「一鍋化」醣化學合成法方興未艾,化學權威期刊說分明

「碳水化合物」是天然的有機分子之一,也是最複雜神秘的天然分子。隨著越來越多的先驅者在這領域持續不斷的探索與研究,科學家們陸續發現,舉凡生物的細胞生長,乃至於疾病的發生,都與醣分子、醣蛋白、醣脂質有重要的關聯。因此,將科學領域中所稱之為「醣」的化合物,與我們日常生活中所熟悉的「糖」,乃至擴展到其繁複的族群相結合,就成了近年來重要的研究議題與方向。

不過,觀察與發現僅是研究的開端,若要具像化箇中差異,科學家們仍必須有足夠的素材始得印證。而這股動力也正是化學家思索如何合成出含醣分子的推手。

回溯2007年,洪上程教授帶領其學生團隊,包括王正中博士,及Dr. Suvarn Kulkarni,利用「一鍋化」之策略,在醣分子合成的過程中,運用不同的保護基團方法,使鍵結的次序和方位,會依照設計的步驟進行,而成功的合成出醣分子。此「一鍋化」的研究成功的發表在國際權威期刊「自然」中,也為化學領域開創出新的視野。 『Chemical Reviews』期刊在化學領域乃是享有權威性地位的學術論文回顧刊物,舉凡化學領域或其相關的重要議題,都將選錄於其中。相隔十載,洪上程教授、王正中博士及Dr. Suvarn Kulkarni,承蒙 『Chemical Reviews』期刊的邀約,共同為「醣」化學領域做一個回顧式的報告。

此次,三位研究人員各自帶領其研究團隊,重新檢視分析了572篇的研究文獻,合作完成了這份綜合研究報告『“One-Pot” Protection, Glycosylation, and Protection-Glycosylation Strategies of Carbohydrates』。

 

 2018one pot Strategies TeamM
研究團隊(由左至右):洪上程主任、Narayana Murthy Sabbavarapu博士後、廖品瑄研究助理與王正中副研究員

 

在這八十頁的報告中,研究人員鉅細靡遺的說明,「一鍋化」從發展至今所有的成果。首先,在『One-Pot Protection of Carbohydrates』章節,敘述一些發表的方法,如何設計保護區塊,以確保化學反應的產生不再根據天然形成的方式,而是依照設計的步驟進行。其次,在『One-Pot Glycosylation』這一章節,談到依序鏈結的方法。最後在『Glycosylation and Protecting Group Manipulations in One-Pot』章節,則詳述保護再去保護,用模組化的方法進行合成的種種。

除此之外,在此份報告裡,研究人員也提及自動化醣分子合成之歷程,除早期以電腦程式做預測外,越來越多的研究在探討使用自動化的儀器設備做為實際合成工作的可行性。 洪上程教授表示,『我們對於引用人工智慧這個領域的精華,加注於一鍋化的化學分子合成的題目很感興趣,事實上,也會是接下來的研究題目之一。』,也為將來研究方向註下新解。

洪上程教授目前擔任中研院基因體研究中心的主任,Dr. Suvarn S. Kulkarni 任教於印度理工學院孟買分校化學所,王正中博士目前是中研院化學所的副研究員。

本篇研究論文可以在線上閱讀:https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.chemrev.8b00036

 

 

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