張滂
張滂
張滂,1917年8月25日出生於南京,有機化學家、化學教育家。長期從事有機化學和有機合成的教學與研究工作。培養了大批有機化學人才,並為提高有機化學教學水平和促進教學改革做出了貢獻。
他在科研工作方面著重於基礎理論的研究,研究領域包括以天然產物為中心的合成,新型化合物和試劑的設計及合成,合成方法的研究等。曾發現了若干新的反應,取得了獨創性的成果。祖籍湖北枝江,張子高之子。
張滂
1937-1938年 就讀於燕京大學化學系。
1938-1942年 在西南聯合大學化學系學習,獲理學學士學位。
1942-1945年 在中央研究院化學研究所工作。
1945年11月-1946年7月 在英國利茲大學學習。
1946年9月-1949年7月 在英國劍橋大學讀研究生,獲博士學位。
1949-1952年 任燕京大學副教授。
1952-1956年 任北京大學化學系副教授。
1956年,任北京大學化學系教授。
1978年,當選為中國化學會第二十屆、二十一屆、二十二屆理事會常務理事、有機化學委員會副主任委員兼有機合成學科組組長。
1984-1990年 任國家教育委員會化學系課程結構研究小組組長。
1984-1990年 當選為北京市化學會理事長。
1985年— 當選為北京市化學研究會理事長。
1991年 當選為中國科學院化學部學部委員。
2011年11月29日 於17點53分在北京逝世,享年94歲。
張滂 院士
1944年,英國政府為中國提供了一批研究生名額,張滂通過考試被錄取,於1945年11月到達英國。這時產生了選擇研究領域的問題。張滂可以繼續從事物理化學中的一個領域如動力學作為研究方向,但他考慮到物理化學需要較多的數學作為工具,而他的興趣則在於化學轉化。經過反覆考慮,最後選定了有機合成和天然產物化學作為今後的研究領域。今天回顧,這一轉向既符合他的要求,又進一步激發了他熱愛化學的興趣。為了彌補在戰時實驗訓練不足的缺陷,張滂首先在裡子Leeds大學以半年多的時間完成了有機合成和有機分析實驗課的學習,1946年9月轉學劍橋大學化學系。當時英國著名有機化學家A.R.托德Todd被選任劍橋大學有機化學教授,正在開展核酸的有機合成研究。張滂被安排在B.李思固Lythgoe博士指導下進行博士論文工作,三年中一直受到他們的親切關懷。
1949年7月張滂答辯了博士論文,其中包括4個小課題。值得提出的一個課題是“從葡萄糖合成核糖”。合成包含13步反應,經過高真空蒸餾得到結晶的核糖四乙酸酯。最後三步反應包括對1,2-二苄基保護的中間化合物進行催化氫解、四乙酸鉛氧化和乙醯化。這是一個中等長度的合成,讓張滂第一次領略了什麼是有機合成和天然產物,使他接觸了一些當時被認為是比較新的有機反應及其操作,更重要的是對有機合成設計中所要注意的事項有了一些初步了解。
1949年中華人民共和國成立前夕,張滂回到北平,受聘於燕京大學。1952年全國高等院校調整后,他被留在北京大學工作,並承擔中國人民解放軍防化兵部隊的兩年教學任務。1953年以前,他講授有機化學,此後,他從事了多年有機合成的教學與科研工作。他的教學深入淺出,富有啟發性,深受學生歡迎。1959年他翻譯了有機化學教材名著費塞爾L.Fieser和M.Fieser夫婦合著的《有機化學》高等教育出版社,1959年,譯文流暢中肯,倍受同行和學生的歡迎。對提高全國高等院校有機化學的教學水平,起了很好的作用。
