杰克 · 鲍德温是著名的有机化学家,其创立的规则为天然产物的合成做出了巨大贡献。

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杰克 • 鲍德温(Jack Baldwin)曾直截了当地指出:化学就是创造出从未存在过的物质。鲍德温最负盛名的成就是制定了一套预测合成过程中原子(主要是碳)连接成环的可能性的规则,而环是许多生物分子和药物的结构特征。202014日,鲍德温与世长辞,享年81岁。

  1976年,鲍德温制定的规则(也称为鲍德温规则)公开发表,内容篇幅仅为三页。这套规则对于制药和农业化学工业的有机合成工艺至关重要,也是从化学的角度理解生物学的关键所在。他还热衷于探索大自然如何形成研究人员无法制造的化学物质,并因此产生了仿生合成理论:在实验室里利用自然原理来改进生物分子的生成。他特别喜欢挑战火星分子”——他用这一术语来称呼那些难以通过生物合成制造的天然产物。

  鲍德温对环兴趣浓厚,这促使他对β-内酰胺类抗生素(其中最著名的是青霉素)进行研究。鲍德温揭示了酶作用的机制,而这种酶作用可促进青霉素分子中心两个环的形成。后来,其他人发现,许多生物过程都涉及相关的酶的作用,包括人体对低含氧量这一状况的反应。

  鲍德温1938年出生于伦敦,后进入伦敦帝国理工学院攻读化学,并获得博士学位。他的导师德里克巴顿(Derek Barton)是构象分析的先驱,后来荣获诺贝尔奖。构象分析理论认为,分子的反应性可以预测其首选的三维形状。巴顿对鲍德温的事业影响深远。

  在帝国理工学院工作了四年之后,鲍德温到美国待了十多年。他先是任职于宾夕法尼亚州立大学,而后进入麻省理工学院(MIT)。MIT为鲍德温配备了一个才华横溢的年轻团队和最先进的仪器,这使得鲍德温的工作在那段时间极富成效。为了详细阐释原子在有机反应过程中的排列方式,他将理论和几何因素与结构信息结合起来。他的团队利用核磁共振和X射线晶体学等技术获得了这一结果。在MIT,他创造了一种仿生分子——当氧与铁结合时,这类分子就像血液中的血红蛋白一样,能够可逆地结合。

  1978年,鲍德温被聘请为英国牛津大学戴森佩林斯实验室的负责人。凭借自己的科学抱负以及为实验室配备的先进设备,鲍德温改变了有机化学在牛津大学的地位。他的许多学生后来成为世界各地的研究翘楚。他的实验室成果卓著,他也因此成为至少700篇论文的作者。1988年,他出任牛津大学分子科学中心的创始负责人,并在该职位上工作了10年。通过该中心的努力,牛津大学将物理学和生物科学联系起来。

  20世纪40年代,牛津大学的科学家在青霉素的提取、测试和结构分析方面发挥了开拓性作用,鲍德温也因此受到鼓舞。他试图从头开始制造这种药物。他尊重微生物生产分子的效率最优工艺流程——即使是在今天,大多数青霉素抗生素仍然是通过发酵工艺生产而成。他由此踏进了仿生合成领域。对于构造复杂多环结构的方法,他最喜欢采用的是模仿自然策略,构建一个相对简单、却极有可能仅需单一步骤的反应就能获得多个环的线性框架。他通过这种方法获得了许多火星分子,包括从海绵和稀有雨林植物中提取的独特生物碱。

  鲍德温很少有时间参加牛津大学的学术会议。如果参加的话,他会畅所欲言,在科学辩论中可能显得咄咄逼人。在其强势的领导风格背后,是他对待下级同事的慷慨大方。尽管他凭借自己的杰出成就获得了诸多荣誉,包括1997年的爵士头衔,但他仍然全身心投入研究工作,从未在那些大名鼎鼎的各类委员会中谋求一席之地。他积极投身于化学工业,并竭力捍卫化学工业在社会中的地位,并鼓励学生从事工业工作。

  资料来源Nature