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小分子承载大梦想——专访国家青年千人计划专家、中国海洋大学教授徐涛
发布时间:2018-09-19     来源:

徐涛在朋友圈子里一直被称为“涛哥”, 因为一张少年老成的脸。等到他在2015年入选了国家的“青年千人计划”,“涛哥”的称呼就升级成了“徐教授”。而那一年,他只有32岁,就已经是中国海洋大学医药学院的教授、博士生导师了。

谈及自己的求学路,徐涛坦言虽然有过彷徨,但更多的是幸运。因为一路求学很像是参加长跑比赛,总有前面的“大牛”在领跑,而自己要做的就是跟紧了,别落下。 

很快,追着“大牛”跑的徐涛,也成为了别人眼中的“大牛”。 

被化学选择的人 学是什么?

当代有机合成大师K.C.尼古劳(Kyriacos Costa Nicolaou)教授曾经说过,所有生命机体及其体会到的喜怒哀乐、情仇爱恨,其实都源于千变万化的分子。分子的快乐在很多方面表现出来:美丽的色彩,精致的香气,独特的口味,心情的起伏,以及思想与灵感,还有其他形式的刺激,物质或精神。他觉得化学家的使命就是要通过高效美妙的合成手段,拓展人类甚至宇宙创造力的内涵与外延。 

对于笔者这种理工盲来说,化学是一种物质加入另一种物质,然后变出来第三种物质。有点像魔法师。但即使是不了解化学的本质,也看到了化学的表象——化学可能是最需要耐得住寂寞的一门学科了。在实验室里泡上几个月甚至几年,朝九晚十地做实验,然后还要看论文学习至后半夜,节假日不休,最让人容易心生厌倦的是即使如此努力,实验结果也可能不尽如人意……这大概是每一个在化学实验室泡过的人的真实生活。 

谈及自己开始进入化学研究领域的初衷,徐涛坦言自己很大程度上是“被选择”的。但是深入到有机化学的研究方向要归功于在大连理工大学读本科时的老师姜文凤。“是她将我带入有机化学的世界,最初的兴趣培养以及不断地信心累积,是我‘盲目’地走到今天的动力吧。” 

大学四年之后,徐涛被保送到北京大学化学与分子工程学院杨震教授组读博士,杨震教授是国内有机合成研究领域里响当当的人物,但面对这个别人看来千载难逢的机遇,徐涛却说自己当时是有点犹豫的。“因为杨老师要求我们去深圳做实验,当时就想自己八成是被‘流放’了。我在北大深圳研院度过了自己博士求学阶段最苦最累但却是收获最大的四年,完成了从本科生到博士生的蜕变,这其中有心智上的、知识上的和思想上的。” 

许多人都看到了徐涛头顶“青年千人”的灿烂繁华,却不知在破茧之前,他也度过了一段漫长的纠结的迷茫期。 

“我想我最大的困难是在博士二年级的时候问自己:到底要不要继续读完博士?那个时候我在北大的同学大部分都发表了文章,大家都在忙着第2、第3篇文章的工作,忙着参加国际会议,忙着总结自己的论文,忙着联系国外的博后课题组,而我连自己的博士论文课题都还没找到。我非常彷徨,觉得自己前三年的时间浪费了,想着也许应该换个环境和专业,或者跟着当时在新西兰留学的妻子移民,然后去当农场主看‘风吹草低见牛羊’。就是在这个时候,是妻子牺牲了自己的学业,选择到深圳来陪伴我。”徐涛说。 

就像艺术家找到了自己的缪斯一样,徐涛在博士研究最后一年半的时间里也有了开挂般的“幸运”。从挑出目标天然产物分子到设计合成路线,到最终完成Pseudolaric Acid A的全合成,他只用了10个月的时间。徐涛设计了二碘化钐诱导的羰基-烯烃偶联和RCM为关键反应构建天然产物的反式[5,7]并环结构,这一成功的设计为 Pseudolaric acid A 的高效合成奠定了基础,随后利用Cu(II)参与的氧化脱羰反应及HWE反应成功的引入侧链,以 16 步完成了这一复杂天然产物的全合成。 

“这个时候我觉得,似乎是该走的弯路从前都走过了,该积累的知识和技巧也到位了,然后一切都显得水到渠成了。这是一个人的成长,学会面对而不是逃避,坚持而不是放弃。”说出这番话的徐涛,虽然言语淡淡,但想来思想已遍历千沟万壑。 

要做自己行业里的TOP10%

熟悉徐涛的朋友都说他是个牛人,但他到底牛在哪呢?

