中国第一位化学博士赵承嘏的博士论文
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Tsan Quo Chou（1885-1966）
（药物化学家）
赵承嘏(1885—1966)，男，江苏江阴人。中国植物化学和现代药物研究的开拓者和奠基人，原国立北平研究院药物研究所创始人，中国科学院上海药物研究所首任所长。首批中国科学院数理化学部学部委员。
1914年，赵承嘏获瑞士日内瓦大学博士学位，是我国第一位化学博士，之后留校任教两年，成为在欧洲大学讲授科学（Science）课程的第一位中国人。
2015年，赵承嘏先生诞辰130周年，中国科学院上海药物所专门组织团队进行“赵承嘏学术思想和科学精神的研究”，经由日内瓦大学的档案馆, 获得了赵承嘏先生的博士论文复印件，由中科院上海药物所李序文研究员翻译，柳红研究员校对，蒋华良院士撰文导读。
赵承嘏先生是我国第一个从事有机合成和天然产物全合成工作的科学家。这篇博士论文无论是对现代科学研究，还是对研究现代中国科技的发展历史，均具有重要的参考和史料价值。
导读
赵承嘏(1885—1966)，男，江苏江阴人。1910年获曼彻斯特大学硕士学位， 1914年获瑞士日内瓦大学博士学位。中国用现代科学技术研究和开发中草药的先驱者，中国科学院上海药物研究所创始人、第一任所长，1955年当选中国科学院学部委员（现称院士）。关于赵承嘏先生的生平、求学经历和学术贡献，我们已经在《中国现代药物研究的开拓者—赵承嘏先生》一文中作了详细介绍（见《中国科学：生命科学（中文版）》2016, 46: 1）。今天，借赵承嘏先生博士论文（中文版）发布之际，谈一些感想。
赵先生105年前即在日内瓦大学获得博士学位，是我国第一位化学博士，为我国的药学事业和天然产物的发展作出了奠基性和开创性贡献。赵先生回国后在南京高等师范学校（南京大学前身）、协和医学院、国立北平研究院药物研究和中国科学院上海药物研究所工作期间，独自开展研究工作，直到去世当天的上午还亲自在实验室做实验。他平时几乎不与他人交流自己的留学经历，他的博士论文到底做了什么研究一直是个谜。2015年，赵先生诞辰130周年，上海药物所专门组织团队进行“赵承嘏学术思想和科学精神的研究”，我任研究组组长，请上海药物所毕业生、当时在日内瓦大学留学的周率真查阅了日内瓦大学的档案馆, 获得了赵承嘏先生的博士论文复印件，终于知道赵先生博士研究工作是天然产物紫堇碱（即延胡素甲素）的全合成，这样算来，赵先生是我国第一个从事有机合成和天然产物全合成工作的科学家。
赵先生的博士论文是用法文写的，我不懂法语，专门请我所留法回国工作的李序文博士翻译了赵先生的博士论文，并请精通有机合成的药物化学家柳红研究员作了校对。读完赵先生的博士论文，我感慨万千，心情久久不能平静，为赵先生深厚的有机合成功底、创新的研究思路和精巧的合成设计方法所折服。这篇博士论文无论是对现代科学研究，还是对研究现代中国科技的发展历史，均具有重要的参考价值。我当即与科学出版社联系，希望在获得日内瓦大学版权授权的情况下出版赵先生的博士论文，并以此为契机，相继出版对我国科技事业发展作出重大贡献的老一辈科学家（例如两弹一星功臣）的博士论文，以对我辈和更年轻科技工作者有所启示。科学出版社编辑说，赵先生的博士论文“太薄”（法语印刷版仅54页9600多字，中文翻译稿也只有13000多字），达不到出版的要求。无奈之余，我请BioArt发布这篇“薄薄的”中国第一位化学博士的博士论文。
赵先生的博士论文虽然很薄，但内涵丰富。赵先生的导师为著名有机化学家Amé Pictet，1911年Pictet与学生Theodor Spengler发展了β-芳基乙胺在酸性条件下与羰基化合物（如醛）缩合再环化为1,2,3,4-四氢异喹啉的反应，这是有机化学领域著名的人名反应—Pictet-Spengler反应（简称PS反应）（Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1911, 44, 2030），至今依然被广泛应用于药物和天然产物合成。赵先生1912年跟随Pictet攻读博士学位期间，就用PS反应首次完成了天然产物紫堇碱的全合成，说明他善于将他人最新研究成果应用于自己了研究中。大家可以从他的博士论文中看到，赵先生科研思路缜密，将各种问题分析透彻后，再下手进行试验研究。
