世界顶尖科学家协会（The World Laureates Association，英文简称WLA）是全球规模最大的科学家组织之一，汇聚了众多领域内世界顶尖的科学家会员。
在刚过去的2024年，WLA共有195位科学家会员在《细胞》（Cell）、《自然》（Nature）、《科学》（Science）等CNS三大国际顶尖学术期刊（含子刊）上发表论文158篇，其中44篇为CNS主刊，覆盖天文、基础物理、材料科学、化学、合成科学、生物科学、免疫学、再生医学、癌症医学、生物工程、脑科学、神经学、能源科学等众多学科门类。
由WLA智库研究部整理出品，我们从今日起分四篇文章推送，盘点WLA会员科学家们在生命科学与医学、能源与气候、合成与催化等领域的重大突破。科学家们以令人赞叹的智慧和韧性，年复一年持续推进着科学前沿的边界，为人类未来开辟了充满希望的空间。
01
生物催化C–H氧化结合自由基交叉偶联：简化哌啶合成
哌啶在药物发现中正变得越来越受欢迎，特别是二取代哌啶，占目前含哌啶药物的61%。但此类化合物在模块化合成和立体化学控制方面极具挑战，如何促进C(sp3)-H键活化官能团化反应仍是合成难题之一。
巴兰教授在2025顶科论坛发表演讲 图：WLA上海中心
2013年麦克阿瑟天才奖获得者、Scripps研究所菲尔·巴兰（Phil Baran）教授及其合作团队开创性地结合生物催化C-H氧化和自由基交叉偶联反应，成功简化复杂哌啶化合物的合成，节约了成本1。
研究人员将酶促碳氢氧化与自由基交叉偶联相结合，采用类似平面分子的亲电芳香取代和随后的Pd偶联策略，因而简化了3D分子的合成。该研究提供了一种可普遍使用的合成3D复杂结构化合物的新概念，极大推动药物合成和工艺化学的发展。
1 https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.adr9368
02
C-H键活化新进展：实现环烷烃羧酸的对映选择性远端亚甲基C-H(杂)芳基化
羰基化合物中γ-立体和δ-立体中心的立体选择性构建是不对称合成的关键目标，使用过渡金属催化活化对映选择性C-H已成为一种强大且通用的方法。而目前的过渡金属催化方法仅限于将近端立体中心设置在距离导向原子最多三个键的位置。与对映选择性分子内γ-金属-氧代的进展相比，简单易得的游离脂肪酸的γ-键和δ-C-H键的对映选择性远程金属化尚未实现。
考虑到大多数生物活性天然产物和药物分子都含有碳环，将多功能环烷烃羧酸作为起始原料的γ-键和δ-C-H键官能团化对于合成富含C(sp3)的生物活性分子特别有价值。
余金权教授在2025顶科论坛发表演讲 图：WLA上海中心
基于此，2016年麦克阿瑟天才奖获得者、Scripps研究所余金权教授使用手性双官能团噁唑啉-吡啶酮配体，实现了一系列非环状羧酸的远端γ-C-H芳基化反应2。
此对映选择性的C-H芳基化反应在可以构建γ-三级手性中心的同时实现α-季碳中心的去对称化，且高达>99% ee，为各种环手性合成子和生物活性分子的高对映选择性合成提供了新的途径。
2 https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.ado1246
03
无需贵金属催化，塑料降解再获新突破
由于目前塑料（聚乙烯、聚丙烯以及这两种高分子的混合物）制备面临着选择性较低、生产过程产生大量温室气体的问题，而且需要贵金属催化剂或者一次性的催化剂，因此开发选择性转化聚乙烯、聚丙烯以及混合物的方法至关重要。
哈特维希教授参加过多届顶科论坛 图：WLA上海中心
近日，2018年沃尔夫化学奖获得者、加州大学伯克利分校约翰·哈特维希（John Hartwig）教授等新开发了简单的非均相催化剂，将废旧聚烯烃转化为轻烯烃3。
该研究通过催化切断分子链的方式生成含有C=C的短链聚合物（能够进一步用于醇解）的方式能够解决PE聚乙烯和PP聚丙烯的脱氢催化反应克服对贵金属的依赖。
创新之处在于发展一种WO3/SiO2和Na/γ-Al2O3组合催化剂，能够影响切断碳链并且不会导致PE骨架异构同时能够催化乙醇解。通过这种催化裂解和乙醇解异构反应过程，可以在320°C下将聚乙烯、聚丙烯或两者的混合物转化为丙烯或丙烯和异丁烯的混合物，产率大于90%，且反应过程中不必对聚烯烃原料预先脱氢。
3 https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.adq7316
科学撰稿：羽 佳
编 辑：秣 马
责 编：小 文
