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科學家為化學正名:化學也可以是綠色的

發布時間:2017-08-23  瀏覽次數:506

在多數人印象中,化學家的工作就是反復做實驗,處理反應,分離產物,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,卻是件很費力的事。中科院上海有機所所長丁奎嶺從15歲考入鄭州大學化學系那年起,就和化學打了30多年交道。近20年,他一直致力于手性催化研究,他為化學“正名”——化學不僅可以是綠色的,而且研究成果能惠及我們每一個人。


挑戰手性催化難題,追尋綠色化學夢

  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。而人體內存在很多手性物質,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?!昂铣苫瘜W是創造新物質最重要的手段之一,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,進行定向地合成, 是具有安全、高效、環保的綠色化學”。

  丁奎嶺帶領研究團隊聚焦手性催化領域的研究,針對手性催化劑負載化中存在的難題,在國際上首次提出了手性催化劑的“自負載”概念,實現了多個非均相不對稱催化反應的高選擇性、高活性以及簡單回收和再利用。他的基于雙金屬協同催化理念發展的手性催化劑技術,已轉讓給精細化工企業,使得這家企業由原來生產一噸產品要用20多公斤催化劑降至不到1公斤,目前已經完成了千噸級技術的應用。

  丁奎嶺還密切關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,利用新型的金屬有機催化劑,在溫和條件下實現了將二氧化碳作為碳資源,化學轉化制備碳酸乙烯酯、甲醇、乙二醇、二甲基甲酰胺等常用化工原料和溶劑,為二氧化碳的化學利用等提供了全新的解決方案,實現“綠色化學”。

  瞄準目標科學挑戰,不因冷熱而動搖

  15歲考上大學,24歲博士畢業,29歲成為當時河南省最年輕的正教授,47歲當選中國科學院院士……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任中科院上海有機所所長的林國強院士的邀請,放棄了鄭州大學正教授的待遇來到上海。

  當時的化學領域,手性催化研究很熱,后來轉冷,一些同行也因此改變了研究方向。而丁奎嶺認為這一領域存在的挑戰遠遠超過已經解決的問題,因此他選擇了堅持?!翱茖W研究本就應該耐得住寂寞,坐得了冷板凳?!?

  憑借著丁奎嶺的執著拼搏,他的科研工作屢有斬獲,在國內外產生了重要影響,曾獲上海市自然科學一等獎、國家自然科學二等獎,其本人先后榮獲上海市青年科技英才獎、上海市科技精英、上海市領軍人才、全國優秀科技工作者等榮譽稱號,還有不少來自國際的獎勵。

  愛才惜才甘為人梯,千方百計育新人

  丁奎嶺2009年起擔任中科院上海有機所所長,需要關注的不僅是自己的課題和實驗,更要千方百計地引進符合研究所發展需求的優秀人才。盡管行政事務占據了丁奎嶺大多數工作時間,可是他說教學仍是他最重要的工作之一?!叭绻险n時間確定,我就不會再安排其他事務?!?

  丁奎嶺惜才。學生生活上有困難,他會竭盡所能以解除他學習的后顧之憂。青年才俊引進到位前,總是“糧草先行”,人還沒來工作,科研設施、經費以及學生都先備齊了。

  在“人才強所”的理念下,上海有機所凝聚了一大批科技精英和青年才?。耗壳爸锌圃涸菏?名,頂尖千人計劃1名、千人計劃26名,杰出青年基金獲得者27名,中科院百人計劃32名,“973”、重點研發計劃首席科學家7名等。作為研究所的掌舵人,他謀戰略、創環境,抓人才、抓平臺、抓項目,使上海有機所在中科院組織的國際評估中總體狀態被評價為“First-tier in the world”(國際一流),他本人也曾被評為“上海市優秀科研院所長獎”。(新民晚報記者 左妍 2017年8月13日)





【勞動報】合成美好未來的追夢人

15歲考上大學,24歲博士畢業,29歲成為當時河南省最年輕的正教授,43歲擔任中國科學院上海有機化學研究所所長,47歲當選中國科學院院士———學霸般的簡歷造就了如今的丁奎嶺。在潛心研究有機化學的三十余年中,他信奉“通過合成創造價值,用分子影響改變世界”,這是一名科學家的責任,也是丁奎嶺一生所追逐的科技夢。

  從日本歸來的“副研究員”

  瓶瓶罐罐的化學實驗器材或擺放在桌子上,或掛在透明防護窗后,空氣中飄散著化學的味道。實驗桌前,丁奎嶺正指導著學生,討論著手中容器內的反應。散落在一旁的是幾本厚厚的實驗記錄本,滿滿地記錄著他對學生的指導意見。如果不是學生口中喊著的“丁老師”、“丁所長”、“丁院士”,似乎很難將這樣一位個子不高、臉正正方方、戴著一副實驗眼鏡的研究員與他上海有機化學研究所所長的身份聯系起來。

  時間撥回至1997年的秋天,那是丁奎嶺第二次在日本繼續自己的留學研究,也是那一年,他遇到了改變自己科研生涯的貴人。在1995年已成為當時河南省最年輕的教授后,丁奎嶺懷揣著多交流、開闊視野和學習手性催化的想法,前往日本東京工業大學,在手性催化領域著名化學家Mikami教授指導下,開展不對稱催化反應研究。對于當時的丁奎嶺而言,這個極具挑戰和吸引力的領域開啟了他對手性化學的研究生涯。

