有机合成化学

我们的团队通常对开发对环境友好的新催化反应感兴趣。在过去的十年中，使用小有机分子的催化方法取得了惊人的进展。我们的团队通过展示手性胍作为一般Brønsted碱催化剂的使用，为这一领域做出了贡献。我们还展示了使用简单、廉价、市售的有机染料作为光催化剂。

合作者：

Prof. Richard Wong Ming Wah (NUS)

Prof. Hajime Hirao (CityU, Hong Kong)

Prof. Kuo-Wei Huang (KAUST)

Dr. Richmond Lee (University of Wollongong)

Dr. Kee Choon Wee (NTU, ICES A*STAR)

相转移催化剂

众所周知，相转移催化(PTC)可以提高产量，减少循环时间，消除危险/昂贵的试剂并减少溶剂的使用。它操作简单，在工业过程中进行大规模制备的可能性很大。第一次成功的工业应用是在1984年，由默克公司在手性相转移甲基化反应中使用Cinchonidium作为催化剂。手性相转移催化的最新和最令人兴奋的革命是Maruoka报道的季铵催化剂，它的应用范围广泛。我们开发了一类新的PTC催化剂，并将其命名为Pentanidiums，它们是文献中未报道的新化学实体。这些催化剂制备简单，步骤短。它也适用于许多修饰反应，并可能用于显著范围的温和反应。我们也热衷于开发PTC反应的新概念。

出版物:

• L. Zong, X. Ban, C.W. Kee, C.-H. Tan,  Catalytic Enantioselective Alkylation of Sulfenate Anions to Chiral Heterocyclic Sulfoxides Using Halogenated Pentanidiums, Angewandte Chemie International Edition, 2014, 53, 11849 – 11853.
• Y. Yang, F. Moinodeen, W. Chin, T. Ma, Z. Jiang, C.-H. Tan, Phase Transfer Pentanidium-Catalyzed Enantioselective α-Hydroxylation of Oxindole with Molecular Oxygen, Organic Letters, 2012, 14, 4762–4765.
• T. Ma, X. Fu, C. W. Kee, L. Zong, Y.  Pan, K.-W. Huang, C.-H. Tan, Pentanidium catalyzed enantioselective phase transfer conjugate addition reactions, Journal of the American Chemical Society, 2011, 133, 2828–2831.
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卤键催化

卤素键(XB)是卤素原子(X)作为路易斯酸和电子供体作为路易斯碱之间的非共价相互作用。这种非共价相互作用影响了需要控制分子间识别和自组装过程的研究领域。特别是，它在晶体工程和超分子化学中得到了应用。我们最近报道了用双齿双氢咪唑作为催化剂，卤素键诱导氢转移到Hantzsch酯的C=N键.

出版物:

• X. Zhang, J. Ren, S. M. Tan, D. Tan, R. Lee, C.-H. Tan, Enantioconvergent Halogenophilic Nucleophilic Substitution (SN2X) Reaction, Science, 2019, 363, 400 – 404.
• L. Zong, S. Du, K. F. Chin, C. Wang, C.-H. Tan, Enantioselective Synthesis of Quaternary Carbon Stereocenters: Addition of 3-Substituted Oxindoles to Vinyl Sulfone Catalysed with Pentanidiums, Angewandte Chemie International Edition, 2015, 54, 9390 – 9393. 
• W. He, Y. Ge, C.-H. Tan, Halogen-Bonding-Induced Hydrogen Transfer to C=N Bond with Hantzsch Ester, Organic Letters, 2014, 16, 3244 – 3247.
• X. Zhang and C.-H. Tan, SN2 and SN2X Reactions at Tertiary Carbon Centers, Chem, 2021, 7, 1451–1486. 
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离子对催化剂

