在國家自然科學基金項目 (項目編号：21672148, 21472125)等資助下，上海師範大學資源化學教育部重點實驗室趙寶國課題組在仿生催化和有機小分子催化等領域中展開研究，提出和發展了“羰基催化”的新型催化模式，研究成果以“Carbonyl Catalysis Enables a Biomimetic Asymmetric Mannich Reaction”（羰基催化的策略實現仿生的不對稱曼尼希反應）為題，于6月29日在Science（《科學》）上發表論文。為此，宣傳部記者對趙寶國教授及其課題成員進行了專訪。
記者：首先，請您對發表在Science上的論文研究成果簡單介紹一下。
趙寶國：這次的研究成果，是在仿生催化和有機小分子催化等領域中展開的。仿生催化是向大自然學習、模拟生物酶的化學催化技術，它有利于實現從源頭減少污染，順應了綠色及可持續性發展戰略的需要，是催化學科的一種重要發展趨勢。本研究是基于輔酶維生素B6的仿生催化的工作,将維生素B6這一生物元素性地得到一系列手性的a,b-二氨酸酯類化合物。a,b-二氨酸是一類具有很高生物活性的重要化合物，如抗生素L應用于催化與合成的領域中。
在本研究中，我們基于維生素 B6核心骨架發展了軸手性N-甲基吡哆醛催化劑，并用羰基催化的策略實現了仿生的不對稱曼尼希反應。催化劑能像酶一樣在含水體系中催化甘氨酸酯對亞胺的不對稱加成，高活性、高選擇avendomycin和血小闆糖蛋白Ⅱb/Ⅲa受體拮抗劑Roxifiban中都含有手性a,b-二氨酸結構片斷，該研究工作為此類化合物的制備提供了一種高效的、綠色的合成方法。反應如酶催化過程類似，催化劑對兩個反應底物具有協同的雙重活化作用，因此表現出非常優秀的催化效果。
記者：這一研究成果有哪些重大突破？應用前景如何？
趙寶國：該研究工作的意義體現在兩個方面：其一是提出和實現了羰基催化的新催化模式，羰基催化有可能會帶來許多新的轉化和反應，是有機小分子催化領域中的一個重要進展；其二是在我們前期的工作基礎上，進一步拓展了輔酶維生素 B6核心骨架在不對稱催化領域中的應用，為把這一奇妙生物元素的強大催化功能在有機化學中發揮出來，打下了更為堅實的基礎，是仿生催化領域的一個重要進展。我覺得該研究和後續的工作将來對有機合成、精細化工、生物醫藥等領域會有應用價值。
記者：您能介紹一下課題組的成員嗎？
趙寶國：我們課題組現在有教授、副教授和講師各1名，在讀的聯合培養博士生研究生1名，碩士研究生13名。該研究工作共同第一作者陳劍鋒是我們課題組2015屆碩士畢業生，目前為中國科學院成都有機化學研究所的袁偉成研究員和我們學校聯合培養的博士研究生；另一位共同第一作者龔幸是我們課題組2016屆的碩士研究生。
記者：課題組在資源化學教育部重點實驗室中主要從事哪些方面的研究？
趙寶國：作為資源化學教育部重點實驗室的骨幹成員，我們課題組主要從事綠色化學方向的研究，發展綠色的合成方法。我們進行的仿生催化的研究就是為了發展像生物酶一樣的催化劑，使其具有環境友好、條件溫和、反應高效和産物選擇性好等特點，從而實現從源頭上減少和控制污染。
記者：你們課題組目前的研究狀況和未來的方向是怎樣的？
趙寶國：輔酶維生素B6在生物體内表現出強大的催化功能，能催化很多轉化，但其催化能力在有機化學中不僅沒有得到足夠的認識，更沒有得到發展。我們課題組一直緻力于基于維生素 B6核心骨架的仿生催化的研究。在前期的研究中，我們已經發展了多種手性吡哆醛/吡哆胺催化體系，實現了手性吡哆醛/吡哆胺催化仿生不對稱轉氨化，可以用于合成各種重要的手性氨基酸，這也是第一次實現的基于輔酶維生素B6核心骨架在仿生不對稱催化領域中的應用（Org. Lett. 2015, 17, 5784；J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 10730；Org. Lett. 2016, 18, 3658）。
該研究工作是我們在仿生催化研究領域中的繼續深入和延續。在今後的工作中，我們将重點從兩個方向展開：一方面繼續深入研究輔酶維生素B6骨架在仿生催化領域中的應用，把這一奇妙生物元素的強大催化功能在有機化學中發揮出來，更多地開花結果；另一方面，我們将繼續深入研究和發展“羰基催化”這一新催化模式，實現更多的新轉化，希望将其發展成為一個重要的基本催化模式。
記者：您認為此項科研成果的取得與哪些因素有關？
趙寶國：我覺得今天取得的一些科研上的成績離不開國家、上海市和上海師範大學的大力資助和支持。我2011年回國後，很快就得到了國家自然科學基金面上項目、教育部的“新世紀優秀人才支持計劃”、上海市教委的“特聘教授”人才項目、上海市科委的“浦江人才”和上海師範大學的人才啟動等經費和項目的支持，這些資助是我科研上的第一桶金。我們課題組是依托于我校生命與環境科學學院和資源化學教育部重點實驗室，學校和學院的領導都對我們的學科建設非常重視，為我開展工作提供了科研平台和寬松的學術環境。由于我們學科沒有博士點，我們的科研工作主要是由碩士研究生完成的，他們成為實驗室的科研主力軍，非常感謝他們的努力工作。另外，我也要感謝中國科學院成都有機化學研究所的袁偉成研究員給我們的支持，該研究工作共同第一作者陳劍鋒就是他和我聯合指導的博士研究生。最後，我要特别感謝培養我的幾位導師，他們是南京大學的徐建華教授、中國科學院上海有機化學研究所的丁奎嶺院士和美國科羅拉多州立大學的史一安教授，他們嚴謹的學術态度對我有深遠的影響；丁老師和史老師平時都總強調選題的高度、學術價值與應用潛力，他們對我科研方向的選擇有着潛移默化的影響。
記者：課題組是如何實現科研育人與教學育人相結合？
趙寶國：該研究工作是在培養研究生的過程中完成的。多名研究生都參與到課題的研究中，鍛煉了學生的動手能力，提高了他們發現問題和解決問題的本領，學會将理論知識與實際問題有效地結合。通過課題的開展，他們成長為動手能力強、理論基礎紮實、嚴謹、優秀的有機化學人才。
記者：作為參與此項課題研究的學生，有什麼感想？
陳同學：這篇文章的發表，趙老師付出了很多心血，從前期實驗，到後期投稿，無時不刻不奮戰在實驗室第一線，一起讨論實驗解決方案，核對實驗數據，修改文章稿件，經常工作到深夜。趙老師學術思維敏捷，他嚴謹的治學态度和深入細緻的工作作風給整個課題組奠定了一個積極向上的科研氛圍，多年來的辛勞耕耘，終于得到了回報。
李同學：趙老師為人和善，有空就會到實驗室詢問實驗情況，在我們遇到問題時，都會在第一時間一起商量解決問題。他科研思維新穎，一直緻力于為所從事的領域作出自己的貢獻。