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周维善人物简介

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·周维善



周维善,有机化学家。长期从事甾体化学、萜类化学和有机合成化学的研究,为中国甾体激素工业的创建和发展作出了贡献。他主持和参与合成了光学活性高效口服避孕药18—甲基炔诺酮并投入工业生产;发展了植物生长调节剂油菜甾醇内酯及类似物的合成方法并应用于合成;主持测定了抗疟新药青蒿素的结构并完成其全合成;参与完成另一具有抗疟活性的鹰爪甲素的全合成。他是中国最早从事昆虫性信息素化学研究的有机化学家之一,测定了多种昆虫性信息素结构并进行了不对称合成;改良了Sharpless烯丙醇不对称环氧化反应的试剂并成功地将其扩展到烯丙胺-α-糠胺的动力学拆分,为合成含氮的天然产物提供了有效的方法。曾获多项奖励。

周维善,1923年7月14日生于浙江绍兴。1944~1946年就读于东吴大学化学系。1949年毕业于上海医学院药学系。1960年在捷克科学院有机和生化研究所作访问学者,从事倍半萜化学研究。1980年任法国自然科学研究中心神经化学研究中心客座教授。现任中国科学院上海有机化学研究所研究员,曾任中国化学会理事,中国药学会上海分会理事,上海市计划生育科学研究会副理事长。1991年当选为中国科学院院士。

周维善从1952年起师从我国著名有机化学家黄鸣龙从事倍半萜山道年及其类似物的立体化学和甾体激素药物的合成研究。当时,甾体激素药物工业在我国还是一个空白,他在协助黄鸣龙建立我国甾体激素药物工业中作出了重要贡献。他参与一些甾体药物如副肾皮质激素可的松和口服避孕药甲地孕酮等研制并成功地将它们投入了工业生产。此后,他仍长期从事甾族化学、萜类化学和有机合成化学的研究。

周维善在从事甾体口服避孕药的全合成研究时,巧妙地运用甾体C,D环合成砌块的微生物不对称还原,合成了若干甾体抗生育药物。其中D-18-甲基炔诺酮是高效的口服避孕药。这一科研成果随着我国计划生育基本国策的确定而受到了高度重视,很快投入了工业生产并广为使用。他和有关工作者还在甾体微生物转化方面做了大量的研究工作。例如用节杆菌使从去氢表雄酮所制得的19-羟基甾体化合物的A环芳构化从而转变成雌甾酚酮,然后将此化合物的17-酮基乙炔化使其成为乙炔雌甾酚醇。这一化合物是所有甾体口服避孕药的配伍用药。从1960年至今仍用此法进行工业生产。雌甾酚酮本身也是很重要的妇科用药。用另一微生物分枝杆菌切断19-羟基-β-谷甾醇和19-羟基胆固醇的侧链得到△4-19-羟基雄甾-3,17-双酮,后者通过节杆菌的芳构化也可得到雌甾酚酮,为充分利用天然植物甾醇开辟了一条新的途径。他在甾体化学研究中,和同工作者还发现了C5,6α-环氧-C6β-甲基用酸处理主要得到C6次甲基化合物和若干重排成大环的化合物。C6-次甲基-α-环氧化合物用酸处理也重排成大环化合物,而C5,6β-环氧-C6α甲基化合物用酸处理不重排成大环化合物,得到正常产物。

油菜甾醇内酯是一种新型的具有显著生理活性的植物生长调节剂。它具有一个不平常的甾体结构,不仅含有邻位双羟基的4个连续手性中心的侧链,而且其B环是一个七员环内酯。它的结构在1979年才被美国化学家确定,它的生理活性极强,在极低的浓度下(0.01~0.1μg/ml)就可显著地促进植物的生长发育。1982年,周维善在我国首先开展了这一化合物的合成研究。他的研究特点是利用我国丰富的猪去氧胆酸为原料采用多种不同的合成方法对油菜甾醇内酯及其类似化合物进行系统的合成研究。经过10余年的努力,他和同工作者不仅设计合成了近50个油菜甾醇内酯类化合物,其中35个是新化合物,而且还发现了通过烯醇硅醚臭氧化的高区域选择性构成油菜甾体七员内酯的新方法和首次将Sharpless不对称双羟化应用于甾体不饱和侧链,解决了长期存在于油菜甾体侧链双羟化反应立体选择性的关键性问题并扩大了应用范围。通过对所合成的油菜甾醇内酯类化合物生理活性的测试表明,它们大多都具有生理活性,其中一个简单易得的化合物已完成了田间千亩试验,具有良好的增产效果,有较大的应用开发前景。根据猪去氧胆酸结构上的特点,他和有关工作者还利用它改造合成了治疗胆疾的鹅去氧胆酸和熊去氧胆酸,以及维生素D代谢产物,后者的生理活性一般均比母体为高。