使用手性阳离子和无机盐(如氢氧化物和碳酸盐)的相转移反应只是手性阳离子-离子配对催化反应的一个子集。我们报道了两个使用手性双胍离子对催化剂的反应;它们分别与两种不同的有机金属阴离子——高锰酸盐和钨酸盐配对。离子对催化烯烃不对称氧化反应和亚砜化反应。在这种新的催化模式中，有证据表明，速率加速主要归因于通过吸引的正负离子相互作用来稳定过渡态，而不是提高在有机溶剂中的溶解度

出版物:

• L. Zong, C. Wang, X. Ye, C.-H. Tan, Bisguanidinium Dinuclear Oxodiperoxomolybdosulfate [(μ2-SO4)Mo2O2(μ2-O2)2(O2)2]  Ion-Pair: Characterization and      Application in Asymmetric Sulfoxidation,  Nature Communications, 2016, 7, 13455.
• L. Zong, C.-H Tan, Phase Transfer and      Ion Pairing Catalysis of Pentanidiums and Bisguanidiniums, Accounts of Chemical Research, 2017, 50, 842 – 856.
• X. Ye, A. M. P. Moeljadi, K. F. Chin, H. Hirao, L. Zong, C.-H. Tan, Bisguanidinium Diphosphatobisperoxotungstate Ion-pair Catalyzed Enantioselective Sulfoxidation, Angewandte Chemie International Edition, 2016, 55, 7101 – 7105
• C. Wang, L. Zong, C.-H. Tan, Enantioselective Oxidation of Alkenes with Potassium Permanganate Catalyzed by Chiral Dicationic Bisguanidinium, , Journal of the American Chemical Society, 2015, 137, 10677 – 10682 (Highlighted by ACS Select Virtual Issue on Organocatalysis).
• X. Ye and C.-H. Tan, Enantioselective Ion-Pair Catalysis Directed by Chiral Cation and Transition Metal, Chemical Science, 2021, 12, 533 – 539. 
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机器人辅助有机合成4/7

电装机械臂自动进行化学反应,并在GCMS上分析样品。

视频链接: https://www.youtube.com/watch?v=mkXN7RIrHY0

Brønsted碱催化反应5/7

手性胍已成为许多不对称反应中重要的有机催化剂。我们已经开发了双环胍和胍作为广泛反应的催化剂，如Diels-Alder反应、质子化反应、Mannich反应、脱羧反应、Michael反应和胺化反应。

出版物:

• H. Liu, D. Leow, C.-H. Tan, Enantioselective synthesis of chiral allenes by guanidine-catalyzed isomerization of alkynes, Journal of the American Chemical Society, 2009, 131, 7212–7213.
• D. Leow and C.-H. Tan, Chiral guanidines catalyzed enantioselective reactions, Chemistry - An Asian Journal, 2009, 4, 488–507.
• D. Leow, S. Lin, S. K. Chittimalla, X. Fu and C.-H. Tan, Enantioselective protonations catalyzed by chiral bicyclic guanidine, Angewandte Chemie International Edition English, 2008, 47, 5641–5645.
• J. Shen, T. T. Nguyen, Y.-P. Goh, W. Ye, X. Fu, J. Xu and C.-H. Tan, Chiral bicyclic guanidine catalyzed enantioselective reactions of anthrones. Journal of the American Chemical Society, 2006, 128, 13692–13693.
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有机染料催化光反应6/7

结果表明，有机染料孟加拉玫瑰可作为可见光催化剂用于1,3-二羰基化合物与TEMPO之间的α-氧化胺化反应和交叉脱氢反应。

出版物:

