中科院上海有机化学研究所所长、党委书记胡金波校友,其科研生涯与氟化学紧密相连。氟,这种性质活泼却又作用巨大的元素,既给他带来了因爆炸而切断手指韧带的苦痛,又让他体验到科学探索的快乐和学以致用的成就。
胡金波
胡金波,男,汉族,中共党员,研究员,现任中国科学院上海有机化学研究所所长、党委书记。
胡金波1990年9月至1994年7月就读于浙江大学化学专业有机化学专门化班,毕业获理学学士学位。1997年于中国科学院上海冶金研究所(现中国科学院上海微系统与信息技术研究所)获硕士学位;2002年于美国南加州大学获博士学位;1997年至2001年担任美国南加州大学化学系教学助理和研究助理;2002至2005年在美国南加州大学从事博士后研究;2005年起任中国科学院上海有机化学研究所研究员,博士生导师,课题组长;2008年获国家杰出青年基金资助;2014年入选科技部“中青年科技领军人才”计划;2016年入选国家第二批“万人计划”领军人才(科技创新领军人才);2017年入选“国家百千万人才工程”;2017至2019年任中国科学院上海有机化学研究所党委书记;2019年至2021年任中国科学院上海有机化学研究所党委书记、副所长;2020年任中国科学院上海分院院长、分党组副书记,沪区党委副书记。2025年1月13日,中共中国科学院党组决定,任命胡金波同志为上海有机化学研究所所长、党委书记。
胡金波主要从事有机化学,有机氟化学与氟材料与萃取分离科学与技术方面的研究工作。首次提出亲核氟烷基化反应中的“负氟效应”概念,多次被国内外同行用于解释和预测氟化学反应,“负氟效应”概念被收入《中级有机化学》教科书;围绕对“负氟效应”调控,发展了多个原创性试剂,被国内外同行成功使用超过150次(包括被Pfizer公司成功用于药物合成中),其中两个试剂被国内外同行广泛称为“胡试剂(Hu Reagent)”;在二氟甲基化反应、二氟卡宾化学、含氟砜和亚砜亚胺化学、氟烯基化反应、氟碳链延长反应等方面取得了开创性成果;围绕氟效应研究,首次成功在氟化学研究领域,把氟烷基化、氟烯基化、氟化三大类反应建立相互之间的关联性,并获得国际同行认可;带领团队积极开展面向国家重大需求的特种含氟材料的研制,利用所发展的新型锂同位素萃取剂材料,首次采用有机萃取法对锂同位素进行高丰度富集分离,锂-7同位素的丰度高于99.99%, 为我国第四代先进核能钍基熔盐堆的发展提供了关键同位素材料的制备技术。共发表论文200余篇,被引用1万余次,H index 59。编著1本,译著3本;撰写书籍章节20余篇;授权专利20余项;担任Tetrahedron期刊副主编。
既活泼又稳定,氟元素里蕴藏着辩证法
氟在化学世界中占据独特的地位,这从多个国家单独为氟化学设置了奖项就可见一般。如今,氟更广泛应用于制药、生物、农业等各个领域:利用它的稳定性,它被添加到颜料中粉刷中国馆的外墙;因它在人体内不易分解,又被用于提高药物的生物利用率。
氟为何有“易怒”和“冷静”两副面孔?胡金波说,很多氟化学反应很剧烈,会释放大量的热量,因此很容易爆炸(例如四氟乙烯聚合反应)。然而当反应完成后,得到的含氟产物(例如聚四氟乙烯)却往往异常稳定。这种“矛盾感”吸引着化学家不断深入研究。胡金波说,做氟研究的人,有不少人经历过未知反应的实验意外事故,他手上至今还留有实验爆炸后留下的疤痕。因为那一次爆炸事故,他的导师曾劝他别做这个方向了,胡金波却没同意。
“我在研究生时期,发现氟化学反应往往不可预测,有时结果特别好,有时结果特别糟,实在是太有意思了,我一定要弄清楚里面的奥秘。”他说。胡金波独立工作之后选择的碳负离子参与的氟烷基化反应在当时全球很少有人关注,第二年就意外发现了“负氟效应”(氟原子对碳负离子中心的取代个数越多,碳负离子的热稳定性和对许多亲电底物的亲核反应活性都会随之降低)。
胡金波这一治学准则源自他的导师。“入门”时,导师就传授给他的三个经验:不追逐热门的研究方向、不盲从印在书上的知识、坚持做“难做”的事。他认为兴趣驱动的科学研究与使命驱动的科学研究都很重要,都需要科研工作者潜下心来“十年磨一剑”。
要大胆的、有雄心地去做有潜力的事
有机氟化学重点实验室诞生于“两弹一星”工程,在世界氟化学领域占有独特的地位。近年来,为提升创新能力,有机所为该实验室引进了不少“标杆人才”和优秀青年人才,2005年,胡金波借此机遇来到有机所。临行前,导师对他的选择很不理解。“你要回中国去?中国有电梯吗?”