1972年,我国科学工作者从中草药青蒿中分离得到一个具有抗疟作用的有效成分——青蒿素,它是一个含过氧基团的新型倍半萜内酯化合物。由于在此之前自然界中还没有发现有与其类似结构的化合物存在,因而不论是对青蒿素结构的测定,还是对其进行全合成都是具有挑战性的课题。从1974年起,周维善开始主持并参与青蒿素的结构测定和以后的全合成的研究。由于青蒿素的分子结构十分奇特,其分子中含有7个手性中心,而且在结构测定的过程中发现了许多重排和构型转变的反应,因此,使得分子结构测定增加了许多难度。经过一系列化学降解反应结合应用新的物理技术手段,最后正确地确定了青蒿素的分子结构。结构的确定为寻找抗疟新药提供了新的途径。同时,在结构测定中发现钠硼氢能够还原青蒿素分子中的内酯,得到了还原青蒿素或称双氢青蒿素,后由中国科学院上海药物所和桂林制药厂分别制成蒿甲醚和甲蒿琥酯衍生物。不仅解决了青蒿素的溶解度问题,而且其抗疟效果比青蒿素更佳,现已广为应用。在确定了青蒿素结构的基础上,他和同工作者以天然香茅为起始原料,经过反复探索和艰苦努力,特别是在设法解决了架设过氧桥的关键性难题后,终于经20余步反应完成了青蒿素的全合成。全合成的成功充分证明了结构测定的正确性。同时,他们合成了一个青蒿素类似物,并证明它具有与青蒿素相同的抗疟活性。他们还利用光化学反应在国际上首次实现了青蒿酸至青蒿乙素的转变。随后,他们又相继完成了从青蒿中分离所得到的所有10余个倍半萜化合物的合成。此外,他还参与完成了另一抗疟倍半萜过氧化合物鹰爪甲素的全合成。这一系列的研究成果受到国际同行的重视和首肯,在国际学术界占有一席之地。在萜类化合物的合成研究中,他和同工作者还对具有抗肿瘤等广泛活性的四环二萜——对映贝壳杉烯类化合物的半合成和全合成进行了研究,例如将从尾叶香茶菜(Rabdosia excisa)植物中易得的鄂西香茶菜甲素(kamebakaurin)转变成具有抗癌活性的冬凌草甲素(oridonin)。在从甜叶菊合成具有抗生育活性的对映贝壳二烯酸(grandiflorenic acid)的过程中,发现了一个新的对映贝壳杉烯(烷)的重排反应,得到了一类全新骨架的二萜化合物。

70年代初,周维善组织领导在我国先期开展昆虫性信息素化学的研究。由于昆虫性信息素当时已在害虫的测报和防治上展现了新的前景,它在农业上的应用不会引起环境污染,因此受到人们的重视。昆虫性信息素不仅是一种微量生物活性物质,而且对立体化学有严格的要求,因此对它的结构测定和合成均有一定的难度。棉红铃虫是世界性的棉花大害虫,1974年他和同工作者合成了棉红铃虫性信息素,并用于田间害虫测报和防治,取得了显著的效果。此后还测定了多种昆虫性信息素结构并进行了不对称合成,如淡色库蚊产卵引诱信息素和舞毒蛾性信息素等。

