南开大学化学学院叶萌春

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姓　　名        叶萌春        
性　　别        男
出生年月        1979-04        
籍　　贯        安徽巢湖
学　　历        博士        
毕业院校        中科院上海有机所
职　　称        研究员        
系所单位        元素有机化学研究所
特殊人才称号        国家青年##
通讯地址        天津市卫津路94号南开大学理化楼401
电 话        23504701
电子邮件        mcye@nankai.edu.cn
课题组网站        http://www.escience.cn/people/yemengchun/index.html
研究领域        有机合成、反应方法学


教育及科研经历        
1997-2001，兰州大学，化学学士
2001-2006，上海有机所，有机化学博士
2006-2009，美国北卡教堂山大学，博士后
2009-2013，美国scripps研究所，博士后
荣誉和奖励        
2013， 第十批国家青年##
科研成果与代表作        
1. Amide-Ligand-Controlled Highly para-Selective Arylation of Monosubstituted Simple Arenes with Arylboronic Acids.
Yu-Xin Luan, Tao Zhang, Wei-Wei Yao, Ke Lu, Lu-Yao Kong, Yu-Tong Lin, Mengchun Ye*
J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1786-1789.
2. Ligand-Accelerated Direct C-H Arylation of BINOL: A Rapid One-Step Synthesis of Racemic 3,3’-Diaryl BINOLs.
Jin-Fei Yang, Rong-Hua Wang, Yin-Xia Wang, Wei-Wei Yao, Qi-Sheng Liu, Mengchun Ye*
Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 14116-14120.
3. Recent Progress in Base Metal Catalyzed (Transfer) Hydrogenative Couplings of Carbonyls with π-Unsaturated Compounds.
Yan-Long Zheng, Yu-Xin Luan, Mengchun Ye*
Synlett 2016, 27, 2401-2406.
4. Iron-Catalyzed Regioselective Transfer Hydrogenative Couplings of Unactivated Aldehydes with Simple Alkenes.
Yan-Long Zheng, Yan-Yao Liu, Yi-Mei Wu, Yin-Xia Wang, Yu-Tong Lin, Mengchun Ye*
Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 6315-6318.

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2016年，叶萌春课题组突破了M–H物种促进还原偶联的传统策略，采用了Lewis酸催化氢转移策略，首次实现了的简单烯烃和非活化醛的转移氢化偶联反应。反应使用了廉价的金属催化剂（FeBr3）和还原剂（异丙醇），不仅经济适用，而且条件温和、底物范围广。利用此方法实现了活性药物分子Fendiline和Tolterodine的高效快捷合成。（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 6315–6318）

转移氢化偶联反应合成一系列取代的醇类化合物（来源：Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 6315–6318）。在此工作的基础上，该课题组考虑是否可以发展简单烯烃与醛的直接氢烯基化反应，一步合成烯丙醇。这样不仅可以有效避免传统方法中使用的当量金属试剂或额外的还原剂及氧化剂，而且不会产生额外的反应废物，反应将具有高度的原子经济性。

         C-C键偶联反应合成烯丙醇的常见策略

            （来源：Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201801817）

作者考虑到，在一定条件下，烯烃、醛与Ni(0)易发生环氧化反应生成刚性的环氧镍中间体。如果采用Brønsted酸对环氧镍进行质解开环，然后发生β-H消除，会生成X-Ni-H及烯丙醇产物。随后，X-Ni-H在合适的条件下可以通过还原消除再生Ni(0)催化剂。这样就可以实现醛和烯烃的直接氢转移偶联反应。

Brønsted酸的催化循环历程

（来源：Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201801817）

基于该设想，叶萌春研究团队最终实现了镍与Brønsted酸共催化芳基烯烃与醛的烯基化反应，实现此领域长期以来的一个梦想。在镍催化下，醛与芳基烯烃高效、高选择性的转化为直链E-烯丙醇类化合物。该反应条件温和、操作简单、经济高效，并可以有效地应用在芳基烯丙基氨基醇的克量级制备，及活性药物分子Stiripentol和Darlinine的合成中。

活性药物分子Stiripentol和Darlinine的合成

（来源：Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201801817）

相关工作近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.201801817）。该工作得到了国家自然科学基金委的支持。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201801817

