
青年報·青春上海記者 劉晶晶
「在做之前就知道一定能成功的課題,其實並不算是真正的研究課題,充其量是作為新手練習的工作;真正的研究課題,應該是在做之前還不知道是否會成功,這就需要我們探索和攻堅。」這是剛剛獲評第十七屆上海市科技精英的中科院上海分院院長鬍金波的觀點,不走尋常路,他在有機氟化學的研究上將「冷門」做成了「熱門」。如同導師曾分享給他一樣,他也將自己的經驗分享給年輕科研人:「搞研究不要被別人牽著鼻子走。」
※ 從基礎入手才能走得久遠 ※
2005年,胡金波在美國完成了7年半的留學時光(5年攻讀博士學位,2年半從事博士後研究),懷揣著一腔對化學的熱愛與對科學的追求,選擇回國到中科院上海有機化學研究所擔任研究員。當時導師不太理解,甚至問他:「中國有電梯嗎?」
胡金波的導師George A. Olah 教授是超強酸化學和碳正離子化學的主要創始人之一,也因為對碳正離子化學的突出貢獻,榮膺1994年諾貝爾化學獎。胡金波一直記得這位對科研充滿熱忱的化學家給他傳授的科研經驗:剛開始從事科研時,一定要從一個基本點入手,才能走得久遠。
也因此,胡金波長期以來的科研生涯都聚焦於一個科學問題,提出一個概念,基於概念發展一個新的研究體系。他所從事的有機氟化學研究,正是一種最基礎的研究。
氟是一種較為危險的化學元素,胡金波的手指上有個疤,正是他在美國學習時的一次實驗爆炸造成的。但這個「危險元素」在功能材料和醫藥農藥中都能發揮重要作用。「北京奧運水立方的薄膜材料中就含氟,世博會中國館外面漂亮的紅色塗層也是含氟塗料,因為含氟材料耐久、穩定性好,經曆日曬、風吹雨打都能維持幾十年。醫藥中更是有很多應用,比如我們熟悉的氧氟沙星,聽名字就知道是含氟成分。很多葯加入了氟會有立竿見影的功效,因為含氟藥物分子的代謝穩定好,生物利用率高,所以療效會非常出色。」胡金波介紹說。
而在自然界中天然有機含氟化合物非常稀少,通過理解和掌握氟化學反應規律,特別是氟效應,實現含氟有機分子的高效合成,是化學領域的研究前沿。
導師傳輸給他的第二條經驗就是:「熱門的領域不要去做,有很多人在做的東西,你做與不做都一樣,哪個東西不好做,長時間沒有突破的,恰恰很值得去做。每個人工作時間有限,要把有限的時間花在刀刃上,要做就要做一個少人涉足領域的拓荒者。」回國後他沒有選擇當時較為熱門的三氟甲基化和全氟烷基化,而是選擇研究較少的二氟、一氟甲基化,並堅持了下來。

※ 把冷門做到熱門才具標籤性※
「把冷門做到熱門,才具有標籤性。」近年來,胡金波創新性地提出含氟碳負離子「負氟效應」的學術觀點,並取得了一系列重要突破進展,其中多項成果被國際著名學術期刊報道。
2007年,回國兩年的胡金波很快成為了有機所有機氟化學重點實驗室的副主任。這是「把我國的氟資源優勢轉化為我國的氟技術優勢」國家科技戰略下,對於科技人才的一種機遇。而當初發現「負氟效應」,在胡金波看來同樣也是「機遇」。
為何氟化學領域中研究較多、較熱門的是三氟甲基化和全氟烷基化,二氟甲基化、一氟甲基化方面的研究寥寥無幾?因為很多同行都認為,三氟甲基化做了,二氟、一氟的都不在話下,也沒有研究的意義。一般情況下的實驗,如果三氟都做不出,就別提二氟了。但胡金波卻覺得,任何事都沒有絕對。「做任何事要戰戰兢兢,如履薄冰,一定要粗活細做。很多人覺得氟原子沒什麼好研究,那我就和學生一起地毯式的全部排查一遍。」
