马大为发展了两代催化剂提高乌尔曼反应效率

本网编辑 2025-09-21

在化学界的教科书上有一种反应叫“乌尔曼—马氏反应”，马氏便取自中国科学院院士、中国科学院上海有机化学研究所研究员马大为。

在化学界的教科书上有一种反应叫“乌尔曼—马氏反应”，马氏便取自中国科学院院士、中国科学院上海有机化学研究所研究员马大为。马大为发展了两代催化剂提高乌尔曼反应效率，解决了碳-杂原子键构建的百年难题，成果被国际同行评价为“可以改写化学教科书”。他还开创了多个药物和活性天然产物的高效合成路线，攻克了最难制备的两个抗肿瘤药物之一——曲贝替定的合成难题。2025年8月26日，在上海科学技术奖励大会上，马大为荣获上海市科技功臣奖。

乌尔曼反应是一类铜催化的偶联反应，主要用于构建碳-碳和碳-杂原子键，为药物分子和材料分子的创制提供有力工具。但是，经典的乌尔曼反应对温度要求高、适用底物少，限制了其实际应用。

1998年，马大为在一次实验中偶然发现，用氨基酸分子作为金属铜的配体，能够提高乌尔曼反应的效率。第一代催化剂就此诞生。该体系反应条件温和、易操作、成本低，被国际制药公司用于抗高血压药和治疗干眼病药物的工业化生产。

但他并未就此止步。考虑到该反应的催化剂用量较多，而工业化生产需要考虑成本问题，如何发展出更高效的催化剂成为新课题。于是，马大为团队争分夺秒地重复实验、分析、测试，最终开发出第二代催化体系。该体系的反应条件更温和，催化剂用量也更少。

乌尔曼—马氏反应突破了反应条件苛刻、普适性差等局限，被国际同行评价为“现代药物发现最常用的方法之一”，成为“每天都要用的反应”。至今，已有超2000项专利基于该反应设计合成路线。

在挑战反应极限之外，马大为还向有机化学的另一座高峰发起挑战——人工合成天然产物。天然产物是生物活性物质和实用药物的来源，但从自然界直接提取无法实现量产。天然产物的分子结构非常复杂，必须找到简便的合成方法。以曲贝替定为例，它是全球公认的最难制备的抗肿瘤药物之一。已有的全合成路线步骤复杂、成本昂贵，难以真正在制药工业中使用。

为此，马大为团队发展了一条高效、可产业化的合成路线，将总步骤缩短了三分之一，实现三个“最”——最高产率、最短步骤、最低成本。这一研究成果已应用于工业化生产，惠及全球数万名患者。他正在尝试将人工智能融入化学研究工作，运用智能技术辅助设计第三代铜催化剂配体。

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