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只需巧妙“拨动”一个烯烃的氢原子，烯丙醇类化合物高效绿色合成难题迎刃而解。记者日前从南开大学获悉，该校叶萌春团队借助廉价金属镍和苯基硼酸共催化的烯基化反应，克服传统生产过程中反应利用率低、环境污染大、反应产物不可控等问题，首次实现烯丙醇高效、绿色合成重大突破。这一研究工作得到国家自然科学基金委的支持，成果也在最新一期《德国应用化学》上发表。

据介绍，烯丙醇及其化合物可以合成用途广泛的下游产品，是甘油、医药、农药、香料和化妆品生产不可或缺的“中间原料”，玫瑰系香精、合成维生素E和K1以及优秀的天然抗癌药物紫杉醇中都含有关键的烯丙醇结构。传统烯丙醇生产中通常需要镁、锂、锌等较为活泼的金属试剂，不仅容易产生大量废物，同时反应过程需要严格无水操作，大大增加了获取成本。

由于烯基金属试剂和烯基卤化物最初都是来源于烯烃化合物，从上游更为廉价的烯烃和醛酮直接偶联来合成烯丙醇理论上可行，而廉价易得的烯烃和醛酮类化合物合成烯丙醇的反应，只需要“拨动”一个烯烃的氢原子，将其转移到醛酮上就可以实现。可用什么来“拨动”，如何“拨动”这个氢原子？这成为化学家们孜孜以求的目标。叶萌春团队经过实验找到了这根拨动氢原子的“魔法棒”，使用廉价的金属镍催化剂和苯基硼酸共催化芳基烯烃与醛的烯基化反应，“拨动”了烯烃氢原子，从烯烃和醛一步选择性合成烯丙醇化合物，反应中不需要外加试剂，不额外产生污染物，攻克了世界化学领域长期以来的一个难题

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叶萌春课题组：Ni-Al双金属催化的对映选择性环加成反应

过渡金属催化的环丙烷和炔烃的环加成反应是构建五元碳环结构的最为重要的合成方法之一。然而由于环丙烷碳碳键的相对惰性，长期以来此类反应主要局限于特殊活化的环丙烷类衍生物，包括高度张力的环丙烷（像亚烷基环丙烷，环丙烯等），或者活化的环丙烷（像二羧基取代的环丙烷，烯基环丙烷，以及环丙基酮和亚胺等）。对于价廉易得且易于转化的单羧基取代环丙烷，反应活性较低，一直难以参与反应。

  近期，南开大学化学学院叶萌春课题组使用二级磷氧配体（secondary phosphine oxide，SPO）辅助的双金属协同催化方式实现了此类底物的突破。他们使用手性萘基磷氧同时和金属Ni、Al配位，一方面该配合物有效活化环丙基酰胺，另一方面Al和底物配位，导向金属Ni和C–C键的氧化加成反应。最终，该反应得以有效进行，获得了高达99%的收率和94%的对映选择性。该成果发表在J. Am. Chem. Soc.2017, 139, 18150～18153.


  独特的配体锚定的双金属催化方法不仅有效的活化了底物，而且具备了较好的不对称诱导效果。此方法为进一步实现其他不活泼底物的反应带来了全新的机遇。上述工作发表于J. Am. Chem. Soc.2017, 139, 18150–18153.。文章的第一作者是化学学院的研究生刘奇声和王德印同学。

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叶萌春：寻找拨动氢原子的“魔法棒”

回国5年，蛰伏多时的叶萌春迎来自己的收获季。


前不久，这位南开大学元素有机国家重点实验室研究员一举攻克了世界范围烯丙醇高效合成难题。随后，他又在锚定催化研究领域取得了新突破，该成果在线发表在化学领域顶级期刊《美国化学会志》上。

在“临建阁楼”里办公


走过南开大学理化楼斑驳的楼梯，在顶层一间不足十平方米的办公室里，记者见到了叶萌春。


没有任何装饰，一张写字台、两个柜子以及一些还没来得及拆箱的仪器，这些是这间办公室的全部家当。与其说是办公室，这里倒更像是“阁楼”——位处大楼顶层，两间这样的办公室相对而立，推门出去便是露台。


