化學(xué)可以是綠色的
瀏覽次數(shù): 342 發(fā)布時(shí)間:2017-08-16 10:32:22 發(fā)布人:editor
化學(xué)可以是綠色的

圖說:丁奎嶺(右)再忙也提醒自己不能離開科研和教學(xué)第一線
在多數(shù)人印象中,化學(xué)家的工作就是反復(fù)做實(shí)驗(yàn),處理反應(yīng),分離產(chǎn)物,和形形色色的玻璃容器打交道……但要向普通人解釋清楚研究的是什么東西,卻是件很費(fèi)力的事。中科院上海有機(jī)所所長丁奎嶺從15歲考入鄭州大學(xué)化學(xué)系那年起,就和化學(xué)打了30多年交道。近20年,他一直致力于手性催化研究,他為化學(xué)“正名”——化學(xué)不僅可以是綠色的,而且研究成果能惠及我們每一個(gè)人。
挑戰(zhàn)手性催化難題,追尋綠色化學(xué)夢
啥叫手性?丁奎嶺說,手性就像人的兩只手,看似一樣,可是在空間排布上卻是不一樣的。而人體內(nèi)存在很多手性物質(zhì),比如糖是右旋、氨基酸是左旋的。而在手性的重要性未被人們認(rèn)識清楚以前,服用的藥物可能是具有左與右兩種手性的混合物,但治療疾病或許只需要其中一種,而另一種可能無效甚至有害。“合成化學(xué)是創(chuàng)造新物質(zhì)最重要的手段之一,我們要研究的手性催化合成,就是按照我們所需要的手性方向,進(jìn)行定向地合成, 是具有安全、高效、環(huán)保的綠色化學(xué)”。
丁奎嶺帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)聚焦手性催化領(lǐng)域的研究,針對手性催化劑負(fù)載化中存在的難題,在國際上首次提出了手性催化劑的“自負(fù)載”概念,實(shí)現(xiàn)了多個(gè)非均相不對稱催化反應(yīng)的高選擇性、高活性以及簡單回收和再利用。他的基于雙金屬協(xié)同催化理念發(fā)展的手性催化劑技術(shù),已轉(zhuǎn)讓給精細(xì)化工企業(yè),使得這家企業(yè)由原來生產(chǎn)一噸產(chǎn)品要用20多公斤催化劑降至不到1公斤,目前已經(jīng)完成了千噸級技術(shù)的應(yīng)用。
丁奎嶺還密切關(guān)注二氧化碳溫室氣體再利用這一全球性問題。憑借多年來在手性催化氫化方面積累的研究基礎(chǔ),利用新型的金屬有機(jī)催化劑,在溫和條件下實(shí)現(xiàn)了將二氧化碳作為碳資源,化學(xué)轉(zhuǎn)化制備碳酸乙烯酯、甲醇、乙二醇、二甲基甲酰胺等常用化工原料和溶劑,為二氧化碳的化學(xué)利用等提供了全新的解決方案,實(shí)現(xiàn)“綠色化學(xué)”。
瞄準(zhǔn)目標(biāo)科學(xué)挑戰(zhàn),不因冷熱而動搖
15歲考上大學(xué),24歲博士畢業(yè),29歲成為當(dāng)時(shí)河南省最年輕的正教授,47歲當(dāng)選中國科學(xué)院院士……丁奎嶺的人生簡歷怎么看都是“人生贏家”的模板。但熟悉他的人知道,他取得的一切成就,與他的努力、執(zhí)著甚至是成百上千次的失敗分不開。
1998年,丁奎嶺毅然接受了時(shí)任中科院上海有機(jī)所所長的林國強(qiáng)院士的邀請,放棄了鄭州大學(xué)正教授的待遇來到上海。
當(dāng)時(shí)的化學(xué)領(lǐng)域,手性催化研究很熱,后來轉(zhuǎn)冷,一些同行也因此改變了研究方向。而丁奎嶺認(rèn)為這一領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過已經(jīng)解決的問題,因此他選擇了堅(jiān)持。“科學(xué)研究本就應(yīng)該耐得住寂寞,坐得了冷板凳。”
