Natl.Sci.Rev.专题｜蓬勃发展的中国有机化学（特邀编辑：麻生明）
1 特邀编者按：专题前言
化学是了解大自然的一个非常重要的学科。有机化学作为其中的一个分支，是研究碳氢化合物的结构、性质、反应和制备的一门学科。两个多世纪以来，有机化学研究揭示了有机化合物中键合的性质，开发了许多新的有机合成反应。有机化学为环境科学、材料科学、生命科学等相关学科提供了理论、方法和材料。此外，有机化学是精细化工、制药、生物技术等相关行业的基础，在促进科技发展、社会进步、提高生活质量和保护环境等方面已经表现出来并将继续展现巨大的潜力。中国的有机化学工作者做出了越来越多的贡献，对有机化学的发展产生了重要的影响。本专题旨在反映中国在这一领域进行的最新研究进展。
来自中国科学院上海有机化学研究所的麻生明研究员作为本期的特邀编辑，对中国有机化学的进展做了简要概述。
麻生明
文献链接：Preface to the special topic on organic chemistry booming in China（Natl.Sci.Rev. (2017) 4 (3): 299. DOI: 10.1093/nsr/nwx046）
2 观点展望：活体动物内的生物正交化学
生物正交反应是指可以在活体环境中进行而不干扰天然生物过程的一类化学反应。自从Bertozzi等人于2003年提出这个概念以来，由于其在对复杂生命体系和生物过程的解析，乃至对临床治疗等领域所产生的重要影响，引起了人们极大的兴趣和广泛的关注。以前的大部分工作都集中在开发或发现新的反应类型，并开展其在活细胞层面的应用研究。近年来，将生物正交反应直接应用于活动物体内的各种努力，正在成为一个极具吸引力的新兴方向。这方面的研究既包括以往的生物正交标记反应，也包括最近发展迅速的生物正交剪切反应等新反应类型。尽管还处于起步阶段，这类可直接应用于活动物体内的生物正交反应将极大地推动在动物整体水平上的复杂生命过程研究，并具有显著的临床意义（例如临床诊断、前药激活和药物靶向递送等）。
近日，来自北京大学的陈鹏教授（通讯作者）等人简述并展望了活动物体内的生物正交反应的发展现状与前景，这是化学生物学领域最为活跃的研究前沿之一。
陈鹏
文献链接：Bioorthogonal chemistry in living animals（Natl.Sci.Rev. (2017) 4 (3): 300-302. DOI: 10.1093/nsr/nwx010）
3 综述：中国蓬勃发展的合成有机氟化学：新千年中的创新
在有机化学领域，氟由于其电负性大、原子半径小、碳-氟键强等独特性质而成为了一种超级取代基。氟原子或含氟片段被引入到有机分子中往往会导致后者的物理、化学、生物学性质发生深刻的变化，因此迄今为止人们已经开发了各种高性能含氟材料、医药和农用化学品。新千年见证了世界各国在合成有机氟化学研究方面的快速发展，而中国化学家们在最近十多年有机氟化学研究热潮中已成为一支在国际上广受关注的生力军，为新千年的国际有机氟化学学科发展做出了重要贡献。
来自中国科学院上海有机化学研究所的胡金波研究员（通讯作者）等人描述了中国自2000年以来在合成有机氟化学研究领域的研究进展及突出贡献，目的在于吸引更多的科学家关注和加入到有机含氟分子研究领域，为氟科学进一步造福人类提供科学基础和技术支撑。
胡金波
文献链接：China's flourishing synthetic organofluorine chemistry: innovations in the new millennium（Natl.Sci.Rev. (2017) 4 (3): 303-325. DOI: 10.1093/nsr/nwx058）
4 综述：中国科学家设计的手性配体
不对称催化已成为中国有机化学不可或缺的生产领域。手性配体的设计是该领域最突出的研究方向之一。自20世纪90年代末以来，中国有机化学家已经开发出许多具有新型手性骨架和设计概念的手性配体。这些配体中的一些已被广泛采用，其在许多不对称催化反应中表现出了优异的性能。
来自华东师范大学的张俊良教授（通讯作者）等人对中国科学家设计的手性配体做了简要概述，目的是促进中国这一领域的发展，并希望全球更多的科学家在设计不对称催化反应时使用这些配体。
张俊良
文献链接：Chiral ligands designed in China（Natl.Sci.Rev. (2017) 4 (3): 326-358. DOI: 10.1093/nsr/nwx064）
5 综述：可见光驱动有机化学反应的最新进展
光化学反应是研究激发态分子的反应。它以光为激发手段，以洁净、节能、节约为目标，是合成化学中非常活跃的研究领域之一。第一次世界大战后，光化学反应的研究迅速开展起来。光源、分光装置、产物分离鉴定仪器设备的快速进步极大促进了光化学反应的研究。近年来，有机光化学研究在中国取得了长足的发展，高水平的研究团队不断涌现，研究成果在国内、国际产生了重要影响。
来自中国科学院理化技术研究所的吴骊珠研究员（通讯作者）等人对有机光化学反应研究的飞速发展进行了综述，并展望了光化学反应实现多样的化学转换。
吴骊珠
文献链接：Recent advances in visible-light-driven organic reactions （Natl.Sci.Rev. (2017) 4 (3): 359-380. 10.1093/nsr/nwx039）
