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金智超
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金智超,男,汉族,贵州大学教授。主要从事农药活性分子合成与评估,有机小分子催化,不对称合成方面研究。开创了手性N,O-杂缩酮、取代芳香化合物、轴手性杂环化合物等有机功能小分子不对称合成的新方法,设计、合成并筛选得到了20余种抑菌、抗病毒的农药活性化合物。以第一作者或通讯作者在国际知名期刊Angew. Chem. Int. Ed., ACS Cat., Chem. Sci.等发表科研论文20余篇。2020年9月当选“贵州省最美科技工作者”。

  金智超生长于河北,自2008年以来先后在天津、上海、新加坡等地攻读本科、硕士和博士学位,博士毕业后在新加坡从事了一年半的博士后研究工作,于2017年6月怀着对未来的无限憧憬与对祖国的深切思念,来到了人才相对稀缺的祖国西南大地上,入职贵州大学,期待着能够凭借自己的知识储备与刻苦努力,同国家和社会发展的重大需求相结合,在不久的将来能够干出一番顶天立地的壮美事业。

  贵州大学是贵州省高等院校的排头兵,也是贵州省唯一一所入选国家“双一流”建设的重点高校。在全校师生的共同努力与党和政府的大力帮扶下,贵州大学聚集着代表全省最高科研水平的师资和平台。

  自受聘贵州大学以来,金智超充分利用自己多年的知识储备与科研经验,与贵州大学绿色农药和农业生物工程教育部重点实验室和国家重点实验室培育基地的高水平优势平台紧密结合,坚持致力于新型绿色、高效农药及其先导化合物的设计,合成,及活性研究的原创性工作。

  贵州省拥有着全国首屈一指的绿水青山,地理位置得天独厚。如何有效的将贵州的绿水青山,变成真正的金山银山,是萦绕在在每一位贵州人民心间的殷切愿望。为了达成这样的美好愿望,无数科技工作者们奋战在科研一线,努力攻坚,携手广大贵州人民,在共同建设富强、美丽的新贵州的道路上播撒着辛勤的汗水。

  贵州是农业大省,粮食安全与农业生产的可持续性发展,是贵州省经济腾飞的基础,是将贵州的绿水青山建设成为金山银山过程中至关重要的环节。针对农业生产中遇到的重大科技难题,贵州大学科研团队的同事们与金智超紧密合作,共同探索,在解决科研难题、提高作物产量和推动农业发展的道路上,努力贡献着自己的一份力量。

  作物的健康生长与顺利增产,离不开农药的应用与发展。然而,传统农药中的多个品种,具有毒性高、残留多、选择性差的缺点,从而导致了对自然和生态环境的严重污染与对人们生命健康的重大威胁。因此,如何发展出低毒、低残留与选择性高的绿色、健康农药,是摆在无数科技工作者面前的重大难题。同时,对于高活性绿色农药的高效与高选择性合成,也是助推农药健康生产与应用的重要基础。

  三年以来,金智超和科研团队成员们坚持致力于发展高效、高选择性的合成方法,制备多重系列的农药活性功能分子,并通过对所制备的功能小分子抗菌、抗病毒活性的评估,筛选出具有较高农药应用前景的先导分子,并对部分活性分子的作用机制进行了初步的探索。对于其中的一些代表性研究成果举例说明如下:

  1.抗青枯菌的手性氮氧杂缩酮类化合物的研发

  青枯菌可引起作物叶片枯萎,从而导致多种农作物死亡。青枯菌广泛存在于温带、亚热带和热带地区,是引起农作物枯萎死亡的主要致病菌种之一,对农作物产量和质量,以及经济产值具有重大危害。噻菌铜和叶枯唑两种商品化的杀菌药物被广泛用来杀灭青枯菌从而防治其引起的多种作物的叶枯病。

  在手性抗菌剂的研发中,含氮唑类化合物是一类非常重要的活性化合物。由于手性唑类化合物的不同对映体之间的活性差异很大,因而商品化的手性唑类抗菌剂经常以纯光学体出售,例如S-咪唑菌酮、S-稻瘟酯等。然而,包含手性唑类化合物在内的手性抗菌剂结构多样,合成路线繁琐,制备难度较大,成本较高。因此,对于新型高效含氮唑类抗菌剂的开发,以及对于手性含氮唑类抗菌剂的高效、高选择性制备方法的研究,具有重要意义。

  金智超们通过高效且高选择性的合成方法,制备得到了一系列含有手性N,O-杂缩酮结构的螺环化合物,并对他们在抗青枯菌活性中的作用进行了考察评估。研究中金智超们发现了多个手性吲哚螺噁唑环化合物对于青枯菌具有优良的杀灭作用,其作用效果在相同浓度下明显高于商品化杀菌剂噻菌铜与叶枯唑。在制备这些手性吲哚螺噁唑环化合物的过程中,金智超们利用手性氮杂环卡宾(NHC)类小分子作为催化剂,开发了一种高效、高选择性的合成方法,使得金智超们能够以优秀的收率和立体选择性获得这类化合物。该工作已于近期作为热点论文(Hot Paper)发表在国际期刊Angew. Chem. Int. Ed. (2020, 59, 442)上,得到了国际同行的广泛关注。