1957年,張滂與研究生們完成了兩個系列課題“5-羥基嘧啶的合成”和“5-去氧戊內醚糖的合成”工作。5-羥基嘧啶的合成是結合核酸的組分探索抗癌活性的研究。他所設計的合成路線使這類化合物首次合成成功,在當時國內外同行中處於領先地位。5-去氧戊內醚糖的合成是在國內首先從事的糖化學研究,開闢了合成一系列2,3-內醚5-去氧呋喃糖苷的路線,合成方法簡便。前一課題的依據是嘧啶化合物廣泛存在於自然界,特別又是核酸兩種鹼基的組分之一;5-羥基嘧啶雖不存在於核酸中,但鑒於核酸在遺傳生理上的重要性,加上5-羥基在嘧啶核上不同於其他位上的羥基,是唯一不與嘧啶環氮原子發生互變異構的羥基,它們的合成不僅有可能成為核酸嘧啶鹼基的拮抗體,而且它們在結構上的特徵也是值得注意的。后一課題則與當時剛發現的鏈黴素有關,因為鏈黴素作為一個新型的四糖含有一個前所未知的叉鏈糖鏈霉糖。他的意圖是計劃最後能合成這個叉鏈糖。這裡只列出了有關的典型化合物:2,4,5-三羥基嘧啶和一對2,3-環氧-5-去氧戊呋喃苷和。值得提到的是,1956年他們把5-羥基嘧啶的合成推進到5-氟嘧啶的合成,但遺憾的是工作開展不久就因故不得不中止。後來國外報道,5-氟尿嘧啶成為一個可用於抗癌的藥物。叉鏈糖的合成是一項較複雜的工作,和的合成只走了一半合成路程,後來奧夫冉Overend的鏈霉糖的合成與他們設計的合成路線基本相同,只是用了不同的保護基。此外,他們還通過實驗證實一個2,3-內醚糖苷可以在鹼的催化下異構化成為更穩定的3,6-內醚糖苷。
高等院校的化學研究於1962年又重新開始。在短暫的三年中,張滂研究小組完成了以下幾項研究成果:“環氧丙-3-醇的合成”;可能是很少數未曾合成的三碳醇中的一個,它的羥基和四元內醚環的相對反應性還有待闡明。“維生素B6的改進合成”是對有名的弗爾克斯Folkers合成的改進,但更有意義的是在這一合成中,他們發現了1,3-二甲氧基丙酮重排這一新反應將在下文述及。的合成仍是5-羥基嘧啶合成的推演,其5-位側鏈是2,3-二羥丙基,但未發現有何種生理活性。
1977年高等院校再一次開展化學科研工作。北京大學化學系在胰島素合成的基礎上,進一步從事多肽合成研究。當時,這個領域面臨的一個問題是在多肽鏈增長的同時,它們在有機溶劑中的溶解度顯著下降,甚至難以進行合成的操作,當時國際上出現了以水或含水混合溶劑為介質的探索。為此,張滂設想用水溶性氨基保護基和接肽試劑有可能達到這一目的,他設計合成了帶有四級銨鹽基的苄氧醯氯和N,N′-雙〔三三甲氧甲甲基〕碳二亞胺。用四級銨鹽基來賦予水溶性是在有機合成中常用的方法,而引入多個甲氧甲基以促成水溶性則是從甲基纖維素能與水混溶引伸而來的。實驗證明在不同比率的水和有機溶劑的混合介質中均有良好的溶解性能,也就是說,是一種油水雙溶性的試劑。小肽的合成證明它們是可用的。多肽合成在中國得到很大的發展,但在水溶性保護基,特別是水溶性接肽試劑在國內外均缺少有效的方法。但是其後不久發展的固相接肽方法實際上排除了多數其他的接肽方法。
