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中國科學家
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自由基,作為有機物中最有活性的一部分,關於它的研究一直都是各國前沿化學研究的重點。今天我們要介紹的這位科學家,他的研究覆蓋了自由基化學、單電子轉移反應、輔酶NADH模型形式上負氫轉移反應機理等,幾乎囊括了有機自由基化學的各個領域。他曾在1987年、1995年兩次獲國家教委科技進步一等獎,並且在執教期間培育出了60多位研究生,為祖國的有機化學培育了大量人才。
他就是有機化學家、化學教育家、中國自由基化學奠基人之一,中國科學院院士劉有成。
劉有成院士
一路求學,立志報國
1920年,劉有成出生於安徽省舒城縣城衝鄉的一個清貧的書香家庭,由於家庭困難,劉有成小學時輟學了一年。儘管如此,憑著優異的成績,他還是依靠獎學金完成了之後的中學學業。如此艱難的求學經歷不僅沒有挫傷他的學習熱情,反而更加堅定了他求學的信念。
1937年底南京淪陷後,合肥告急,劉有成跟隨學校逃難。他們從安徽舒城出發,步行翻越大別山到達湖北武漢。師生到達武漢時正逢武漢會戰,劉有成親眼看到日本飛機來轟炸,中國的飛機卻無力反擊,他當時深受觸動,立下了讀書報國的志向。
1938年9月,劉有成順利考入國立中央大學學習農業化學。抗戰時期,內遷至重慶的中央大學為了減輕貧困學生負擔,設有公費、獎學金、貸金等救濟學生的制度。當時的劉有成只能靠政府發放的貸金勉強度日,生活十分艱苦。直到1940年,品學兼優的他獲得了穆藕初獎學金,才總算解決了生活問題。
在中央大學,劉有成遇到了對其學習方向的選擇影響深遠的兩位老師——倪則壎和高濟宇。
這兩位教授是我國化學界的老前輩,早年他們留學美國,學成後滿懷著愛國之心與報國之志回到祖國,他們曾在南京大學的前身中央大學和金陵大學任教,分別從事有機化學、無機化學、分析化學、物理化學等領域的教學和科研工作。他們的學識和涵養十分豐富,講課十分精彩,激發了劉有成對有機化學的濃厚興趣。
滿懷著對有機化學的深深嚮往,劉有成更加刻苦努力地學習,學習成績也愈發的出類拔萃。
專心學術,學有所成
1944年,劉有成依憑優異成績考取英國文化委員會研究生獎學金,次年8月,進入利茲大學學習有機化學。
在利茲大學,劉有成師從有機化學系教授、英國著名的生物甲基化專家F·查林傑進行微生物化學方面的研究。
1948年12月,劉有成在完成博士論文答辯後繼續深造學習。他飛越大西洋,開始了留美深造的旅程。
劉有成先是在美國西北大學師從著名教授Byron Riegel攻讀有機化學。1951年,他發表論文《微量放射性乙炔合成》,文中介紹了用微量放射性乙炔合成17-α-乙炔基睪丸素-20,21-14C的方法,這篇論文填補了相關領域的空白,也因此被收入國外出版的同位素標記化合物製備專著。
20世紀50年代,有機化學中的自由基化學開始興起,為了學習和研究自由基,1951年10月,劉有成前往芝加哥大學,師從國際自由基化學的奠基人之一M·S·Kharasch教授進行研究工作。
在Kharasch教授的指導下,劉有成開展了格式試劑與二氯化鈷的反應、過氧化物分解的反應,以及氣相溴化的反應和光反應等自由基化學的基礎研究工作。他發表的有關自由基重排反應的論文《自由基重排反應》是國際上關於該問題的首次報導。
在美學習期間,他不僅專注於有機化學的研究,還積極參與各種學術討論,同各個國家的學生、學者進行交流合作,並同他們建立了良好的友誼,這些學術圈的人脈資源為他之後的研究、任教提供了不少幫助。
1954年,M·S·Kharasch教授為劉有成寫的推薦信
紮根西北,有機「發芽」
同錢學森等高級知識分子一樣,劉有成在回國時也遭到了美方的處處阻撓。1951年,他就著手辦理了回國手續,然而就在即將離開的前幾天,他突然接到美國移民局的一封信,命令他不得擅自離開美國,並將他列入港口的黑名單。直到1954年日內瓦會議後,美國政府應國際壓力同意分批放中國留美人員回國,劉有成才初見回國的曙光。
1954年12月21日,劉有成抵達廣州。歷經十年的海外求學,他終於回到了闊別已久的祖國。1955年1月,劉有成接受高等教育部的安排,前往蘭州大學工作。
「我們那時回國的人,回來的目的就是要回到中國來。到哪工作,我服從分配。祖國哪裡最需要,我就到哪裡去。」回憶起這段時光,劉有成堅定地說。
1954年,劉有成(一排右一)乘坐威爾遜總統號回國,在菲律賓附近海域時與回國留學生合影
為建設大西北,劉有成舉家搬遷,離開了生活、交通條件較好的南京搭乘火車前往蘭州。
他回憶:「我們剛去蘭州的時候,城市建設比較落後,連自來水都沒有,都是從黃河打上來的水,需要放進水缸裡打明礬澄清後才能喝。當時公共汽車也比較少,出門有時候得乘馬拉車。」
為了配合蘭州化工廠和蘭州煉油廠的石油科研需求,他開展了石油化學專門化教育,講授有機物化學結構理論和石油化學課程,為新中國培育了大批的石油化工人才。
