夏成峰

男， 云南大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1992.09-1997.07 北京大学化学与分子工程学院，本科学生
1997.09-2002.07 中国科学院上海有机化学研究所，博士研究生
2002.08-2004.09 上海晟康有限公司，项目主管
2004.10-2009.07 美国俄亥俄州立大学化学与生物学系，博士后
2009.08-2015.11 中国科学院昆明植物研究所，研究员
2015.12至今 云南大学教育部自然资源药物化学重点实验室，教授

研究领域和兴趣

有机化学

主要业绩

天然产物是创新药物发展的重要源泉，而化学全合成则是功能研究的前站，提供天然产物和衍生物的物质基础和信息关联。为了开展高效特色的天然产物全合成研究，自2009年独立工作以来，申请人通过发展具有特色、高效和概念新颖的成键方法，快速构建天然产物的关键骨架结构，并结合天然产物的结构特征和生源合成途径，研究高效的天然产物合成策略，实现天然产物及其衍生物的高效、规模化和经济性制备，为天然产物的功能挖掘和药物研究提供基础。从化学反应角度，申请人主要是通过廉价金属氧化和可见光激发的方式产生电子转移反应，并利用由此形成的自由基中间体实现全新的成键方式，从而为天然产物的高效合成提供基础。主要包括以下四个方面的工作：
1、具有螺状四环结构的钩藤碱类生物碱是中药钩藤的主要活性成分。由于钩藤生物碱中含有哌啶片段，在结构上哌啶是吡啶的还原形式，因此带有不同取代基的吡啶分子是制备含哌啶片段天然产物的理想原料。申请人通过氧化吲哚在碱性条件下去质子后的烯醇负离子具有富电子，而吡啶盐本身缺电子的特点，在两个片段之间发生电子转移反应，生成双自由基体并偶联，最后在氧气条件下重新芳构化成吡啶盐，一步构建钩藤碱类生物碱的螺状四环骨架的方法。该偶联反应底物适用范围广，可以根据天然产物的结构预选引入各种官能团，而且反应非常容易放大，为后续该方法学在规模化制备钩藤碱类生物碱及其衍生物提供了应用前景。完成了corynoxine、corynoxine B、rhynchophylline、isorhynchophylline、mitraphylline和isomitraphylline等生物碱的全合成。
2、吡咯吲哚类生物碱是一类广泛存在于植物、微生物中的次生代谢产物，此类生物碱结构类型多样、生物活性广泛，是理想的药物先导化合物，也可作为发现和阐释新颖生物过程的工具分子。通过研究申请人发现二价铜可以在吲哚1-位的氮原子上氧化产生一个自由基。如果反应体系中有自由基淬灭剂，如氧气或TEMPO，则自由基被捕获，同时侧链上的胺基对亚胺进行加成环化，生成3-氧代吡咯吲哚结构。如果反应体系中没有自由基淬灭剂，则两分子的吲哚自由基发生二聚反应，得到二聚吡咯吲哚生物碱骨架。另外，在天然产物中存在endo/exo两种不同立体结构的吡咯吲哚类化合物，申请人发现通过简单地更换侧链保护基即可以实现立体化学控制的方法，选择性地生成endo或exo两种不同的立体结构。采用吲哚电子转移环化方法，完成了(+)-WIN 64821、()ditryptophenaline、(+)-chimonanthine、(+)-folicanthine、()-calycanthine和protubonine A等天然产物的高效手性合成。
3、申请人首先发现氧化吲哚和卤代芳烃在碱性条件下会发生堆积效应，两个本身无吸光能力的分子堆积后它们的吸收波长发生显著的红移至可见光区，形成具有颜色的电子给体-受体复合物，进而能吸收可见光并被激发。氧化吲哚与惰性的卤代芳烃在复合物内发生电子转移，形成的芳基自由基再经链式自由基加成生成3-芳基氧化吲哚。鉴于苯酚负离子与氧化吲哚负离子在结构和电性上都具有相似性，申请人进一步对可见光引发的苯酚负离子与芳基卤化物的电子转移反应进行研究，发现烯基苯酚被去质子后本身就显示黄色，而且不需要与芳基卤化物发生堆积效应。当用蓝光进行照射时，烯基苯酚负离子吸收光子后被激发，直接将芳基卤化物还原生成芳基自由基，再与另外一分子的烯基苯酚负离子发生自由基加成反应，高立体选择性和区域选择性地得到类Heck偶联产物。受烯酚化合物能直接吸收可见光的特性启发，申请人研究发现当酚的邻对位被三取代后，在碱性条件下能显著地吸收可见光并被激发。进一步的研究发现激发后的酚负离子具有极强的还原性，还原电势达到-3.16ev，比常见的锂、钠等金属的还原性还强，因此可以应用于芳基、烯烃等多种有机官能团的转化，从而实现发展新化学反应的目的。研究团队首先将该新型光催化剂用于烯烃的芳基羟基化反应研究，并实现了无金属催化的烯烃芳羟化反应。
4、申请人发现棕红色的氮氧试剂也能在被可见光照射后发生电子跃迁。根据该特性，成功地通过可见光照射氮氧自由基将吲哚转化成吲哚自由基，并且在手性磷酸的催化下，实现非对映选择性的环化反应，生成吡咯吲哚结构，并成功应用于生物碱verrupyrroloindoline的手性全合成。同时申请人也将可见光反应应用于一些复杂的天然产物如蕊木属生物碱flavisiamine F全合成中。单萜吲哚生物碱普遍具有复杂和刚性的多环结构，尤其是在分子中3位大位阻的全碳手性季碳，是有机合成化学中的难点，限制了单萜吲哚生物碱的化学合成策略，同时也制约了对其进行各种后续的结构改造和构效关系研究相关的药物开发。申请人率先采用可见光反应为关键步骤，通过特异性生成高活性自由基，实现分子中大位阻手性季碳键的形成，不仅首次完成了flavisiamine F的不对称全合成，也为其它单萜吲哚生物碱的合成提供了一种新的合成策略。
申请人上述研究成果在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci.等学术期刊上发表后，得到国际同行的高度评价，部分研究成果以第一完成人获得2020年云南省自然科学二等奖。