• C. W. Kee, C.-H. Tan, Organic Dye Photoredox Catalyzed C-H Bromination Reaction Using Visible Light, Asian Journal of Organic Chemistry, 2014, 3, 536 – 544.
• Y. Pan, S. Wang, C. W. Kee, E. Dubuisson, K. P. Loh, and C.-H. Tan, Rose Bengal and Graphene Oxide: Oxidative C-H functionalization of tertiary amines using visible Light, Green Chemistry, 2011, 13, 3341–3344.
• Y. Pan, C. W. Kee, L. Chen and C.-H. Tan, Dehydrogenative coupling reactions catalyzed by Rose Bengal using visible light irradiation, Green Chemistry, 2011, 13, 2682–2685.
• H. Liu, W. Feng, Y. Zhao, D. Leow, Y. Pan, C.-H. Tan, Organic dye photocatalyzed α-oxyamination through irradiation with visible light, Green Chemistry, 2010, 12, 953 – 956

其他

我们的实验室还对使用亲核碱、使用分子氧的环境友好催化系统、使用酶辅助因子(黄素作为催化剂)的仿生反应和碘苯催化反应的方法进行了初步研究。

生物化学

新型酰肼树状大分子作为瞬时细胞间连接体1/5

具有仿生细胞-细胞和细胞-基质相互作用的三维(3D)组织工程结构在再生医学中很有用。在细胞密集和缺乏基质的内部器官组织中，细胞通过细胞间相互作用相互支持，并由细胞分泌的少量细胞外基质(ECM)补充。我们感兴趣的是用聚合材料直接而短暂地连接细胞，以促进细胞间的相互作用和聚集。我们认为这种连接物是由无毒的低分子量聚乙烯亚胺(PEI)骨架与多个肼基团偶联而成，可以通过在化学修饰的细胞表面糖蛋白上的醛柄反应在短时间内聚集细胞。如果培养成功，细胞聚集体中的细胞会增殖并保持3D细胞形态的皮质肌动蛋白分布，而非聚集体的细胞则会在较长时间的悬浮培养后死亡。随着时间的推移，聚集体将失去可区分的细胞-细胞边界，ECM纤维在细胞周围变得可见，而聚合物材料将从细胞表面消失。瞬时细胞间聚合物连接体可用于形成3D细胞和组织结构，而无需大量生物材料或广泛的工程ECM网络，可用于各种应用。

合作者：  

• Professor Hanry Yu (Yong Loo Lin School of Medicine, NUS)

出版物:

• B. Nugraha, X. Hong, X. Mo, L. Tan, W. Zhang, P.-M. Chan, C. H. Kang, Y. Wang, L. T. Beng, W. Sung, D. Choudhury, J. M. Rubens, M. McMillian, J. Silva, S. Dallas, C.-H. Tan, Z. Yue, Hanry      Yu, Galactosylated cellulosic sponge for multi-well drug safety testing,      Biomaterials, 2011, 32, 6982–6994.
• X. Mo, Q. Li, L. Wai Y. L., B. Zheng C. H. Kang, B. Nugraha, Z. Yue, R. R. Jia, H. X. Fu, D. Choudhury, T. Arooz, J. Yan, C. T. Lim, S. Shen, C.-H. Tan, Hanry Yu, Rapid construction of mechanically-confined multi-cellular structures using dendrimeric intercellular linker, Biomaterials, 2010, 31, 7455 – 7467.
• D. Q. Zhao, Z.L. Yue, S. M. Ong, Y.C. Toh, Z.Y. Jiang, C.-H Tan, J.P. Chen and H. Yu, Novel hydrazide dendrimer as transient inter-cellular linker, Biomaterials, 2008, 29, 3693–3702.
• S.M. Ong, L. He, N.T.T. Linh, Y.H. Tee, T. Arooz, G.P. Tang, C.H. Tan and Yu H. Transient inter-cellular polymeric linker. Biomaterials, 2007, 28, 3656–3667.
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慢硫化氢供体的设计与合成2/5

