个和抗稻瘟病介质(SARBD)4个。这些合成中在合成设计思想上和方法学上(如

选择性炔丙基化，选择性去缩丙酮法等)均有新意［27］。在这方面细胞内神秘分子硝胺醇

和它类似物的合成也是很有特色的工作［28］。 




　　茼蒿素是一个60年代鉴定出的天然产物。80年代在研究蔬菜蓬蒿(学名茼蒿)中昆虫拒

食成分时又分离鉴定了这一化合物，并命名为茼蒿素。由分离过程中的现象得到启发，设

计出了一简便的合成方法。此法不仅可用于茼蒿素类天然产物的合成，而且还可用来获得

一系列的茼蒿素类似物。由此发现了一批新的昆虫拒食剂。这是一个由全合成发展到类似

物合成的例子［29］。 




　　国内90年代天然产物合成较前有很大的发展，合成目标涉及到多种类型的化合物:周维

善利用糠胺的不对称反应合成了一批生物碱［30］，以及对苯乙烯内酯的合成［31］。王

志勤、许杏祥等对康宁木酶素进行了合成［32］。而丁瑜则对紫杉醇的合成进行了探索［

33］。刘志煜最近在Epthilone及其类似物合成方面作了很大的努力［34，35］。林国强除

继续致力于昆虫性信息素(如松干蚧性信息素sexpheromone of Matsucoccus pine bast s

cale所有4个可能的光活性异构体［36］)的手性合成外，近期又完成了一些阻转双黄酮的

合成，并由此也纠正了文献上的构型［37］。白东鲁除上述石杉碱的合成外，还成功地由

莨菪碱合成了epibatidine［38］。 




　　除上述这些合成工作外，这期间较引人注目的天然产物合成一是寡糖和甾体(三萜)皂

甙的合成，另一是番荔枝内酯的合成。寡糖、甾体(三萜)皂甙和糖缀合物的生物学意义近

年开始认识，而其合成迄今一直是一个难题，缺少好的方法。甾体(三萜)皂甙则更被认为

是好多中药的有效成分。因而这一领域的合成研究对中国化学家更是责无旁贷。惠永正、

俞飚小组近一时期正是在这一方面作了大量出色的工作，1993年他们完成了固氮信号分子

NodRm-1的全合成［39］，1997年完成了树脂糖苷Tricolorin A的全合成［40］，1998年又

成功地合成了高抗癌活性的甾体皂甙OSW-1［41］，后二个化合物都是国际上领先的首次合

成。与此同时他们还合成了数十个甾体皂甙，其中一些是中药中的成分。这过程中他们还

发展了一些糖苷化和保护基团的方法［42］。在寡糖合成和糖苷化方法学上，生态环境中

心的孔繁祚小组［43］和北京医科大学的蔡孟深［44］也作大量出色的工作。 




　　番荔枝内酯是80年代新发现的一类高生物活性的天然产物。我们是国际上最早开展这

类化合物全合成的小组，1994、1995年首先报道了以糖为手性源的单四氢呋喃环番荔枝内

酯的合成［45］。最近又完成了一批天然番荔枝内酯的合成，其中10R-和10S-Corossolin

的分别合成确定了天然化合物的10-位构型，并首次发现该位构型对抗癌活性的影响［46］

。王志民等利用Sharpless反应合成了各种构型双四氢呋喃环片断的中间体库，同时也合成

了一特殊的单四氢呋喃环番荔枝内酯giganterocin A［47］。 




　　复杂天然产物及其类似物合成与生理、药理研究，与探索药物先导化合物相结合已成

为一重要的趋势。上面介绍的合成工作中不乏这样的例子。马大为小组则更是从酶的调控

出发，参考已有药物或天然物的结构，设计并合成新的调控剂。他们从β-氨基酸不对称合

成等方法出发，针对蛋白激酶C等靶点作出了很好的工作［48］。 




　　总之，50年代以来，尤其近20年来中国天然产物合成这一科学高峰的攀登取得了很大

的进展，缩小了与国际先进水平的差距。而更值得一提的是，中国有机合成化学家正在密

切关注学科发展动向，注意结合国情，形成自己的特色；注意合成与目标分子功能(活性)

的研究相结合。在这一发展趋势下，我们有理由相信下世纪中国天然产物的合成以及有机

化学将会取得更辉煌的发展。

　　在天然产物合成中方法学是极其重要的，中国化学家在杂环的形成、金属有机化合物

用于高选择性反应等方面也颇多贡献。因篇幅所限，而且也将有另文介绍，故本文未能提

及，请予谅解。

作者简介：吴毓林　男，61岁，研究员，博士生导师，长期从事天然产物化学及有机合成

研究。

作者单位：吴毓林　伍贻康　中国科学院上海有机化学研究所　生命有机化学国家重点实

验室　上海　200032


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物质能否生灭？宇宙是否有极限？一万年以后还会有争论。正确的答案只有一个。未来的


自然科学不是满足于各分支学科自成体系的自恰性，而是要求在综合之后仍能自恰。科学


在争论中前进。    

                                                                 ----潘根




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