而在做含氟的碳負離子參與反應的實驗時,他們發現了驚人的結果——與親核三氟甲基化相比,親核二氟甲基化的結果反而更好。進一步的研究又發現,CF3 、RCF2 、R2CF 碳負離子對環氧烷的開環反應,也是含氟越少越容易。不僅與傳統理解相反,更推翻了「大佬」的解釋。因為一般認為氟原子是吸電子基團,含氟越多,碳負離子越穩定,其親核性也越好,但實驗結果卻恰恰相反。
「少了一個氟反而效果更好,這裡面可能就存在一個所謂的『負氟效應』,氟原子取代越多,碳負離子的熱穩定性越差,其對一些親電底物的親核性也越差。」這是之前的研究中從未發現和提出過的。胡金波也將這一「負氟效應」的概念的相關論文進行了投遞,有趣的是,第一次投稿後還曾馬上被拒,「連審稿都沒審。」他再次寫了郵件。後來他的論文被接受了,編輯還破天荒地回復了郵件,解釋自己的疏漏。
首次提出「負氟效應」概念,胡金波依然歡迎任何同行隨時驗證。「我和學生們一起有個『不氟不行』的微信群,我一直希望組裡的學生來和我爭論,來推翻我,誰能把我辯倒,說明他們很優秀。」胡金波笑著說,直到今天為止,他的觀點依然還沒有被推翻掉。正如多年來,「負氟效應」這一原創性的學術觀點已逐漸被大量實驗事實所證明,也逐漸得到國際同行的認可。
他和團隊以此為切入點研發出了具有自己特色的氟化學試劑和反應體系,並被國內外同行廣泛成功應用,原創開發的二氟甲基-2-吡啶基碸試劑以及二氟甲基亞碸亞胺試劑,甚至還被國外同行稱為「胡試劑」(Hu Reagent)。
※ 在堅持中找到「化學反應」※
研發出了「冠名」化學試劑的胡金波小時候其實並不喜歡化學。「我喜歡編報紙,愛好是書法、印刷,夢想是進出版社工作。」胡金波毫不諱言,進入化學系,自己是「被調劑進去的」,本科也只是按部就班地完成學習,但對自己是否能在這一領域有所建樹,他始終沒什麼自信。
直到赴美國讀研時,他發現自己的導師歐拉教授原來出自拉丁文學校,讀的一直是文科,對文史哲非常擅長,進入大學前甚至對化學課都沒什麼印象,但到最後卻拿到了1994年度諾貝爾化學獎。
在導師的影響下,胡金波才領悟到,原來有機化學也可以是「半個文科」。對化學的研究,需要對化學歷史軌跡很清晰,要有分析能力,可以在紛繁複雜的元素中挖到「金礦」。「很多化學反應需要記憶,很多反應原理要通過『破案』的思路來化解。」 有了這一全新的認識,胡金波對化學突然「來靈感了」。
導師喜歡收集化學書籍,胡金波就一本本借閱,將有關氟的歷史都看了一遍。他迅速找到了自己在化學學習中的專長:知其所以然。喜歡歷史的人來搞理科,可以把擅長的方式用到新的領域中去。熟悉背後的歷史和所有的化學反應,看到異常他會非常敏感。「我也會把遇到的所有奇怪的反應和現象都記錄下來,進行梳理,積累了很多小本本。」正是10年前他所發現的一個異常現象,幫助他迅速解決了美國一家葯企在產品研發時遇到的難題。
「每個人都有自己獨特和擅長的一面。」胡金波想告訴所有從事科研的年輕人,不管做什麼,都要懷抱樂趣,「不要做無聊的。要做大膽的、有雄心的、有冒險性的,但在創新性上有很大潛力的研究工作。寧要光榮的失敗,也不要平庸的成功。」
從未知到有知,研究就是大量失敗中重複性尋找的過程。「不要怕失敗,在漫長的堅持中一定會有『意外』的化學反應。」胡金波說,原始創新上,如果每一個科學家都能一輩子做精一件事,那就大概率會取得成功。「年輕人可以朝這個方向努力。」
青年報·青春上海記者 劉晶晶
編輯:張紅葉