代表成果

1. Liang, K.; Liu, Q.; Shen, L.; Li, X.; Wei, D.; Zheng, L.; Xia, C. Intermolecular oxyarylation of olefins with aryl halides and TEMPOH catalyzed by the phenolate anion under visible light. Chem. Sci. 2020, 11, 6996. DOI: 10.1039/D0SC02160A
2. Pan, Z.; Liu, Y.; Hu, F.; Liu, Q.; Shang, W.; Xia, C. Photochemical a-carboxyalkylation of tryptophols and tryptamines via C–H functionalization. Chem. Commun. 2020, 56, 4930. DOI: 10.1039/D0CC00847H
3. Liang, K.; Li, T.; Li, N.; Zhang, Y.; Shen, L.; Ma, Z.; Xia, C. Redox-neutral photochemical Heck-type arylation of vinylphenols activated by visible light. Chem. Sci. 2020, 11, 2130. DOI: 10.1039/C9SC06184C
4. Tong, X.; Shi, B.; Liang, K.; Liu, Q.; Xia, C. Enantioselective Total Synthesis of (+)-Flavisiamine F via Late-Stage Visible-Light-Induced Photochemical Cyclization. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 5443. DOI: 10.1002/anie.201901241
5. Liang, K.; Li, N.; Zhang, Y.; Li, T.; Xia, C. Transition-metal-free a-arylation of oxindoles via visible-light-promoted electron transfer. Chem. Sci. 2019, 10, 3049. DOI: 10.1039/C8SC05170D
6. Shao, L.-D.; Su, J.; Ye, B.; Liu, J.-X.; Zuo, Z.-L.; Li, Y.; Wang, Y.-Y.; Xia, C.; Zhao, Q.-S. Design, Synthesis, and Biological Activities of Vibsanin B Derivatives: A New Class of HSP90 C-Terminal Inhibitors. J. Med. Chem. 2017, 60, 9053. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.7b01395
7. Li, D.; Wu, T.; Liang, K.; Xia, C. Curtius-like Rearrangement of an Iron-Nitrenoid Complex and Application in Biomimetic Synthesis of Bisindolylmethanes. Org. Lett. 2016, 18, 2228. DOI: 10.1021/acs.orglett.6b00864
8. Liang, K.; Yang, J.; Tong, X.; Shang, W.; Pan, Z.; Xia, C. Biomimetic Synthesis of Moschamine-Related Indole Alkaloids via Iron-Catalyzed Selectively Oxidative Radical Coupling. Org. Lett. 2016, 18, 1474. DOI: 10.1021/ol5032365
9. Liang, K.; Deng, X.; Tong, X.; Li, D.; Ding, M.; Zhou, A.; Xia, C. Copper-Mediatd Dimerization to Access 3a,3a´-Bispyrrolidinoindoline: Diastereoselective Synthesis of (+)-WIN 64821 and (-)-Ditryptophenaline. Org. Lett. 2015, 17, 206. DOI: 10.1021/ol5032365
10. Xu, J.; Shao, L.-D.; Li, D.; Deng, X.; Liu, Y.-C.; Zhao, Q.-S.; Xia, C. Construction of Tetracyclic 3‑Spirooxindole through Cross-Dehydrogenation of Pyridinium: Applications in Facile Synthesis of (±)-Corynoxine and (±)-Corynoxine B. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 17962. DOI: 10.1021/ja5121343

*以上信息由高级会员个人更新和维护。