憑借著丁奎嶺的執(zhí)著拼搏,他的科研工作屢有斬獲,在國內(nèi)外產(chǎn)生了重要影響,曾獲上海市自然科學(xué)一等獎、國家自然科學(xué)二等獎,其本人先后榮獲上海市青年科技英才獎、上海市科技精英、上海市領(lǐng)軍人才、全國優(yōu)秀科技工作者等榮譽(yù)稱號,還有不少來自國際的獎勵(lì)。
愛才惜才甘為人梯,千方百計(jì)育新人
丁奎嶺2009年起擔(dān)任中科院上海有機(jī)所所長,需要關(guān)注的不僅是自己的課題和實(shí)驗(yàn),更要千方百計(jì)地引進(jìn)符合研究所發(fā)展需求的優(yōu)秀人才。盡管行政事務(wù)占據(jù)了丁奎嶺大多數(shù)工作時(shí)間,可是他說教學(xué)仍是他最重要的工作之一。“如果上課時(shí)間確定,我就不會再安排其他事務(wù)。”
丁奎嶺惜才。學(xué)生生活上有困難,他會竭盡所能以解除他學(xué)習(xí)的后顧之憂。青年才俊引進(jìn)到位前,總是“糧草先行”,人還沒來工作,科研設(shè)施、經(jīng)費(fèi)以及學(xué)生都先備齊了。
在“人才強(qiáng)所”的理念下,上海有機(jī)所凝聚了一大批科技精英和青年才俊:目前中科院院士8名,頂尖千人計(jì)劃1名、千人計(jì)劃26名,杰出青年基金獲得者27名,中科院百人計(jì)劃32名,“973”、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃首席科學(xué)家7名等。作為研究所的掌舵人,他謀戰(zhàn)略、創(chuàng)環(huán)境,抓人才、抓平臺、抓項(xiàng)目,使上海有機(jī)所在中科院組織的國際評估中總體狀態(tài)被評價(jià)為“First-tier in the world”(國際一流),他本人也曾被評為“上海市優(yōu)秀科研院所長獎”。(新民晚報(bào)記者 左妍 2017年8月13日)
【勞動報(bào)】合成美好未來的追夢人
15歲考上大學(xué),24歲博士畢業(yè),29歲成為當(dāng)時(shí)河南省最年輕的正教授,43歲擔(dān)任中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所所長,47歲當(dāng)選中國科學(xué)院院士———學(xué)霸般的簡歷造就了如今的丁奎嶺。在潛心研究有機(jī)化學(xué)的三十余年中,他信奉“通過合成創(chuàng)造價(jià)值,用分子影響改變世界”,這是一名科學(xué)家的責(zé)任,也是丁奎嶺一生所追逐的科技夢。
從日本歸來的“副研究員”
瓶瓶罐罐的化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材或擺放在桌子上,或掛在透明防護(hù)窗后,空氣中飄散著化學(xué)的味道。實(shí)驗(yàn)桌前,丁奎嶺正指導(dǎo)著學(xué)生,討論著手中容器內(nèi)的反應(yīng)。散落在一旁的是幾本厚厚的實(shí)驗(yàn)記錄本,滿滿地記錄著他對學(xué)生的指導(dǎo)意見。如果不是學(xué)生口中喊著的“丁老師”、“丁所長”、“丁院士”,似乎很難將這樣一位個(gè)子不高、臉正正方方、戴著一副實(shí)驗(yàn)眼鏡的研究員與他上海有機(jī)化學(xué)研究所所長的身份聯(lián)系起來。
時(shí)間撥回至1997年的秋天,那是丁奎嶺第二次在日本繼續(xù)自己的留學(xué)研究,也是那一年,他遇到了改變自己科研生涯的貴人。在1995年已成為當(dāng)時(shí)河南省最年輕的教授后,丁奎嶺懷揣著多交流、開闊視野和學(xué)習(xí)手性催化的想法,前往日本東京工業(yè)大學(xué),在手性催化領(lǐng)域著名化學(xué)家Mikami教授指導(dǎo)下,開展不對稱催化反應(yīng)研究。對于當(dāng)時(shí)的丁奎嶺而言,這個(gè)極具挑戰(zhàn)和吸引力的領(lǐng)域開啟了他對手性化學(xué)的研究生涯。
