探索新一代物質轉化的途徑:北大「有機合成化學與方法學」創新研究...

2020-12-05 北京大學新聞網

21世紀,合成化學面臨新的機遇和挑戰:環境科學、材料科學和生命科學的發展對合成化學提出了高效、高選擇性及環境友好等更高要求,但現行的方法遠未達到這樣的理想境地,化學家尚需從理念、原理和方法上進行不斷的變革與創新。

響應學科發展的趨勢和要求,「探索新一代物質轉化的途徑,實現環境友好的高效、高選擇性合成」成為以席振峰為學術帶頭人的北京大學「有機合成化學與方法學」創新群體的追求和使命。

向有機合成化學的更高境界發起挑戰

「新反應、新方法的研究一直是合成化學中最活躍的領域之一,尤其是化學鍵的切斷和活化具有重要的現實意義,因為隨著自然資源的日漸貧乏,人類社會對便宜易得的生活和生產原料將更加需求;此外,通過選擇性切斷非活性化學鍵,不僅可以降解人為生成的環境有害物質,還可以作為新的合成前體化合物被重新利用。」寥寥幾句話,席振峰點明了該創新群體工作的重要意義。

選擇如此前沿和活躍的研究領域作為攻關方向,成功的風險性和競爭的激烈性可想而知,然而該創新群體用前瞻的眼光、過人的膽識和出色的成果,向國際同行證明了自己在有機化學領域的實力和貢獻。

為發現選擇性切斷化學鍵的新途徑並實現在合成化學中有用的新反應、新方法,他們主要開展了兩方面工作:一是將金屬有機化合物促進的化學鍵形成反應與Lewis酸促進的結合起來;二是發現了新型有機鋰試劑。前項工作為利用Lewis酸和金屬有機化合物研究有機合成新反應、新方法開拓了新途徑,後項工作則對發展有機雙金屬試劑具有重要意義。

由金屬絡合物催化產生的金屬卡賓具有較高的反應活性和良好的選擇性,被廣泛用於有機合成,但對於這類重要反應的機理,科學界並不十分清楚。為此,近年來他們對金屬卡賓反應開展研究,為解明這類反應的機理提供了有價值的數據。

在富勒烯化學研究方面,他們利用過氧化物與富勒烯,通過自由基加成反應得到一系列有望在富勒烯的碳碳鍵活化以及開孔研究方面發揮作用的衍生物;在新型結構有機和高分子共軛材料的合成與表徵方面,他們將三聚茚結構引入有機光電材料領域,合成的一系列材料可用於有機電子發光二極體器件和太陽能電池。

作為有機合成化學中最有挑戰性的領域之一,複雜天然產物的全合成也是他們的重要研究內容。通過有機合成新反應、新方法研究小組和物理有機與理論有機化學研究小組的密切配合,該群體正致力於一些複雜天然產物的全合成工作。

深厚的學術積累和成功的隊伍建設

創新群體能有如此突出的整體優勢,與幾代人深厚的學術積累和卓有成效的人才隊伍建設密不可分。

在邢其毅、張滂、金聲等老一輩科學家的帶領下,北京大學有機化學學科為國家培養了大批優秀的教學和科研人才。近10年來,在老一輩有機化學家的關注和支持下,學科在研究方向、人才引進、實驗室建設以及研究生培養等方面均上升到更高層次,年輕學術骨幹迅速成長起來,為今後學科向世界先進水平發展奠定了基礎。」群體學術骨幹甘良兵說。

愛崗敬業,團結協作,甘為人梯。老一輩科學家的優良傳統在年輕科研人員身上得到了繼承和發揚。

「從2004年起,我們把每月的最後一個星期六定為學術沙龍日。聚會上,大家開誠布公地交流、探討各自的工作進展和迷茫,有時幾句看似無心的建議,就會令原本愁眉不展的人茅塞頓開。」甘良兵介紹。

在介紹自己的創新團隊時,席振峰不忘提起那群充滿活力的研究生:「他們構成了創新群體的一個重要部分,無論現在還是將來,他們都是成為在國際上具有重要影響的創新團隊的重要保證」。「科研與教學在群體得到了有機的統一。通過一流的科研工作,學生得到了鍛鍊和成長,這為他們日後獨立工作奠定了重要基礎。」群體學術骨幹王劍波補充道。

為給學生營造活躍、開放的科研氛圍,自2005年起,群體年輕的學術骨幹施章傑和餘志祥等人開始積極實施每周一次的研究生和教師互動式有機化學研討會。會上先由學生或教師以PPT的形式就某個專題講上1個小時,然後再由聽眾提問或點評。「我們希望通過嚴格靈活的訓練培養學生對科研的興趣和素養,即使將來他們不再從事科研工作,我們仍希望他們能幹一行,愛一行,幹好一行。」席振峰的話表達出群體教師的良苦用心,體現了創新群體團結和諧、積極向上的文化氛圍。

利用雙鋰試劑與底物的協同作用,席振峰等人發現了有機鋰的新反應類型。現在,他們又創新性地將「協同效應」引入到創新群體的管理工作中。「在我們這個團隊,沒有什麼是不相干的,也沒有什麼是不重要的。除了自己的本職工作,每位成員都很高興地為集體再承擔一份工作——也許是外事接待,也許是會議安排或實驗室安全。在融洽的氣氛中以愉悅的心情工作,我相信,我們這個團隊的各項工作將做得更好。」席振峰自信地說。

群體檔案:北京大學「有機合成化學與方法學」創新研究群體依託於北京大學有機化學教育部重點學科和教育部生物有機與分子工程重點實驗室,在有機合成新反應新方法、物理有機和理論有機化學以及功能性複雜有機化合物的合成化學3個領域積極開展工作。主要學術骨幹在各自的研究領域均取得了具有國際競爭力的成績,其中5人獲國家傑出青年科學基金資助,3人被聘為「長江計劃特聘教授」。主要成員包括:席振峰、王劍波、甘良兵、楊震、裴堅、餘志祥、施章傑、陳家華、杜大明。(轉自光明日報 作者/張蕾)

 

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