6 综述：不对称有机催化全合成复杂吲哚生物碱的最新进展
吲哚及其结构类似物是组成许多生物碱和药物活性分子的核心结构单元。发展催化不对称构建这类结构的方法可以实现生物碱的高效全合成，因此受到全世界有机化学家的关注。在过去十多年中，不对称有机催化得到了迅猛发展，已成为合成手性分子最重要的手段之一。特别是有机催化的不对称串联和多组分反应，因为通常伴有多个化学键的连续断裂和形成，可以高效构建复杂手性结构，被广泛用于合成各种天然产物，特别是吲哚生物碱。
来自中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室的龚流柱教授（通讯作者）等人总结了不对称有机催化全合成复杂吲哚生物碱的最近进展。
龚流柱
文献链接：Recent progress in organocatalytic asymmetric total syntheses of complex indole alkaloids（Natl.Sci.Rev. (2017) 4 (3): 381-396. DOI: 10.1093/nsr/nwx028）
7 综述：中国大陆生物碱全合成最新进展
瑞士植物学家卡尔·威斯纳（Carl F.W. Meissner）在1819年引入了“生物碱”一词，生物碱分子作为自然的杰作，已经在这个星球上存在了数十亿年。生物碱是天然产物的一分子，主要含有碱性氮原子。由于它们具有值得研究的结构和重要功能，长期以来一直是合成有机化学家的热门目标。中国的化学家在过去几十年间在生物碱合成领域取得了重大进展。
来自中国科学院上海有机化学研究所的李昂研究员和浙江大学的丁寒锋教授（共同通讯作者）等人总结了2011-2016年期间中国大陆研究团队在生物碱全合成方面取得的进展。
李昂
文献链接：Recent advances on the total synthesis of alkaloids in mainland China（Natl.Sci.Rev. (2017) 4 (3): 397-425. DOI: 10.1093/nsr/nwx050）
8 综述：超分子有机框架（SOFs）：高度有序的水溶性2D和3D孔材料
长期以来，有关周期性孔结构及其性质和功能的研究局限于固态。自组装为基于分子单元在水中构建可溶性周期性2D和3D超分子有机框架（SOFs）孔结构提供了一种有效策略。新的SOF结构都可溶于水，并且在固态也能够保持孔径和结构有序性。3D SOF可以吸收不同的阴离子客体，如有机染料、肽、核酸、药物、树枝状大分子及杂多酸等，并由此衍生出高效的催化及药物输送功能。
来自复旦大学的黎占亭教授和美国劳伦斯伯克利国家实验室的刘毅研究员（共同通讯作者）等人总结了新的自组装框架系列的设计、形成和表征，突出了其作为均相多孔软材料的应用，并最终概述了未来的研究方向。
黎占亭
文献链接：Supramolecular organic frameworks (SOFs): homogeneous regular 2D and 3D pores in water（Natl.Sci.Rev. (2017) 4 (3): 426-436. DOI: 10.1093/nsr/nwx030）
9 专访周其林教授和冯小明教授：中国合成有机化学建立在古老传统的基础上
如果化学的核心是合成（制造）分子，那么在自然界中发现的结构—天然产物则被认为是合成最高的艺术形式。由生物体产生的这些分子是抗生素和抗癌剂等药物的关键来源。天然产品的药用价值已经通过草药治疗广为流传了上千年，而且这些化合物至今仍然被用来开发新药。通过鉴定传统医学中使用的天然药材中的活性成分，并对其进行改造，化学家可以合成出更加高效的药物分子：比如阿司匹林就是从柳树皮中发现水杨酸后改造得到的药物，现在被广泛用于解热、镇痛、抗炎、抗风湿、预防心梗、中风等治疗。天然产物通常是手性分子，它们的生物活性可能取决于具有正确的手性。因此，手性分子的选择性合成（不对称合成）对于天然产物化学是至关重要的。
国家科学评论对南开大学的周其林教授和四川大学的冯小明教授进行了专访。
周其林
冯小明
文献链接：Synthetic organic chemistry in China: building on an ancient tradition—an interview with Qi-Lin Zhou and Xiaoming Feng（Natl.Sci.Rev. (2017) 4 (3): 437-440. DOI: 10.1093/nsr/nwx035）
National Science Review介绍
National Science Review为中国第一份英文版综述性学术期刊，定位于一份具有战略性、导向性的综述期刊，致力于全面展示中国各科学领域的代表性研究成果，追踪报道重大科技事件，深度解读热点研究和重要科技政策等。于2014年3月正式出版，2016年NSR创刊以来的首个SCI影响因子达到8.0，位于63种多学科综合类期刊的第5名。本刊发表的所有论文全文可以在线免费阅读和下载。
本文由National Science Review编辑部投稿，材料人新能源组Allen整理编辑。
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