在当今有机化学的研究中,不对称反应或合成的研究占据着重要的地位。周维善以其敏锐的科学洞察力,先期在国内开展起了不对称合成方面的研究。早在70年代初,他已把微生物不对称还原方法应用于甾体化合物的全合成。接着又开展了昆虫性信息素和其他天然产物的不对称合成研究。近年来,在应用著名的Sharpless烯丙醇不对称环氧化反应的过程中,他和有关工作者偶然发现在这个不对称环氧化试剂中加入催化量的氢化钙和硅胶不仅可大幅度缩短反应时间,而且可以减少一些副反应。虽然Sharpless烯丙醇不对称环氧化反应已广泛用于光学活性化合物的合成,此反应的不足之处是有时需要很长的时间,甚至一两个星期或更长,使其应用受到了一定的限制。他们的这一发现提供了一种改良的Sharpless烯丙醇不对称环氧化试剂,使Sharpless烯丙醇不对称环氧化反应更具有实用价值和扩大了应用范围。在此基础上,他们把Sharpless烯丙醇不对称环氧化扩展到烯丙胺的动力学拆分这一包括Sharpless本人在内的许多有机化学家都感兴趣却很难实现的不对称反应作为研究课题。经过精心设计和反复实验,他们终于在国内外首先实现了应用改良的Sharpless烯丙醇不对称环氧化试剂对烯丙胺——α-糠胺的动力学拆分。这一反应的发现为许多含氮的天然产物的合成提供了一种全新的合成途径,因为通过α-糠胺的动力学拆分可以得到几乎定量化学产率和高光学活性(90%~100%)的两个手性合成砌块:α-糠胺和二氢哌啶酮,它们都是能够用于天然产物合成的理想的合成砌块。周维善和有关工作者已应用这些手性合成砌块合成了一些含哌啶和吲哚嗪烷的生物碱以及若干天然的和非天然的氨基酸,这些天然产物大都具有良好的生理活性。在所合成的生物碱中,多羟基吲哚嗪烷和1-脱氧氮糖类化合物都是很好的糖苷酶抑制剂,有的可能成为抗癌和抗艾滋病的药物。在动力学拆分α-糠胺的基础上,他又和同工作者通过手性氨基醇与糖醛缩合所得的手性糠亚胺与有机属试剂加成实现了手性α-糠胺的不对称合成,其光学纯度和化学产率均甚高,从而弥补了动力学拆分只有50%产率的α-糠胺的缺陷。通过α-糠胺砌块的氧化仍可得到另一手性砌块二氢哌啶酮,所以这一方法也可得到两个手性合成砌块。此外,他们还应用改良的Sharpless烯丙醇不对称环氧化反应结合Sharpless不对称双羟化反应作为关键合成步骤,对苯乙烯内酯(styryl lactone)类化合物进行了不对称全合成研究。苯乙烯内酯类化合物是一类具有抗肿瘤活性的天然产物。它们是近些年从Goniothalamusgiganteus等番荔枝科植物茎皮中分离得到的新型杂环类化合物。由于它们重要的生理活性及较奇特的杂环骨架,很快成为了国内外化学工作者的研究热点之一。他们用较简捷的合成路线合成了一系列具有抗肿瘤活性的这一类化合物。