胡金波在有机所开放包容、充满活力的研究氛围中大显身手。在发现“负氟效应”后,他又把与这个反应有关的几乎所有变量“地毯式”排查了一遍,受此启发,他发展了多个新型氟化学合成试剂,其中的两个被命名为“Hu试剂”,目前这些试剂已经被超过250家公司和研究机构使用500多次。
研究最初是由好奇心引起的,但最终一定要落在应用上。胡金波十分看重应用型研究,他目前正在攻关的氟碳链可控延长就是如此。氟碳链超过8个碳分子后会产生防水防油的特性,用途十分广泛,但目前业内还没有可简易可行的氟碳链可控延长方法,胡金波创造性地提出了以二氟卡宾试剂等为原料实现氟碳链可控延长的研究策略,目前已取得阶段性进展。
有机所的氟化学团队在全球占有重要一席之地,“上海氟化学(Shanghai Fluorine Chemistry)”的名头在世界同行中声名远播,这份自信,在胡金波领导的氟化学团队微信群名“不氟不行”上也能体现一二。胡金波对学生也有自己的要求,他希望他们不要把时间浪费在无聊的事上,要大胆的、有雄心的、充满冒险的去做可能会失败,但潜力巨大的事。“在长期的研究过程中你一定会有新的发现甚至意外惊喜,如果没有碰到,那很可能是因为你不够用心投入。”胡金波总是这样对学生说。
培养科学直觉的方法是多读科学史
2022年,美国辉瑞制药公司主动联系胡金波,希望能帮助解决抗癌药物分子的氟化问题(公司的氟化产率只有30%左右)。胡金波带领团队经过努力,尝试了多条不同路径,最终基于长期对氟化学的耕耘和知识积累, “重起炉灶”,发展了一种全新的氟化方法,使得抗癌药物分子的氟化产率超过90%。
很多人觉得胡金波对氟化学“直觉很好”,别人解决不了的问题到他这里经常能想出“妙招”,胡金波却认为直觉可以培养,方法就是对本领域知识的历史性和系统性掌握。
这一体验来源于胡金波的求学经历:胡金波从小喜欢文科,尤喜爱历史,这让他逐渐培养了从较长的时间轴来思考问题的思维习惯;学理科后,他也习惯以一种从纷繁复杂的线索中寻求真相的“破案”模式去思考问题。尤其幸运的是,胡金波的导师也是一位历史爱好者,而且特别注重化学类书籍和历史资料的收集,曾花重金将创刊至今的各种有机化学期刊全部买下,自己还拥有一个小型化学图书馆。在导师那里,胡金波把出版过的各种英文版氟化学书籍几乎全部看了一遍,这一经历为他以后的独立科研生涯打下了扎实的基础。
“现在看到一个问题,我常能回忆起在哪个年代曾经出现过类似问题,当时进展到哪一步。知道从哪里来,对寻找下一步往哪里走很有帮助。”他说。
小元素承载大梦想
不“氟”不行!
为胡金波校友点赞!
来源:TOP大学来了、中国科学院人事局、百度百科、文汇报、 布谷鸟Lab