  2.环戊烷骈吡啶类抗菌剂的研发

  植物致病细菌种类繁多,这些细菌可导致多种农作物产生不同类型的疾病,并最终导致植株死亡,农作物减产,从而对国民经济产生负面影响。例如,水稻白叶枯病菌是一种广泛分布于全国各地的植物病害细菌,可侵染栽培稻、野生稻、李氏禾、茭白等禾本科植物,并导致植株叶片最终变灰白而枯死,从而使得多种粮食作物大量减产而引起国民经济受损。柑橘溃疡病菌可侵染芸香科柑橘属、枳属和金柑属植物,在中国东南部地区多有发现。它可导致相关植物病害发生在叶、小枝、刺、老枝和果实上,引起落果和落叶。猕猴桃溃疡病是一种严重威胁猕猴桃生产的毁灭性细菌性病害,被列为全国森林植物检疫对象。此病来势凶猛,流行年份致使全园濒于毁灭,造成重大经济损失。因此,对这些细菌性病害的防控是关系到农业经济发展的重要环节。

  这些植物致病细菌对于不同种类的抗菌药物往往表现出不同程度的敏感与耐受程度,因此,对于相对“广谱”且高效的抗植物致病菌药物的研发对于农业生产具有重要意义。

  基于金智超们课题组的科研工作,金智超们开发了一系列具有潜在抗菌活性的环戊烷骈吡啶类化合物,并对此类化合物在抑制水稻白叶枯病菌、柑橘溃疡病菌以及猕猴桃溃疡病菌活性中的作用进行评估。在评估中,金智超们以商品药叶枯唑作为评价抗水稻白叶枯细菌的对照药,以商品药噻菌铜作为抗柑橘溃疡病菌和猕猴桃溃疡病菌的对照药。

  评估结果显示,金智超们开发的两个化合物表现出良好的抗水稻白叶枯病菌活性,四个化合物表现出良好的抗柑橘溃疡病菌活性,六个化合物表现出优异的抗猕猴桃溃疡病菌活性。在这之中,一种化合物同时表现出优良的抗水稻白叶枯和柑橘溃疡病菌活性;两种化合物同时表现出优良的抗柑橘和猕猴桃溃疡病菌活性。这些结果为金智超们后续对植物广谱抗菌剂的研发奠定了坚实的基础。

  对于这类环戊烷骈吡啶化合物的制备,金智超们开发出了一种独特的操作简单、成本低廉的高效合成方法。金智超们用常见的无机碱氢氧化钠作为催化剂,以“攻-受一体”的三元环酯类化合物和不饱和磺酰亚胺作为反应原料,通过一锅法即可以优秀的收率和较好的非对映选择性合成所需化合物。

  此外,对于农药、医药小分子等精细化学品的高效、低污染、高选择性的精准合成,是摆在科研工作者面前的首要任务。申请人在近年来经过多方面探索,成功研发了针对多种具有潜在生物活性和药用价值的手性功能小分子的高效合成方法。在金智超们所开发的合成方法之中,金智超们以高效、无毒、易降解的NHC、叔胺、叔膦等有机小分子化合物为反应的催化剂,大大降低反应残留物对环境的污染与破坏。同时,金智超们最大限度地提升了各种反应的原料转化率与原子经济性,有效降低了反应过程中副产物的生成与有害原料的残留。

  在金智超团队科研工作有序推进的同时,作为一名高校教师,金智超还投入了大量精力于教学工作之中,努力为贵州乃至全国培养出多个行业中各个级别的合格人才。三年以来,金智超作为主授教师,积极承担并完成了贵州大学药学院与化工学院多个班级的本科生《药物分析》、《创新性实验设计》等课程。同时,作为主授教师,又承担了贵州大学精细化工研究开发中心研究生的多门课程,如《专业英语》、《有机立体化学》、《有机波谱分析》、《合成设计实验》、《高等有机合成》等等,累计300余学时。

  在金智超和团队成员的共同努力下,金智超们的成果产出不断,也得到了同行专家们的广泛认可。金智超本人也因此获得了国家自然科学基金的两个项目支持,分别于2018年度获批国家自然科学基金青年项目和2019年度获批国家自然科学基金地区项目。科研经费的大力支持,为金智超们后续科研工作的顺利进行提供了坚实的基础与保障。更重要的是,同行专家们的广泛认可,使金智超们在今后科研道路上的探索中信心倍增。

  在今后的科研工作中,金智超仍然坚持与以解决农业、化工生产中的重大科学难题为目标,以潜心科研与教学为己任,在贵州大学绿色农药和农业生物工程教育部重点实验室和国家重点实验室培育基地的高水平科研平台的支持下,积极探索科研与社会生产需求的结合方法,努力使得科研成果不断向实践应用中转化,为助推社会和经济的发展与提高尽到自己的一份力量!

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