也是在那一年,時(shí)任上海有機(jī)化學(xué)研究所所長的林國強(qiáng)院士應(yīng)邀到東京工業(yè)大學(xué)進(jìn)行講學(xué)。在與林先生進(jìn)行了短暫的交流后,丁奎嶺下定決心:“當(dāng)時(shí),我知道中科院有一個(gè)‘百人計(jì)劃’,正在吸收海內(nèi)外的人才加盟。同時(shí),作為國內(nèi)手性合成領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物,林先生的學(xué)術(shù)報(bào)告給我留下了深刻的印象。因此,我與愛人決定回國發(fā)展。”在向上海有機(jī)所投遞申請和簡歷一周后,他接到了有機(jī)所的回復(fù),承諾給予其副研究員的職位。回想起申請過程,林先生笑著表示,這次招賢納士實(shí)際上是挖了他人的墻角,“他(丁奎嶺)一回國,我就直接到機(jī)場接他。在把他安頓好的幾天后,由于要辦入職手續(xù),我跟他一塊兒去了趟鄭州。在那我才了解到,原來早在1995年他就已經(jīng)被聘為鄭州大學(xué)的正教授。但是,有機(jī)所為他提供的卻是‘副研究員’的職位,算是被‘降級’了。”然而,丁奎嶺絲毫不在乎這些,在他看來,上海有機(jī)所是他心中有機(jī)化學(xué)研究的殿堂,對研究員的要求也更高,進(jìn)入有機(jī)所對他而言也是一次再學(xué)習(xí)。
在加入有機(jī)所后,他順利通過了中科院“百人計(jì)劃”研究員的答辯,自然而然地成了上海有機(jī)所的一名研究員。回想起這些,他表示如果當(dāng)時(shí)僅僅因?yàn)猷嵵荽髮W(xué)正教授的職位而放棄有機(jī)所提供的副研究員,興許也就沒有了之后參與“百人計(jì)劃”的招聘機(jī)會,而他的科研生涯可能是另一段完全不同的故事。
堅(jiān)持做“有用”的化學(xué)研究
在進(jìn)入有機(jī)所工作后,丁奎嶺馬不停蹄地開始了手性催化反應(yīng)的研究。什么是“手性”和“手性催化反應(yīng)”,對于非化學(xué)專業(yè)的人而言難以理解,對此他簡單地舉了一個(gè)例子:“就像人的左右手,雖然乍看之下兩只手完全一樣,可實(shí)際上它們又是不能完全重合的,也就是說左右手是不同的,這就是手性。這在自然界也是一種普遍存在的現(xiàn)象,包括分子世界、特別是藥物分子中。”
通過“手性催化”,可以實(shí)現(xiàn)分子的轉(zhuǎn)化向著特定的手性方向精準(zhǔn)進(jìn)行,而沒有不需要的手性分子生成。實(shí)際上,當(dāng)2001年的諾貝爾化學(xué)獎?lì)C給了3位研究“手性催化”的科學(xué)家時(shí),這項(xiàng)研究已經(jīng)達(dá)到了頂峰,而后這個(gè)領(lǐng)域漸漸冷下來,一些人也因此改變研究方向,開始轉(zhuǎn)向其他領(lǐng)域。但丁奎嶺不同,他認(rèn)為每一個(gè)研究領(lǐng)域都有它的高峰與低谷,只有堅(jiān)持才最珍貴。熟悉有機(jī)所的人或許都知道,研究所的各個(gè)實(shí)驗(yàn)樓和研究室?guī)缀趺刻焐钜苟际菬艋鹜鳎@在國內(nèi)外是出了名的,而一批批新化合物和新反應(yīng)也正是這樣誕生的。就是在這樣的工作強(qiáng)度下,短短幾年的時(shí)間里,丁奎嶺帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)多次破解手性催化反應(yīng)中的難題,并將部分研究成果投入到企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)中,幫助企業(yè)大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品純度,經(jīng)濟(jì)和社會效益十分顯著。