赵先生博士论文研究工作具有独创性。PS反应发现后，首先想到的应用是合成著名天然产物小檗碱及其衍生物四氢小檗碱（坎那定）。紫堇碱即是赵先生回国在协和医学院和国立北平药物研究所工作期间从中药延胡索中提取得到的天然产物延胡索甲素，与小檗碱的结构很类似（赵先生的博士论文中也提到了）。1911年，Pictet和他另一位学生Gams确实应用PS反应合成了小檗碱和四氢小檗碱（Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1911, 44, 2480），赵先生在英国曼彻斯特大学留学时的导师William Henry Perkin, Jr和师弟Robert Robinson（1947年获得诺贝尔化学奖）曾在一篇综述（J. Chem. Soc., Trans. 1912, 101：262）中称赞这是一个brilliant合成方法。1929年，杜克大学Johannes S. Buck和Rose M. Davis发现Perkin和Robinson合成方法最终没有得到小檗碱和四氢小檗碱（J. Am. Chem. Soc. 1930, 52：660）。赵先生在博士论文中提到了Perkin和Robinson合成小檗碱和四氢小檗碱的合成方法，但没有照搬他们的合成方法，而是改变了反应试剂（如将甲醛改为乙醛）和反应条件。后来证明赵先生的合成方法是正确的，不仅获得了紫堇碱的目标化合物，而且确定了天然紫堇碱的正确结构（在此之前紫堇碱的结构有争议），或许他才是实现小檗碱类天然产物全合成的第一人。此外，赵先生在合成紫堇碱过程中，也进行了四氢罂粟碱与甲缩醛的缩合反应，获得去甲基-克拉立定，与时任日内瓦大学诊疗实验室主任A. Mayou的学生M. A. T. Aftandilian合作，测定了去甲基-克拉立定在青蛙、豚鼠和兔子上的生理活性。这或许为赵先生后来去法国罗克药厂工作以及回国后毕生从事天然药物研究奠定了基础。
1928年赵先生在协和医学院和国立北京研究院药物所工作期间，开展中药延胡索的植物化学研究，并企图从中发现镇痛药物，陆续提取出13种延胡索素, 用“甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、庚……”来表示，其中延胡索甲素即为其博士论文合成的紫堇碱，1947年，赵先生在总结国立北平研究院药物研究所近10年工作时，专门提及延胡索庚素和辛素上海有机所黄鸣龙先生在德国留学时也分离到。1920年代，由于化学分析技术的缺乏，根本没有波普解析和核磁共振技术帮助解析结构，天然产物结构鉴定是非常困难的事情，有时需要全合成或合成模型化合物来解决这一问题。赵先生研究了延胡索和其他几十种药用植物的天然产物，我一直不理解他是如何解决天然物结构解析的，读了他的博士论文，终于明白，深厚的有机合成功底是他解决这一问题的法宝。
最后，我想说的是，上世纪初到1940年代，我国在欧美留学的学生数量不多，但大多数学业精湛，具有家国情怀，学成归国后，不计个人得失，为中国的科技事业发展作出了重要贡献。另一方面，1920年代之前，科学的中心在欧洲，博士生培养的模式也值得我们借鉴，注重科学问题的解决，而非一味追求论文的发表。博士论文也不像现在这样追求“厚度”，而是注重科学的深度和内涵。例如，赵先生合成紫堇碱的PS反应，目前依然应用于有机合成、特别是药物合成，连目前药物研究最前沿的技术之一DNA编码库的合成也经常使用PS反应。PS反应机制的研究也有新的发展，中国科学院上海有机化学研究所的游书力研究员和郑超副研究员团队综合利用理论计算和实验研究的方法提出了关于Pictet–Spengler反应的统一机理，拓展了PS反应的应用范围。
蒋华良（中国科学院上海药物研究所）
2019年12月13日
论文原文
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