韩维

男， 南京师范大学化学与材料科学学院， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

2001.09-2005.07 武汉工程大学化工与制药学院工业分析专业学习，获学士学位
2005.09-2008.07 大连理工大学化学化工学院应用化学专业学习， 获硕士学位
2008.10-2011.06 德国慕尼黑大学化药系有机化学专业学习， 获博士学位
2011.11-2018.06 南京师范大学化学与材料科学学院工作，副教授
2018.07-至今 南京师范大学化学与材料科学学院工作，教授

研究领域和兴趣

有机合成化学，类酶催化，丰产金属催化

主要业绩

自然界众多酶中，P450酶被誉为通用的生物催化剂，能在常温下实现一系列具有挑战性的反应，特别是烃类化合物的氧化官能团化反应。自1979年首例P450酶仿生催化报道以来，至今尚无有效的P450酶仿生催化来实现P450酶催化的反应。因此，如何建立有效的仿生催化策略实现P450酶的催化特性是仿生催化领域需要解决的关键科学问题。本课题组以这一问题为导向，围绕P450单加氧酶的催化活性中心的结构和催化氧化过程，设计新的配体和新的仿生催化体系，突破前人仿生催化设计配体的认识和局限性，提出了P450酶仿生催化新思路。
（1）突破了P450酶仿生催化基于卟啉为模型化合物设计催化剂的固有思维，设计合成了新型催化剂BCPOM/Fe，取得了类似酶催化的特性，为发展新的仿生催化化学方向奠定了基础；同时攻克了具有催化领域十大难题之称的“苯环碳-氢直接有效氧化为酚”。近半个世纪以来，P450的仿生催化主要是模拟其催化中心的卟啉结构，设计合成卟啉配体及其大环类似物，甚至氮四齿配体，用于促进铁或其它过渡金属催化。然而，这些仿生催化剂用于非导向的芳碳-氢键氧化羟基化依然存在活性低和选择性差，难以应用于实际的合成中。
受到P450催化活性中心的独特结构，特别是轴向含硫半胱氨酸配体结构的启发，设计合成了新的含硫双肽配体BCPOM，能使铁催化非导向芳碳-氢键的羟基化过程具有P450酶催化的特性，并能实现药物活性分子的后期修饰和药物代谢产物的合成，为加速新药研发提供了有力的工具。该仿生催化剂取得了比P450生物催化氧化芳环更广的底物适用范围和可比的反应选择性，以及更好的实用性，不仅解决了非导向的芳碳-氢键氧化羟基化的难题，为非导向芳碳-氢键的官能团化奠定了重要基础，更为设计高效仿生催化剂提供了全新的思路，同时也有助于生物催化过程的研究。因该工作的原创性、新颖性和实用性，发表于Science（Wei Han* et al., Science 2021, 374,77-81）。
（2）发展了铁催化还原性活化氧化仿生催化策略，实现了铁高效和高选择性的催化空气氧化Wacker型反应，并被国内外课题组应用于天然产物的全合成。该研究提出了新的反应机制，解决了经典Wacker型反应存在挑战性问题，是对经典钯催化Wacker型氧化的重要发展。该工作能高效和高选择性的用于天然产品、药物等复杂活性分子的氧化，为复杂分子的合成提供了安全、经济和有效的方法，更为氧气的活化提供了新的思路（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 12712）。国际著名有机化学家Prof. P. Vollhardt评价该工作为“催化方法学的重要进展”；国际知名有机化学家Prof. H.-J. Knölker 在论文（Angew. Chem.Int. Ed. 2017, 57, 5, 1222）中称“虽然铁广泛应用于烯的氢官能团化反应，但是铁催化的Wacker反应尚未有报道。最近，韩课题组使用铁催化实现了这一反应”，肯定了该工作的原创性。该工作被选为“制药工业感兴趣的绿色合成方法”（Org. Process Res. Dev. 2018, 22, 1699）。
进一步，铁催化还原性活化氧化策略成功用于催化氧化甲苯类化合物合成芳醛，既取得了高活性，又取得了合成芳醛的高选择性，解决了该领域长期存在的活性与选择性难以调和的挑战性问题，并揭示出了新的反应机制：先发生电子转移，而非传统的氢原子转移机制。该方法能用于复杂分子的后期氧化，为其在有机合成中的广泛应用奠定重要基础，同时该仿生催化为发展高效和高选择性的氧化反应提供了新的思路（Nature Commun. 2019, 10, 2425）。
（3）发展的铁催化Wacker型氧化反应被国内外课题组应用于天然产物的全合成：杨震教授组使用该方法完成了天然产物Euphorikanin A的克级全合成；叶涛教授组使用该方法完成了海洋天然产物Asperphenins A and B的首次全合成；美国贝勒大学Prof. J. L. Wood使用该方法完成了天然产物ent-Plagiochianin B的全合成。
此外，申请人先后获得江苏省高等学校科学技术研究成果自然科学类一等奖（排名第一）、江苏省青蓝工程中青年学术带头人(2021年)、Thieme Chemistry Journal Award (2019年)、“药明康德生命化学研究奖”学者奖(2022年)、南京师范大学中青年杰出人才(2022年)和南京师范大学“弘爱精英教师奖”(2022年)。受聘于国际期刊Current Organocatalysis 编委、Green Synthesis and Catalysis以及Chinese Chemical Letters青年编委。

代表成果

1. L. Chen, H. Wang, H. Cai, J. Zhang, X. Gong, W. Han*, Iron-catalyzed arene C-H hydroxylation, Science 2021,
374(6563), 77-81, DOI: 10.1126/science.abj0731.
2. P. H. Hu, M. X. Tang, L. Cheng, H. Y. Zhao, W.-J. Gu, W. Han*, Bio-inspired iron-catalyzed oxidation of alkylarenes
enables late-stage oxidation of complex methylarenes to arylaldehydes, Nat. Commun. 2019, 10, 2425, DOI:
10.1038/s41467-019-10414-7.
3. B. B. Liu, F. L. Jin, T. J. Wang, X. R. Yuan, W. Han*, Wacker-type oxidation using an iron catalyst and ambient air and
its application to late-stage oxidation of complex molecules, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 12712-12717, DOI:
10.1002/anie.201707006.
4. W. Han, P. Mayer, A. R. Ofial, Palladium-catalyzed dehydrogenative cross couplings of benzazoles with azoles, Angew.
Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2178-2182, DOI: 10.1002/anie.201006208.
5. 韩维*，程璐，一种配体促进铁催化氧化芳香族化合物碳-氢键合成酚的方法，2021.5.19申请，2022.6.3授权，
ZL202110547388.7。
6. 韩维*，刘彬彬，金凤莉，一种铁催化氧化烯合成酮的方法，2016.12.13申请，2020.6.12授权，ZL 201611146873.9。
7. 韩维*，蔡恒睿，赵宏元，一种铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法，2022.6.13申请，2023.12.12授权，ZL
202210658906.7。
8. 会议邀请报告：韩维，基于P450酶的仿生铁催化氧化官能团化反应，2022，中国化学会第三届全国有机自由基化学会
议，武汉。
9. 会议邀请报告：韩维，P450酶导向的铁催化反应，2024，中国化学会第四届全国有机自由基化学会议，厦门。
10. 会议邀请报告：韩维，Unconventional P450 Enzyme-Inspired Catalysis，2024，The 26th IUPAC International
Conference on Physical Organic Chemistry

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