硫化氢(H2S)作为一种重要的生物气体介质，近年来得到了许多有见地的研究。H2S释放化合物的使用引起了人们的广泛关注，因为它们可以在广泛的细胞信号传导过程中发挥关键作用。其中一些作用在抗炎和抗肿瘤作用、精确离子通道调节、心血管保护和抗氧化方面具有潜在的利用价值。具有长时间释放H2S能力的化合物已被证明对我们理解这种气体的生理和病理生理作用非常有用。我们是第一个开发出缓释硫化氢供体的公司，GYY4137在体外和体内都被证明是有效的。这种药物现在在全球30多家化学公司销售。我们的兴趣集中在H2S的生理和生物化学，H2S抑制剂或H2S供体在动物疾病模型中的作用，并专注于H2S治疗利用的潜在选择。

合作者：

• Professor Phillip Moore (Executive Director of NUS Graduate School of Integrative Sciences and Engineering)
• Associate Prof. Jayaraman Sivaraman (Department of Biological Sciences, NUS)
• Associate Prof. Brian Dymock (Department of Pharmacy, NUS)
• Associate Prof. Deng Lihwen (Department of Biochemistry, NUS)
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出版物:

• Z.-W. Lee, X.-Y. Teo, Evon Y.-W. Tay, C.-H. Tan, T. Hagen, P. K. Moore, L.-W. Deng, Utilizing hydrogen sulfide      as a novel anti-cancer agent by targeting cancer glycolysis and pH imbalance, 2014, British Journal of Pharmacology, 2014, 171, 4322 – 4336.
• Z. Liu, Y. Han, L. Li, H. Lu, X. Li, M. Shirhan, M. T. Peh, L. Xie, Y. Tang, S. Zhou, X. Wang, Q. Chen, W. Dai, C.-H. Tan, P. K. Moore, Y. Ji, The hydrogen sulfide donor, GYY4137, exhibits anti-atherosclerotic activity in high fat fed apolipoprotein E-/- knockout mice, British Journal of Pharmacology, 2013, 169, 1795–1809.
• Z. W. Lee, J. Zhou, C.-S. Chen, Y. Zhao, C.-H. Tan, Ling Li, P. K. Moore, L.-W. Deng, The slow-releasing hydrogen sulfide donor, GYY4137, exhibits novel anti-cancer effects in vitro and in vivo, PLoS ONE, 2011, 6, e21077.
• L. Li, M. Whiteman, Y. Y. Guan, K. L. Neo, Y. Cheng, S. W. L, Y. Zhao, R. Baskar, C.-H. Tan and P. K. Moore, Characterisation of a novel, water soluble hydrogen sulfide releasing molecule (GYY4137): new insights into the biology of hydrogen sulphide, Circulation, 2008, 117, 2351–2360.
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更多关于 GYY4137:

GYY4137于2006年4月28日由TCH实验室的硕士研究生Guan Yanyi女士首次合成。Guan女士在她的第四本笔记本的137页上记录了这一点。GYY4137是关女士和Tan教授设计和合成的一系列化合物之一。随后，他们被送到Moore教授那里，作为一种缓慢的H2S释放剂进行评估。

新型¹¹C放射性标签方法3/5

今天的临床医生利用广泛的工具和信息来帮助治疗、诊断和评估疾病。其中一种信息工具是正电子发射断层扫描(PET)，它可以使用短寿命的正电子发射分子探针(放射性示踪剂)实时提供体内代谢、生化和生理功能的可视化和定量测量。然而，迄今为止，由于放射性示踪剂所需的严格标准和放射性示踪剂的制备过程相对复杂，可供临床研究或研究的放射性配体数量有限。我们的目标是开发一个技术平台(通过化学方法和仪器工程)，以提高放射性标记效率，加快开发新的或现有的PET成像探针。具体而言，将开发一种基于胍基的通用[¹¹C]CO2固定策略，以推进[¹¹C]CO2标记技术，扩大可放射性标记的分子范围，并增加可用于PET研究的放射性示踪剂组合。