周维善已在国内外学术期刊上发表论文200余篇,综述40篇,并编著出版了《不对称合成》一书。他先后去苏联、捷克、保加利亚波兰、法国、德国、瑞典、瑞士、美国、加拿大日本等国家和香港等地区访问、作学术报告和出席国际学术会议。他还经常在国内各大学和科研单位讲学和指导研究工作,曾先后兼任兰州大学、中国科技大学、苏州大学和上海医科大学等校的教授,还曾兼任中国科学院昆明植物研究所国家重点实验室学术委员会主任和上海市计划生育科学研究所学术委员会主任。其科研成果已获得多项奖励,主要有:甾体合成和甾体反应获1982年国家自然科学二等奖;抗疟新药——青蒿素获1979年国家创造发明二等奖;青蒿素及其一类物的结构和合成研究获1986年中国科学院科技进步一等奖;青蒿素及其一类物的全合成,反应和立体化学获1987年国家自然科学二等奖;1996年获得求是科技基金“青蒿素杰出科技成就集体奖”;棉红铃虫性信息素的合成和应用获1980年国家创造发明三等奖;昆虫性信息素的结构测定及其合成和应用获1987年国家科技进步二等奖;光学活性高效口服避孕药18-甲基炔诺酮的合成获1987年国家计生委科技进步一等奖;油菜甾醇内酯类化合物的合成研究获1997年中国科学院自然科学二等奖。除了从事科研工作外,他还担任研究生的培养工作。在科研工作中,他一丝不苟,严以律己。在指导学生和研究生的研究工作时,他要求严格,一再强调做实验要有熟练的基本操作技能和扎实的理论基础。对新来的学生,他都手把手地教会他们如何做重结晶、测熔点等有机实验的基本操作。他还注重培养他们不畏困难的顽强精神和独立工作的能力。迄今已培养了14位硕士和15位博士,他们现大都活跃在国内外科研领域,有的已在科研工作中取得了出色的成绩,有的已成为学术带头人。

年逾古稀的周维善在科研领域辛勤耕耘已有45个春秋。他数十年如一日,在天然有机化学这一领域里攻克了一个又一个堡垒,取得了一个又一个科研成果,为我国的科研事业和培养年轻一代的科技工作者作出了重要贡献。1991年周维善当选为中国科学院院士。生命不息,工作不止,他仍在为我国的有机化学事业继续努力着。

简 历



1923年7月14日 生于浙江省绍兴市。

1944—1946年 东吴大学化学系学生。

1946—1949年 国立上海医学院药学系毕业。

1949—1952年 上海第一医学院药学系有机化学助教。

1952—1956年 中国军事医学科学院化学系研究实习员。

1956—1960年 中国科学院上海有机化学研究所助理研究员。

1960—1961年 捷克科学院有机和生化有机所进修。

1960—1979年 中国科学院上海有机化学研究所副研究员。

1979年至今 中国科学院上海有机化学研究所研究员。.

1984年9月至1985年 法国自然科学研究中心神经化学研究中心天然产物研究室,客座教授。

1991年 当选为中国科学院院士。

主 要 论 著



1 刘静明,倪慕云,周维善等. 青蒿素(Arteannuin)的结构和反应. 化学学报,1979,37:129

2 Zhou Weishan,Zhuang Zhiping. Total Synthesis of Optically Active 7α,18- and 7β,18-Dimethyl-19-Nor-Testosterone. Tetrahedron,1985,41:3633

3 Wang Zhimin,Zhou Weishan,Lin Guoqiang. Effect of Metal Hydrideand Sillica Gel on the Sharpless Asymmetric Epoxidation. TetrahedronLett.,1985,26:6211

4 Zhou Weishan. Total Synthesis of Arteannuin (Qinghaosu) and RelatedCompounds. Pure & Appl. Chem.,1986,58:817

5 Zhou Weishan. The Synthesis of Brassinosteroid. pure & Appl.Chem.,1989,61:431

6 Zhou Weishan,Lu Zhihui,Wang Zhimin. An Efficient Preparation ofOptically Active α-Furfuryl Aminde by Kinetic resolution Using theSharpless Modified Asymmetric Epoxidation Reagent. TetrahedronLett.,1991,32:1467

7 Sun Liqiang,Zhou Weishan,Huang Liangfu,et al. Osmium TetroxideCatalyzed Asymmetric Dihydroxylation of the (22E,24R)-and the(22E,24S)-24-Alkyl Steroidal Unsaturated Sidechain. TetrahedronAsymmetry,1991,2:973

8 Zhou Weishan,Xu Xingxiang. Total Synthesis of the AntimalarialSesquiterpene Peroxide Qinghaosu and Yingzhaosu A. Acc. Chem.Res. 1994,27:211

9 Zhou Weishan,Xie Wenge,Lu Zhihui,et al. A New Approach toIndolizidine Alkaloids: Asymmetric Formal Total Synthesis of (-)-Swainsonine. Tetrahedron Lett.,1995,36: 1291

10 周维善,庄治平. 不对称合成.北京:科学出版社,1997

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