从改进“乌尔曼反应”到攻关天然产物全合成:马大为执着寻找更优更惠的药物合成路径

药物合成中的"卡脖子"难题 在现代医药产业中,如何高效、经济地合成复杂活性分子,始终是全球科学界关注的关键问题。这不仅决定新药能否更快走向市场,也直接影响患者的用药成本与可及性。传统有机合成往往需要数十个步骤——步骤越多,废弃物越多——资源消耗和成本也随之增加。对结构复杂的抗癌药物而言,合成难度更是成倍上升。以抗癌药曲贝替定为例,其常规合成路线超过四十步,被称为"世界上最难合成的抗癌药物分子之一",价格高昂,令不少患者望而却步。 这种现实也促使马大为投身该方向。1989年博士毕业后,他做出一个在当时颇具风险的选择——放弃既有研究路径,转向有机化学与生命科学交叉的药物合成领域。彼时国内涉及的研究基础薄弱,人员紧缺,实验条件也不完善。但挑战反而成为动力。他从筹措经费、搭建实验室做起,逐步开展系统的药物合成研究。 突破性发现的诞生 1998年夏天,在抗肿瘤药物合成实验中,马大为发现一类氨基酸分子可提升乌尔曼反应效率。看似偶然的结果,背后是长期积累与细致观察。 乌尔曼反应由德国科学家于1901年提出,是构建碳碳键和碳杂键的经典方法,广泛用于化学与制药工程。但该反应通常需要当量铜参与,条件苛刻,适用范围有限。1995年,美国科学家发展了钯催化方法,适用性更强,却因钯金属昂贵而推高制药成本。马大为的思路为这一矛盾打开了新路径——以氨基酸分子作为催化体系的重要组成,在提高反应效率的同时降低成本。这一成果也让他在学术界崭露头角。 但他并未满足于此。为获得更高效、更经济的催化体系,他又持续攻关十余年。2015年,团队找到草酰二胺配体,首次实现芳基氯化物的高效碳杂键偶联反应。这一成果被学术界命名为"乌尔曼—马反应",如今已广泛用于新药研发与新材料创制,并被国际同行评价为"现代药物发现最常用的方法之一"。 从实验室到临床的价值转化 马大为的研究不仅回答了方法学问题,也面向现实需求。合成路线每减少一步,往往就意味着成本更下降,患者也更可能以可负担的价格用上关键药物。这种将科学问题与社会效益相连接的思路,贯穿了他的研究工作。 除了催化偶联反应,他也长期投入天然产物全合成与药物化学研究。从有机合成方法学基础研究,到萜类、生物碱等天然产物的全合成,再到针对特殊靶点和细胞凋亡过程的小分子调节剂发现,他的研究覆盖面广、落点明确。多方向并进,使他能够从不同角度优化药物合成路线,为临床提供更经济、更可行的解决方案。 长期坚持与创新精神 马大为的经历也展示了科研工作的真实面貌。他曾提到,科学探索往往是目标性坚持与偶然发现相互作用的结果。药物创新本质上伴随大量试错,需要面对"十年才出成果,甚至做了七八年最终失败、一切归零"的可能。正因如此,能否在不确定性中持续推进,往往决定能走多远。 如今,作为院士的马大为仍在寻找下一代"更高效、更便宜"的配体。他坦言,"哪怕再寻找十年,也许这辈子都不一定能找到,但不能轻言放弃,要始终有寻找难题答案的勇气"。对科学问题的执着、对患者需求的关注,构成了他研究工作的底色。

实验室的瓶瓶罐罐背后,是马大为们用多年时间推进的一段科学旅程。从基础薄弱到走向前沿,中国科学家用长期投入证明:核心技术突破没有捷径,靠的是持续积累与关键时刻的创新。当"乌尔曼—马反应"这样的中国方案不断进入全球研发体系、惠及更多患者,科学工作者的接力也在继续,为人类健康带来更多可能。