比如很多人读博士或者做博士后期间能在世界级的顶级学术期刊上发一两篇论文就算圆满了,而徐涛在2012年至2014年的两年间,在化学化工类顶级期刊——《美国化学会志》(Am. Chem. Soc.)和《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上一口气发了5篇颇具影响力的论文。 

谈及这5篇论文的内容,徐涛带着一种科学家的谦虚和骄傲。一是RhI催化的C—C键活化合成并环体系:徐涛首次设计并实现了RhI区域选择性的切断C—C键的方法学研究。这一方法学提供了新颖快速并且以极好的化学选择性合成复杂并环体系的新思路,发表在2012年的《德国应用化学》上,并被C&E News重点推介;二是完成了高不对称选择性的烯烃双官能团化得高手性纯度(92~99% ee)的并环产物。这项工作不仅拓展了并环产物的结构域而且得到了其它合成方法难以实现的手性并环结构,这一工作发表在2012年的《美国化学会志》上,并且被Org.Chem.Portal.重点推介;三是RhI催化的C-C键活化合成螺环体系:徐涛在这部分工作中主要实现了基于C-C键活化实现官能团化的螺环产物合成。其主要创新点在于首次实现了大位阻三取代烯烃对于RhIII金属杂环的迁移插入,并且首次发展出以贫电子的P(C6F5)3为配体的催化体系使得多取代烯烃插入称为可能。徐涛对这一反应的机理进行的深入研究表明这一反应是通过C-C键活化,迁移插入,β-H消除,拖羰偶联实现的。这也是首个反应将这几类基元反应串连起来实现螺环的合成,这一结果发表在2014年的《德国应用化学》上;四是基于C-C键活化和配体调控的β-萘酚/茚的合成:徐涛发现通过调控配体及反应条件,一些列炔烃都可以实现对 RhIII杂环的迁移插入,随后或者直接还原消除得到β-萘酚或者脱羰后还原消除即可得到茚,这一工作发表在2014年的《德国应用化学》上,并且被Synfact重点推介;五是首次对于cycloinumakiol的全合成及结构修订: 徐涛首次将自己发展的Rh催化C-C键活化方法学应用于二萜类天然产物cycloinumakiol的合成中。Cycloinumakiol及其C5-epimer被分别以9步(15%总收率)和5步(33%总收率)实现了对其的首次全合成。通过单晶衍射确认了合成结构由此判断天然产物的结构鉴定错误,再得到0.5mg天然产物样品后,重新纯化并培养单晶最终确认天然产物的结构为19-hydroxyltotarol。这一工作发表在2014年的《德国应用化学》上,并且被Synfact重点推介。

如此耀眼的成绩单,谁又能够想象他在博士毕业一年前还在为找不到博士论文课题而苦恼到想要放弃呢? 

在徐涛看来,人生中的每个阶段对成长来说都至关重要,而在美国德州大学奥斯汀分校做博士后的这段经历,让他真正了解并深入到了过渡金属催化这个研究方向。 

“如果说我用了5年完成了在有机化学研究领域的‘原始积累’,那么跟随Guangbin Dong教授的3年半时间就是大开眼界,加速奔跑。努力做自己行业里最顶尖的10%(Top 10% Theory),这是我的博士后导师告诉我的一个衡量标准。如果你做到了自己领域里最顶尖的10%那群人,那你在本领域一定会有机会施展自己的才华。”徐涛坦言,大家做人做事把标准订高,照这个方向努力和培养自己,应该不会错。 

从海洋大学再出发

“千人计划”让远在海外的希望从事基础和应用科学研究的一大批年轻人有了报国之门,也让海外人才看到了国家最高层的引才爱才之心,同时让他们坚信在高速发展中的中国会有更多一展抱负的机会。徐涛就是通过这一计划来到了中国海洋大学,受聘为教授、博士生导师。目前,他指导的课题组承担着青年千人计划科研基金、国家自然科学基金和中国海洋大学英才计划“第一层次”科研基金三个重量级项目。

我在中国海洋大学医药学院的研究主要是在合成方法学与复杂海洋天然产物的全合成等方面。合成化学已经深入到目前大家生活衣食住行的每个细节,我们的研究致力于寻找新一代的海洋来源药物和其他功能分子,深度开发海洋这座分子宝库。而中国海洋大学是一所海洋特色的综合性大学,在青岛这样一个国家地标性的海洋城市承担着国家在‘海洋强国’战略方向上的重要角色。”徐涛表示,希望并欢迎更多的青年优秀学者加入海洋大学医药学院,助力国家海洋重大战略的实施。 

值得一提的是,2016年初,与Guangbin Dong教授一起,徐涛在中国海洋大学带领的课题组完成了世界上首例不对称C=N双键的基于RhI催化的C-C键活化的加成反应。得到了高度手性纯的杂环并环产物。这一工作极大的拓展了C-C键活化方法学的应用范围并且推动了C-C键活化在复杂环系合成中的应用。这一工作发表在当年的《美国化学会志》上,并且被SynFacts作为亮点评论。 

“教授”徐涛是有点严肃较真的,但“涛哥”徐涛的内心里却有着肆意生长的野草。除了喜欢一头扎进实验室做研究之外,他也和所有同龄人一样喜欢唱K、篮球,还喜欢浮潜,机车……和这些新鲜刺激的兴趣爱好相比,单调重复的实验室生活会不会更像苦行僧呢? 

“其实苦不苦是内心的感受,我觉得从事自己热爱的行业,内心总有激情,有时甚至无暇顾及苦还是甜,这种状态不是每个年轻人都有机会获得的。”徐涛直言,我们要做的是感恩和祈祷健康和大环境能让我们做的更长久更专注。

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