原本这里是卫生间，但最终没有成型。于是摇身一变，成了两间办公室。在其中一间，叶萌春正站在高高架起的电脑前查阅文献。


“久坐腰不好，所以就把电脑架了起来，站着看就当锻炼了。”叶萌春笑着说。在美国做了7年博士后之后，2013年叶萌春入选我国第十批“青年##计划”，随后举家从美国来到了南开大学化学学院元素有机化学研究所。此后，他一直在这个略显寒酸的“临建”里办公。


叶萌春却从不介意办公条件的简陋，从美国的研究所来到这里，他也“并不觉得有什么落差”。“实验室就在楼下，很方便；实验条件也很好，设备很先进，一点都不比国外差，这就足可以了。”叶萌春把实验设备和仪器当成了“宝贝疙瘩”，只要它们有了“安身之所”，办公室设在哪都无所谓。


回国后，叶萌春重新选定了研究方向，开始组建自己的实验室和团队。现在，他的课题组已有6名博士生和5名硕士生。回国后最初的两年，叶萌春没有发什么文章，第三年才崭露头角。“学校对待青年科研工作者非常宽容，并没有要求我们一来就马上出成果，而是给了我们6年过度时间。”叶萌春说，这一点能让他安心科研，而不用着急拿科研项目、发学术文章。


“发文章固然重要，但急不来，这是个水到渠成的事。”如今，叶萌春常这样告诫自己的学生。


偶然之举攻克世界难题


每天不到8点准时站在电脑前开始查阅文献，晚上11点下班，每天利用午饭间隙绕着学校快走半圈、放松一下，每周就休息一天。回国至今，叶萌春几乎都是这样生活，他甚至很少离开天津。


别人眼里枯燥的生活，叶萌春却甘之如饴。“要是不喜欢，这里像不像‘坐牢’？”环顾自己简陋的办公室，他笑着说。


谈到攻克烯丙醇高效合成难题，叶萌春坦言，这是个“偶然之举”。“在设计实验时，我们原本设计的是还原偶联，却意外得到了烯醛偶联。当初一共做了4个实验，碰巧得到了这样理想的结果。”


烯丙醇及其化合物是生产甘油、医药、农药、香料和化妆品的“中间原料”。使用传统的制备方法不仅会产生大量废物，而且反应过程需要较严格的无水操作，增加了反应的成本。


“理论上，廉价易得的烯烃和醛酮类化合物合成烯丙醇的反应，只需要拨动一个烯烃的氢原子，将其转移到醛酮上就可以实现。”叶萌春说，但如何拨动这个氢原子是化学家们多年来致力于攻克的难题。


他和团队发展了以廉价的金属镍和苯基硼酸共催化的烯基化反应，巧妙拨动了一个氢原子，从而实现从烯烃和醛一步选择性合成烯丙醇化合物。


拨动氢原子，只是这样一个改变，像给催化实验施了“魔法”，大大提升了烯丙醇合成的效率。


  给予学生兄长般的关怀


在学生们眼里，这位老师像个宽厚的兄长。理化楼的师生们都知道，叶萌春的那间小屋，大家推门便进，“只要有空，都可以聊上几句”。


“叶老师没有架子，也没啥脾气。”2015级博士研究生韩兴旺对科技日报记者说。


说起和老师叶萌春的“初见”，韩兴旺至今记忆犹新。来校报到那天，韩兴旺一进学校东门，就看到有两人来接他。当时，韩兴旺以为是课题组的学长，便毫不客气地把行李递给其中一人，让他直接把行李拎到宿舍去。“那人二话没说，拿起我的行李就送到了宿舍。后来才知道，原来那位帮我拎行李的就是叶老师，他是亲自去接我的。”


在博士研究生王银霞眼里，叶萌春最常说的话就是“身体是革命的本钱”。平时，除了实验安全，叶萌春最关心的就是学生们的身体了。叶萌春喜欢快走，看到学生们老坐着，他就变着法儿地组织大家运动。

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2018自然科学基金项目-配位功能化手性膦配体的合成和应用
批准号        21871145        学科分类        合成与制备技术 ( B010101 )
负责人        叶萌春        职称                单位名称        南开大学
资助金额        66万元        项目类别        面上项目        起止年月        2019年01月01日 至 2022年12月31日