合作者：

• Prof Christer Hallidin (Visiting Professor in Lee Kong Chian School of Medicine, NTU; Full Professor in Karolinska Institute)
• Dr. Lim Yee Hwee (Institute of Chemical and Engineering Sciences, A*STAR)
• Assistant Prof. Kang Yuejun (School of Chemical and Biomedical Engineering, NTU) 
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用于脱盐膜的人工合成水通道4/5

出版物:

• M.-Y. Jin, Y. Liao, Y. Lin, C.-H. Tan, R. Wang, Development of Highly-Efficient      ZIF-8@PDMS/PVDF Nanofibrous Composite Membrane for Phenol Removal in Aqueous-Aqueous Membrane Extractive Process, Journal of Membrane Science, 2018, 568, 121 - 133. 
• Q. Li, X. Li, L. Ning, C.-H. Tan, Y. Mu, R. Wang, Hyperfast water transport through biomimetic nanochannels from peptide-attached (pR)-pillar[5]arene, Small, 2019, 15, 1804678.
• Y. Yang, Y. Li, Q. Lin, Y.-N. Wang, C.-H. Tan, R. Wang, Rapid co-deposition of graphene oxide incorporated metal-phenolic network/piperazine followed by crosslinking for high flux nanofiltration membrane, Journal of Membrane Science, 2019, 588, 117203 - 117212. 
• Y. Yang, Y. Li, K. Goh, C.-H. Tan, R. Wang, Liposomes-assisted fabrication of high performance thin film composite nanofiltration membrane, Journal of Membrane Science, 2021, accepted. 

通过将人工水道与纳米管结构结合，可以形成合成膜。与使用水通道蛋白的膜相比，合成水通道具有稳定性高、可控性好、成本低、生产可扩展性强、能够以可扩展的方式固定在膜状支架上等潜在优势。

合作者:

• Prof Wang Rong (Chair, School of Civil and Environmental Engineering, NTU)
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新一代抗生素膜药物的发展5/5

细菌病原体通过细胞间通信(也称为群体感应)和c-di-GMP信号传导协调群体运动和生物膜形成等社会行为。生物膜一旦形成，就极难根除。针对这些调控机制将使我们能够开发下一代抗生素膜药物。

合作者:

• Dr Thomas Nielsen, University of Copenhagen
• Prof Michael Givskov SCELSE (Singapore Centre on Environmental Life Sciences Engineering), NTU
• Asst Prof Yang Liang SCELSE, NTU

出版物: 

• J. Fong, M. Yuan, T. H. Jakobsen, D. Santos, M. M. Salido, S. L. Chua, L. Yang, C.-H. Tan, T. E. Nielsen, M. Givsgov, Disulfide bond-containing ajoene analogs as novel quorum sensing inhibitors of Pseudomonas aeruginosa, 2017, Journal of Medicinal Chemistry, 2017, 60, 215 - 227. 
• Y. Liang, D. Zeng, X. Huang, L. Chan, C.      Mei, P. Feng, C.-H. Tan, T. Chen, Cancer-targeted Design of Bioresponsive Prodrug with Enhanced Cellular Uptake for Precise Cancer Therapy, Drug      Delivery, 2018, 25, 1350-1361. 
• M. Yuan, S. L. Chua, Y. Liu, D. I.      Drautz-Moses, J. K. H. Yam, T. T. Aung, R. W. Beuerman, M. M. S. Salido, S. C. Scjister, C.-H. Tan, M. Givskov, K. Yang, T. E. Nielsen, Repurposing the anti-cancer drug cisplatin as an effective Pseudomonas aeruginosa infected control agent, Beilstein Journal of Organic Chemistry, 2018, 14, 3059 - 3069. 
• J. Fong, K. T. Mortensen, A. Nørskov, K. Qvortrup, L. Yang, C.-H. Tan, T. E. Nielsen, M. Givskov, Itaconimides as Novel Quorum Sensing Inhibitors of Pseudomonas areuginosa, Frontiers in Cellular and Infection Microbiology,  2019, 8, 443.