  也是在那一年,時任上海有機化學研究所所長的林國強院士應邀到東京工業大學進行講學。在與林先生進行了短暫的交流后,丁奎嶺下定決心:“當時,我知道中科院有一個‘百人計劃’,正在吸收海內外的人才加盟。同時,作為國內手性合成領域的領軍人物,林先生的學術報告給我留下了深刻的印象。因此,我與愛人決定回國發展?!痹谙蛏虾S袡C所投遞申請和簡歷一周后,他接到了有機所的回復,承諾給予其副研究員的職位?;叵肫鹕暾堖^程,林先生笑著表示,這次招賢納士實際上是挖了他人的墻角,“他(丁奎嶺)一回國,我就直接到機場接他。在把他安頓好的幾天后,由于要辦入職手續,我跟他一塊兒去了趟鄭州。在那我才了解到,原來早在1995年他就已經被聘為鄭州大學的正教授。但是,有機所為他提供的卻是‘副研究員’的職位,算是被‘降級’了?!比欢?,丁奎嶺絲毫不在乎這些,在他看來,上海有機所是他心中有機化學研究的殿堂,對研究員的要求也更高,進入有機所對他而言也是一次再學習。

  在加入有機所后,他順利通過了中科院“百人計劃”研究員的答辯,自然而然地成了上海有機所的一名研究員?;叵肫疬@些,他表示如果當時僅僅因為鄭州大學正教授的職位而放棄有機所提供的副研究員,興許也就沒有了之后參與“百人計劃”的招聘機會,而他的科研生涯可能是另一段完全不同的故事。

  堅持做“有用”的化學研究

  在進入有機所工作后,丁奎嶺馬不停蹄地開始了手性催化反應的研究。什么是“手性”和“手性催化反應”,對于非化學專業的人而言難以理解,對此他簡單地舉了一個例子:“就像人的左右手,雖然乍看之下兩只手完全一樣,可實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象,包括分子世界、特別是藥物分子中?!?

  通過“手性催化”,可以實現分子的轉化向著特定的手性方向精準進行,而沒有不需要的手性分子生成。實際上,當2001年的諾貝爾化學獎頒給了3位研究“手性催化”的科學家時,這項研究已經達到了頂峰,而后這個領域漸漸冷下來,一些人也因此改變研究方向,開始轉向其他領域。但丁奎嶺不同,他認為每一個研究領域都有它的高峰與低谷,只有堅持才最珍貴。熟悉有機所的人或許都知道,研究所的各個實驗樓和研究室幾乎每天深夜都是燈火通明,這在國內外是出了名的,而一批批新化合物和新反應也正是這樣誕生的。就是在這樣的工作強度下,短短幾年的時間里,丁奎嶺帶領研究團隊多次破解手性催化反應中的難題,并將部分研究成果投入到企業的研發和生產中,幫助企業大大提高了生產效率和產品純度,經濟和社會效益十分顯著。

  除此之外,作為一名化學家,丁奎嶺密切關注著二氧化碳溫室氣體的化學利用這一全球性問題。原本,如果要對二氧化碳實現化學轉化、形成有用的資源需要通過在較高的壓力(50-100個大氣壓)和溫度(250-300攝氏度)條件下進行催化氫化。對此,丁奎嶺與他的團隊經過多次的實驗,最終在較溫和的條件下,實現了將二氧化碳作為碳資源、化學轉化制備碳酸乙烯酯、甲醇、乙二醇和二甲基甲酰胺等常用化工原料,為二氧化碳的化學利用提供了新的解決方案,讓化學變得更加“綠色”。

  “許多人認為,化學也許就是產出廢料的反應過程。但我要為化學‘正名’———我們需要化學,我們的衣食住行離不開化學,化學可以是‘綠色’的?!闭且驗樗倪@番堅持,讓他的科研工作屢有斬獲,在國內外產生了重要影響。

  以百米賽跑的沖勁培養人才

  作為從“百人計劃”中走出來的院士,丁奎嶺深知人才培養的重要性。為此,自擔任所長后,除了研究外,他將更多的精力放在了有機所的人才培養上。

  已經成為“國家杰青”、現任生命有機化學國家重點實驗室副主任的李昂研究員是一名80后的年輕科學家。6年前,他面臨著與諸多海外留學者一樣的問題:完成在美國的學業后,不知道是該歸國還是繼續留在美國?!熬驮谀莻€時候,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?!闭缍昵?,林先生在東京遇到丁奎嶺一樣,近年來,丁奎嶺與有機所內的幾位領導多次飛往海外,與有潛力的年輕科學家面談,宣傳有機所在人才方面的政策,只為挑選到優秀青年人才?!白屛易罡袆拥囊獢滴一貒罂吹降囊荒??!崩畎夯貞浧甬敃r進所的那天,他表示迎接他的并非是一頓接風宴,而是一間配備了助手、器材以及設備的化學實驗室,箱子還沒來得及整理,他便開始了自己的研究。在過去幾年的時間里,他完成了50多個生物活性復雜天然產物分子的全合成,論文多次登上英國《自然》系列刊物,而在該領域他的成果已成為全球的焦點。

  在有機所,像李昂這樣成功的年輕人不在少數。在“人才強所”的理念下,有機所凝聚了一大批科技精英和青年才?。褐锌圃涸菏?名,頂尖千人計劃1名、千人計劃26名(短期千人1名,上海市千人計劃2名,國家“青年千人”計劃23名),國家杰出青年基金獲得者27名,中科院百人計劃32名,“973”、重點研發計劃首席科學家7名等。研究所也順利地完成了科研骨干隊伍的代際轉移,形成一支規模適當、結構合理、素質優良、在國際上具有重要影響力和競爭力、可持續發展的科研骨干隊伍。

  丁奎嶺常說:“人才培養就像是百米賽跑,時不我待,不能等到別人都起跑了,你才開始準備。要有隨時隨地準備好的能力和勇于向前沖的干勁?!痹谒磥?,這些年輕人就像是有機所這所殿堂內孕育的種子,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,結出豐碩的科學成果。

來源勞動報

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