在艱苦的條件下,劉有成白手起家,著手創建了中國第一個自由基化學研究小組,他和他的助手及研究生一起,開始了對硫醇對炔屬化合物加成反應的研究,闡明了反應機理和立體化學。接著又從事共軛高分子的系統研究,成功地合成了具有半導體性質的聚苯乙炔共軛高分子,這是在國內最早開展的有機半導體的研究工作,達到了當時的國際先進水平。
自由基化學的種子開始在西北大地上萌芽。
二十世紀六十年代,劉有成同許多知識分子一樣,遭受了相當大的打擊與磨難。但他矢志不渝,始終堅定地跟著黨走。「文革」結束後,科學界迎來了新的春天,劉有成等科學家也相繼恢復工作。
為了促進我國有機化學的發展與應用化學科技的進步,作為國內有機化學研究領頭人的劉有成迅速投入到了新的工作當中,他全力開展科研和教學,並很快在自由基化學、單電子轉移反應等研究領域取得了一系列原創性科研成果。不僅如此,在上世紀八九十年代,劉有成還積極參加了各種海內外學術會議,在了解最新學術動態的同時,向學界同行積極介紹蘭大有機化學的科研成果。
在他的努力下,1984年蘭州大學組織籌建了國家級的應用有機化學研究實驗室。一年後,該實驗室被劃為四個國家重點實驗室之一,蘭州大學成為國內有機化學領域的領頭羊。
除此之外,劉有成還積極推動學術領域的交流與合作。1985年,劉有成與加拿大皇后大學化學系尹國聲(Jeffrey K·S·Wan)教授合作,在蘭大成功舉辦了「國際自由基化學研討會」,為發展自由基化學的國際交流與合作打開了新道路。
1985年,劉有成在國際自由基化學討論會上致辭
執教科大,桃李天下
1994年春,74歲的劉有成告別工作39年的蘭大,前往中國科學技術大學任教。已到古稀之年的他,儘管身體條件大不如前,但在自由基化學研究、教學領域的熱情卻絲毫未減。
那時中科大的有機化學方向只有一個教研室,不僅專業課程很少,而且專業學生也很稀缺,科研力量十分薄弱。劉有成來到中科大後,便迅速著手開始補齊有機化學這塊短板。
除了繼續加強有機化學領域的教學工作,劉有成還利用自己積攢的學術圈人脈與學術影響,先後召集香港科技大學化學系吳雲東教授、中科院上海有機化學研究所林國強院士等學術大家來校任教,並藉此打造了一支朝氣蓬勃的學術科研團隊。
正是由於他的努力與付出,中科大有機化學專業先後於1998年和2007年獲得了化學一級學科博士學位授予權和國家重點學科認證,並且它還與化學系中原有的無機化學和化學物理兩個國家重點學科相配合,使得中科大的化學學科轉為國家一級學科重點學科,從而大大提升了中科大在全國高校中的地位。
據劉有成院士的助手郭慶祥回憶,在中科大任教期間,劉有成不僅對自己的研究生認真負責,面對前來請求幫助的本科學生,他也是極其熱心。有一段時間本科學生畢業後偏向於選擇前往海外讀研,面對來找自己寫英文推薦信的孩子,劉有成院士總是十分認真負責,有必要時他甚至會找任課老師和班主任了解情況。正是這種對學生認真負責且不失關懷的態度,使得劉有成先生為許多學生所愛戴。
2008年仲秋,在中科大建校五十周年慶典之際,劉有成拿出30萬積蓄捐獻給學校,設立「劉有成獎學金」。
他說:「我出生於清貧的書香世家,沒錢念書,只有靠獎學金才能完成學業,並且出國深造,這些難得的機遇是我料想不到的。在長達五十多年的工作時間裡,我體會到人生的價值在於奉獻這一真諦。」
劉有成用自己的行動詮釋了奉獻的意義。如今,他培養的學生分布在世界各地,在各自的單位擔當重任;「劉有成獎學金」資助的學生,也一個個順利完成學業,在各自的崗位上建功立業。
1995年,劉有成(一排左二)與諾貝爾獎得主R·A·Marcus教授合影
劉有成將自己的一生奉獻給了祖國,他曾說:「我走過的路是和國家民族的命運息息相關、榮辱與共的。」
在祖國貧苦之際,劉有成捨棄高位厚祿,毅然決定回到祖國投身於科學建設;在祖國漸趨富強之際,他又能不耽於安逸,積極投身到前沿的科學研究裡。他的無私奉獻與治學嚴謹為我們留下了寶貴的精神與物質財富。
劉有成
(1920.11-2016.1)
有機化學家和化學教育家
中國科學院院士
文:採集工程項目辦公室/中國科協創新戰略研究院
參考文獻:
1.《第十屆全國物理有機化學學術會議即將召開》,科學通報(2013年6月20日)
2.《一位自由基化學的回憶——劉有成訪談》,張志輝、龍瀛、劉培,中國科技史雜誌 (2011年4月12日)
3.《慶賀劉有成院士90壽辰》,王官武,科學通報(2010年8月25日)
4.《學者品格 良師風範——記中國自由基化學的開拓者劉有成院士》,高彤,中國高校科技與產業化(2009年5月15日)
5.《劉有成:為祖國耕耘自由基》,張志輝、劉培,中國科學報(2015年3月27日)
6.《應用有機化學國家重點實驗室》,生物科學信息(1991年12月27日)
7.《無私奉獻,治學嚴謹——百年劉有成》,郭慶祥風雲之聲(2020年10月30日)
8.本文圖片來自於中國科學家博物館(網絡版)
來源:中國科學家
原標題:《劉有成院士:作為高端人才被美國限制出境,回國後他撐起有機化學的半邊天》
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