張滂和他的助手在60年代從事維生素B6合成的研究中,意外地觀察到所用的合成中間體1,3-二甲氧基丙酮的個別樣品在放置時自發地重排為丙酮醛二甲縮醛:這一事實引起了他的注意,一是這一重排未見於文獻報道,更重要的是丙酮醛,尤其是取代的丙酮醛不是一類容易製備的化合物,特別是它們形成的縮醛在有機合成上可能成為很有用的合成子。因此,他們完成了三個3-取代-1,3-二甲氧基丙酮的合成方法取代基分別為烷基、取代芳基和醯基,並證實均能以滿意的產率順利地重排成相應的丙酮醛二甲縮醛衍生物。
對一個新的反應當然會引起從事它的重排機制的闡明。由於轉移的是一個甲氧基和重排中不產生其他產物,張滂及其研究組不得不使用核磁共振來跟蹤重排的速度。通過3-取代苯基-1,3-二甲氧基丙酮,X=H,Me,p-ce,m-ce和NO2重排成的速度測定和哈梅特Hammett線性自由能關係,根據重排的ρ=0推定,這是一個少見的甲氧基單鍵1,3轉移過程,進一步的支持來自這一重排在室溫下慢到難以測定,重排的最適溫度約在50℃,且能自發地進行。這個由取代的1,3-二甲氧基丙酮重排為取代的丙酮醛二甲縮醛的新反應不同於糖化學中著名的德·布魯因-凡·愛克斯坦De Bruyn-van Ekenstein重排反應,因為經典反應只限於1,3-二羥基丙酮重排為丙酮醛,而此發現將這個反應適用於合成所有取代的而且是保護的丙酮醛。
在另一天然產物的合成工作中又觀察了一個新的碳碳鍵斷裂反應。原型反應是對羥基苯乙酮在形成乙二醇縮酮的反應條件下,由兩分子生成各一分子的對羥基苯甲酸乙二醇單酯和對羥基異丙苯,進一步實驗表明,可能是通過羥醛縮合而發生酚羥基參與的斷鍵過程。這一推論正在通過合成加以證實。應用斯托克Stork反應發展了一個方便的α,β-不飽和酮的合成方法。在另一合成中,得到了一類含有鎓鹽和環醚互變的新型菁染料,其中X=H,Me,MeO,HO,p-Cl及NO2和n=0,1,2等:
80年代中期,中國天然物的分離和鑒定已經取得可觀的成果,有可能從中取得全合成的對象。張滂的一個選擇是昆明微生物所分離具有治療婦女白化病的竹紅菌素。作為一種依附於竹生長的真菌代謝物經X光衍射測定是一個對稱取代和嵌有一個七元側環的深紅色苝醌化合物。這類來自真菌的苝醌約有十多個,其中之一弗來菌素與的差別只在具有異丙醇側鏈。兩者的關係是,如果把的側鏈脫氫成丙酮基再發生羥醛縮合就是苝醌。弗來菌素經發現具有抑制蛋白質致活酶的活性。因此,探索它們的合成是有理論意義的。
張滂在1990年從3,5-二羥基苯甲酸經過烏爾曼Ullmann和酚氧化偶合反應,以19步反應完成了一個只在側鏈與天然產物不同的苝醌化合物,並在合成中觀察了一個雙偶合反應,即在一步過程中完成前述的兩步偶合反應,即由形成。
因此,他們打通和建立了一條有效的苝醌天然產物的合成路線。苝醌以及的全合成已經在望。最後,在應用斯托克Stork反應合成鏈型β-二酮中觀察到了它們的烯醇芳酸酯在鹽酸存在下加熱時重排生成1,3,5-三酮和進一步環化成取代的4-吡喃酮的新過程。有機合成中β-二酮的使用已近百年,他們遇到這一重排可以說是一項意外的收穫。從1953年開始,張滂先後與33位同志合作從事有機合成的研究工作。其中包括7位教師和他所培養的9位研究生、6位博士與11位碩士。他們與張滂共同以巨大的熱忱和不懈的努力,做出了不少創造性的成果,共同發表了約50篇學術論文,而且這些同志均在不同的工作崗位上從事著有機化學工作。