除此之外,作為一名化學(xué)家,丁奎嶺密切關(guān)注著二氧化碳溫室氣體的化學(xué)利用這一全球性問題。原本,如果要對二氧化碳實(shí)現(xiàn)化學(xué)轉(zhuǎn)化、形成有用的資源需要通過在較高的壓力(50-100個(gè)大氣壓)和溫度(250-300攝氏度)條件下進(jìn)行催化氫化。對此,丁奎嶺與他的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn),最終在較溫和的條件下,實(shí)現(xiàn)了將二氧化碳作為碳資源、化學(xué)轉(zhuǎn)化制備碳酸乙烯酯、甲醇、乙二醇和二甲基甲酰胺等常用化工原料,為二氧化碳的化學(xué)利用提供了新的解決方案,讓化學(xué)變得更加“綠色”。
“許多人認(rèn)為,化學(xué)也許就是產(chǎn)出廢料的反應(yīng)過程。但我要為化學(xué)‘正名’———我們需要化學(xué),我們的衣食住行離不開化學(xué),化學(xué)可以是‘綠色’的。”正是因?yàn)樗倪@番堅(jiān)持,讓他的科研工作屢有斬獲,在國內(nèi)外產(chǎn)生了重要影響。
以百米賽跑的沖勁培養(yǎng)人才
作為從“百人計(jì)劃”中走出來的院士,丁奎嶺深知人才培養(yǎng)的重要性。為此,自擔(dān)任所長后,除了研究外,他將更多的精力放在了有機(jī)所的人才培養(yǎng)上。
已經(jīng)成為“國家杰青”、現(xiàn)任生命有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任的李昂研究員是一名80后的年輕科學(xué)家。6年前,他面臨著與諸多海外留學(xué)者一樣的問題:完成在美國的學(xué)業(yè)后,不知道是該歸國還是繼續(xù)留在美國。“就在那個(gè)時(shí)候,我見到了丁老師,是他讓我最后下決心回到了上海,開啟我的研究生涯。”正如二十年前,林先生在東京遇到丁奎嶺一樣,近年來,丁奎嶺與有機(jī)所內(nèi)的幾位領(lǐng)導(dǎo)多次飛往海外,與有潛力的年輕科學(xué)家面談,宣傳有機(jī)所在人才方面的政策,只為挑選到優(yōu)秀青年人才。“讓我最感動的要數(shù)我回國后看到的一幕。”李昂回憶起當(dāng)時(shí)進(jìn)所的那天,他表示迎接他的并非是一頓接風(fēng)宴,而是一間配備了助手、器材以及設(shè)備的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,箱子還沒來得及整理,他便開始了自己的研究。在過去幾年的時(shí)間里,他完成了50多個(gè)生物活性復(fù)雜天然產(chǎn)物分子的全合成,論文多次登上英國《自然》系列刊物,而在該領(lǐng)域他的成果已成為全球的焦點(diǎn)。
在有機(jī)所,像李昂這樣成功的年輕人不在少數(shù)。在“人才強(qiáng)所”的理念下,有機(jī)所凝聚了一大批科技精英和青年才俊:中科院院士8名,頂尖千人計(jì)劃1名、千人計(jì)劃26名(短期千人1名,上海市千人計(jì)劃2名,國家“青年千人”計(jì)劃23名),國家杰出青年基金獲得者27名,中科院百人計(jì)劃32名,“973”、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃首席科學(xué)家7名等。研究所也順利地完成了科研骨干隊(duì)伍的代際轉(zhuǎn)移,形成一支規(guī)模適當(dāng)、結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良、在國際上具有重要影響力和競爭力、可持續(xù)發(fā)展的科研骨干隊(duì)伍。
丁奎嶺常說:“人才培養(yǎng)就像是百米賽跑,時(shí)不我待,不能等到別人都起跑了,你才開始準(zhǔn)備。要有隨時(shí)隨地準(zhǔn)備好的能力和勇于向前沖的干勁。”在他看來,這些年輕人就像是有機(jī)所這所殿堂內(nèi)孕育的種子,他做的不過是為這些種子提供一片土壤,讓他們在沃土上生根、開花,結(jié)出豐碩的科學(xué)成果。
