Martin D. Burke:拥有医学博士头衔的有机合成大牛

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他发表在《Science》杂志封面的文章,引起学术界的热切讨论;他发明的化学方法,能巧妙消除抗生素的毒副作用;科学之外,他还能成为八卦消息的一部分。他就是Martin D. Burke,拥有医学博士头衔的有机合成大牛。

Martin D. Burke:拥有医学博士头衔的有机合成大牛  第1张

图片来源:news.illinois.edu


Martin D. Burke教 授生于1977年,1998年于约翰·霍普金斯大学获得化学学士学位,当他第一次接触到有机化学实验时,便被其散发的魅力所深深吸引。 随后,他前往哈佛大学从事有机合成方面的研究,于2003年获得化学博士学位,与此同时,Martin D. Burke还在哈佛大学医学院接受医学博士的训练,并于2005年获得医学博士学位,当年就进入伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校开展独立研究。


医学 + 化学,会产生什么?在哈佛大学求学期间,Burke曾遇到一位患有囊性纤维化症的病人,该病是由于体内缺失某种关键蛋白质所导致的,医生用了很多药也无济 于事。Martin大开脑洞,猜想能否合成具有蛋白质生理功能的小分子药物,用它去代替缺失的蛋白质来治疗疾病。Martin将这一猜想付诸于行动,并成 功发现该蛋白质的作用机理—两性霉素为体内氯离子运输提供通道从而解决功能缺失的问题。Martin以合成两性霉素为开端,正式拉开了从双料博士到有机合 成大牛的序幕。


独立工作以来,年仅38岁的Martin D. Burke教授已经发表了至少2篇Science、2篇Nature Chemistry、2篇 Nature Chemical Biology、2篇PNAS、11篇JACS、5篇ACIE, 学术水平可见一斑。Martin D. Burke教授的研究主要致力于合成具有蛋白质生理功能的有机小分子,以取代体内缺失或者有功能缺陷的蛋白质。主要包括:1、两性霉素的合成及其生理活性 研究;2、MIDA硼酸酯连续构筑新骨架的研究;3、交叉偶联高效构建活性小分子研究。


1、两性霉素的合成及其生理活性研究


在读博士期间,他便与两性霉素(Amphotericin)结下不解之缘。他通过引入硼酸酯保护基团,经过反复交叉偶联再脱保护基合成生理功能缺陷的两性霉 素衍生物,经过对比分析,发现其强效的杀菌能力主要是因为其在细胞内能结合一种麦角固醇(Ergosterol)的化合物,而不是因为其作为离子通道发生 细胞膜渗透。

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他们对两性霉素结合麦角固醇作了进一步研究,发现两性霉素结合麦角固醇是先与海藻糖胺C2´-OH基团位点相结合,之后再与麦角固醇(Ergosterol)相结合。此外,他们还意外发现与C2´-OH基团位点相结合的产物(C2´deOAmB)也具有良好的杀菌效果。

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2、MIDA硼酸酯连续构筑新骨架的研究


JACS曾将报道过他应用MIDA硼酸酯连续构筑新骨架,并运用该骨架合成了众多复杂的天然产物及其中间体,可谓是物尽其用,达到了炉火纯青的地步。

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硼酸N-甲基亚胺基二醋酸(MIDA)酯是一种能在各种化学条件下稳定存在的硼酸保护基。比如说,在没有MIDA酯保护的硼酸很容易在Suzuki- Miyaura反应下发生偶联反应,而有MIDA硼酸酯则不反应。利用上述特性,用带有MIDA硼酸酯作为某些分子的结构单元,可以先进行偶联反应,再脱 去保护基团,连续构筑新骨架,通过这样的合成策略实现复杂化合物的简易合成。该课题组成员还将该策略成功运用于青霉素的高效合成。

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3、交叉偶联高效构建活性小分子研究


Martin D. Burke教授为了更好的合成具有蛋白质生理功能的有机小分子,发展了一系列令人称道的合成策略。他通过构建碘代乙烯聚合物MIDA硼酸盐骨架,再经过 Sn/Ge双金属烯烃选择性交叉偶联产生多烯中间体,合成了多种具有立体构型的多烯烃分子,最高产率达到95%。

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通过上述方法,他还构筑了12种具有双官能团的MIDA硼酸盐骨架,经过反复的交叉偶联可以合成结构各异的多烯基单元,这些多烯基单元可以在超过75%的多 烯类天然产物中找到。该过程经过硼酸酯与MIDA硼酸盐偶联反应,接下来对MIDA硼酸盐进行消除,从而产生了新的硼酸酯,硼酸酯可以用于下一轮的的偶联 反应,如此反复进行。

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可以看出,Martin D. Burke教授凭借对有机合成的好奇心,再加上超凡的智慧和创新,以及坚忍不拔的意志,让他逐步成为有机合成新一代的代表人物。正如Burke自己所说,“化学是我激情的来源”。


当然,最后少不了要来八卦一小下,晒一晒幸福的Burke一家

Martin D. Burke:拥有医学博士头衔的有机合成大牛  第8张

图片来源:scs.illinois.edu


1. https://www.scs.illinois.edu/burke/

2. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.5b00196


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