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执“手”梦圆“催化”情

2020-01-12  来源:  作者:安庆市欧亚男科研究所

1月10日,在2019年度国家科学技术奖励大会上,当南开大学化学学院教授、中国科学院院士周其林凭借“高效手性螺环催化剂的发现”项目,代表团队接过2019年国家自然科学奖一等奖的证书时,人民大会堂里响起了热烈的掌声。   无论对于周其林本人还是中国科技界来说,这阵掌声都是弥足珍贵的。要知道,作为中国自然科学领域的最高奖项,国家自然科学奖一等奖由于评选的严格性,在历史上曾多次空缺。   螺环:优势手性催化剂骨架   “这项工作意义,在于发现了一类非常高效的催化剂,用来合成手性分子,制造手性药物。这就使得很多过去不能够合成的分子,现在能够合成了;过去很多的药物合成起来非常困难,现在合成这些药物非常方便。”周其林这样描述团队此次的获奖项目。   周其林口中的“手性”,指是一种物体与其镜像不能重叠的现象,如同人的左右手。在自然界,从分子、原子等微观粒子到宏观物质世界,手性现象普遍存在。   用于治疗的药物中也有许多是手性药物,这种药物的不同对映异构体(即互为镜象但不能重合的立体异构体),在生理过程中会显示出不同的药效。但在一般化学合成中,手性分子的这两种对映异构体出现的比例是相等的,这就导致医药公司每生产一公斤药物,还要费尽周折,把另一半分离出来。于是,精准高效地创造“正确”的手性分子,同时减少“错误”的对映异构体产生,就成为了科学家的梦想和追求。   “不对称催化”由此诞生,并成为了创造手性分子最有效的方法,而周其林团队的主要工作,就是寻找或者设计一种更高效的手性催化剂。   经过20年的持续努力,周其林团队发展出一类全新的手性螺环催化剂骨架。基于这类骨架,他们设计合成了一系列手性螺环催化剂。这些催化剂在许多不对称反应中,都表现出很高的催化活性和优异的对映选择性,特别是在酮的不对称催化反应中,他们研发的手性螺环铱催化剂的转化数达到了450万,成为迄今为止最高效的手性分子催化剂。   “手性螺环催化剂带动了手性催化剂的发展,在科学上是有引领性的。”作为该项目参评国家自然科学一等奖的推荐人,中国科学院院士、上海交通大学常务副校长丁奎岭不吝于对该科研成果的赞赏,他表示,手性螺环催化剂的发现和创造,不仅在科学上带来突破,同时也带来了催化剂的卓越性能,继而产生了推动药物生产等一系列价值,具有“变革性”。   心声:最好的“成果”是学生   “坚持原创”和“追求严谨”是丁奎岭眼中,周其林对于学术的态度。“2001年,已经有科学家在不对称催化领域获得了诺贝尔奖,要在这种高度上形成原始创新性突破,是很有难度的;国际上有那么多科学家进行相关的研究,如果不够严谨的话,就可能会受到同行的质疑。”丁奎岭说。   周其林的严谨,渗透进了他工作中的每个细节。   “每天早晨8点前准时到实验室,晚上八九点钟才离开,离开前和实验室的同学一一交流,一周6个工作日……”说起周其林的作息和工作安排,课题组成员王立新直言“如同化学反应一样严谨”,特别是课题组每个周六下午的“组会”,20年来更是“雷打不动”,很少会因为其他事情而将其取消,有时候周其林一下飞机,就拎着行李箱赶回实验室参加组会。   20年来,周其林获得过很多有分量的大奖:首届中国化学会手性化学奖、全国教书育人楷模、未来科学大奖……然而走进周其林的办公室,会发现在最显著的位置摆放的是历年学生的实验记录。这从侧面反映了科学研究在他心目中的地位。   在周其林看来,作为一名教师,“培养人才”是第一重要的事情,做科研在某种意义上讲也是教育,是培养创新型人才。如今,他已培养了70余名优秀博士和硕士,其中大多成为了所在机构科学研究和技术开发的骨干。   “我最好的科研成果,实际上是我培养的学生。”在课题组成立20周年之际,学生们纷纷归来参加这次特殊的“组会”,望着济济一堂的爱徒们,周其林不由地道出心声。   转型:挑战其他新领域   手性螺环催化剂的成功研发,无疑是周其林科研生涯的一座“丰碑”。然而谈及今后的科研方向,周其林却表示,手性螺环催化剂还会发展,但不再是课题组今后的主要科研攻关方向。   这一决定让很多人都觉得惊讶,但团队成员却很理解周其林的想法。   “周老师的手性螺环催化剂是‘从0到1’的工作,他开拓了不对称催化新领域,其原始创新的工作已经基本结束。至于如何将这一研究与相关应用领域相结合,自然会有应用型科学家跟进。”受访中,课题组成员、南开大学化学学院院长朱守非如此表示。   从2000年读研开始,朱守非便进入了周其林课题组。但直到成为一名老师,他才觉得自己对于导师的很多良苦用心,有了些许的理解。“刚进课题组时,我发现周老师的文章数量并不多。在同行文章不断的情况下,他的压力应是挺大的,但他从不把压力传导给学生,甚至还给学生们开出更高的‘科研津贴’,以便让大家从容做自己喜欢的研究。”   “能够守住原则、把握节奏,为我们后学之人树立了榜样。”朱守非说。   面对周其林提出的“转型”决定,课题组成员也已经有了很好的研究方向,比如朱守非正在致力于丰产金属催化剂的研究,周其林本人则着眼于二氧化碳和生物质的转化。“我经常想,未来当石油、天然气等化石资源枯竭后,什么原料可以用来合成人类文明所依赖的材料?作为肩负‘创造新物质’责任的化学家,必须着眼未来。”周其林说。  

 

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