陆庆全,武汉大学化学与分子科学学院2011级博士生,武汉大学唯一的全国年度宝钢优秀学生特等奖获得者,他取得的科研成就令人惊叹:
在国际上首次利用有机小分子苯亚磺酸实现了烯烃的有氧氧砜化反应,为解决过渡金属残留的国际性难题提供了新的路径,研究成果以第一作者发表在国际顶级化学期刊Angew. Chem., Int. Ed.(德国应用化学),德国科学院院士Mathesis Beller教授在该刊撰文予以亮点点评。
在国际上首次实现了炔烃的有氧氧砜化反应,从而解决了自由基反应中难以抑制ATRA反应的科学难题,高选择性的实现了砜酮类化合物的合成,研究成果以第一作者发表在国际顶级化学期刊J. Am. Chem. Soc.(美国化学会),成为当月的most read article,并被亮点点评于Angew. Chem. Int. Ed.(德国应用化学),受到了国际同行的大量引用和着重介绍。
在国际上首次使用Langlois reagent在铜催化下实现了烯烃的三氟甲基芳基化反应,突破了亲电自由基对亲电试剂加成不利的化学规则,研究成果以第一作者发表于国际期刊Asian J. Org. Chem.,并被亮点点评于ChemistryViews.org.及Asian J. Org. Chem.的facebook、twitter pages上,编辑部专门发信件邀请做封面文章。
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其实,他也曾是化学领域的懵懂新手,实验室里的“乱试英雄”,头脑中瞬间的奇思妙想也常常遭遇长期的“山穷水尽”。记者走近他和他的小伙伴们,亲身体会到了国学大师王国维所论之人生三重境界。
“昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路”
凭借一股初生牛犊不怕虎的闯劲,陆庆全最早选择的独立科研课题是国际上鲜有人研究的C(sp)-S成键,开始了化学科研的探索之路。由于该类研究在国际上缺乏相应的理论基础以及机理研究指导,研究过程异常曲折,实验进展步履维艰,甚至可以说面临的是“山穷水尽疑无路”的尴尬处境。
但是,他相信天道酬勤,最终,通过动力学试验,陆庆全发现问题的关键在于选择的底物过于活泼,而产物也不够稳定。他及时进行了经验总结,并果断地更改了试验研究的方向:“何不尝试利用该类化合物的活泼性质,开发出一类新型的利用有机小分子达到活化氧气的目的?”
然而,该类工作在国内外也鲜有报道,理论基础也相对匮乏,实验室之前也无人涉足该领域的相关研究,一切都要从头摸索。从起步之初,该项工作就十分不顺利,经历了各种困难,产率始终如一。眼看两个学期的时间就要过去,陆庆全内心十分着急,士气更是低落。在这个过程中,他也曾经怀疑过自己的能力,有时候甚至也想,为何要啃这个冷骨头、硬骨头?哪个热门,哪个好做,就做那个算了。
“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”
然而,就在最艰难的时候,陆庆全也没有放弃,他不停的告诫自己:静而诚者,方有所成!他一直坚持着自己的梦想,并为之持之不懈的努力,他坚信,“天才是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水”。
每天,他过着实验室、食堂、寝室“三点一线”的生活,对他来说,每天能在实验室工作,就是最大的快乐和幸福!为了能够在实验上尽快的取得预期的进展,每天一大早,他就到了实验室,争分夺秒的设计实验方案,进行科学实验,处理实验数据。经常是每天晚上11点半以后,他才离开实验室。回到宿舍以后,还要抽出一些时间整理文章数据,梳理一天的实验线索,琢磨下一步的科研思路。
每周,他有六天半的时间是在实验室里面度过的,通宵实验也是家常便饭。累得喘不过气的时候,他会自己给自己鼓气,告诉自己:士不可以不弘毅,你是最棒的!每逢实验遇到可喜进展,忧虑立刻烟消云散,情绪高涨,加班加点,抓紧投入实验。
连续4年,没有放过暑假,在酷热难耐,热得实在做不了实验的时候,他就整理文献,为下一轮的实验研究进行可行性分析,做好理论上的储备工作。春节短短的几天,他在家里也舍不得、放不下他的实验研究。每一天的勤奋都会给陆庆全注入更多的充实和自信,让他以更饱满的激情投入到下一天的实验。
“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”
就在所有人都认为课题无法继续开展下去的时候,陆庆全使用可以检测到的大分子有机碱代替之前一直使用的小分子有机碱,成功地检测到了该反应的动力学行为,解决了困扰已久的科学问题。
基于坚实的前期积累,最终,他在国际上首次利用有机小分子苯亚磺酸实现了烯烃的有氧氧砜化反应。研究成果2013年发表在化学领域的国际顶级期刊杂志Angew. Chem., Int. Ed.(德国应用化学);德国科学院院士Mathesis Beller教授在该刊撰文对研究成果进行了亮点点评。该工作基于苯亚磺酸的自氧化特性,在非金属参与条件下,通过氧气的活化高效的合成了一系列具有重要价值的三级以及二级砜醇化合物,为解决过渡金属残留的国际性难题提供了新的路径。
研究成果也在国际上掀起了一股亚磺酰自由基的研究热潮,在文章发表后短短的10个月的时间里,众多的相关报道陆续发表,论文档次从化学顶级期刊杂志Angew. Chem. Int. Ed.到国际主流刊物Eur. J. Org. Chem.不等,他们在文中对陆庆全的工作进行了正面引用并且进行了着重介绍,实属难能可贵。
他没有固步自封,在后续工作中,他在国际上首次实现了炔烃的有氧氧砜化反应。研究成果2013年发表在化学领域的国际顶级期刊杂志J. Am. Chem. Soc.(美国化学会),成为当月的most read article,并被亮点点评于Angew. Chem. Int. Ed.(德国应用化学)上。该工作利用苯亚磺酸的酸性性质,使用有机碱实现质子转移,再利用氧气实现电子转移,从而解决了自由基反应中难以抑制ATRA反应的科学难题,高选择性的实现了砜酮类化合物的合成。
他还在国际上首次使用Langlois reagent在铜催化下实现了烯烃的三氟甲基芳基化反应。相关成果于2013年发表在国际期刊Asian J. Org. Chem.上,并被亮点点评于ChemistryViews.org.以及Asian J. Org. Chem.的facebook、twitter pages上,编辑部专门发信件邀请做封面文章。该反应通过底物设计利用分子内反应实现了惰性的芳环成功捕获活泼的碳自由基的范例,突破了亲电自由基对亲电试剂加成不利的化学规则,成为自由基反应的设计又一佳作。
基于已有的工作基础,他在国际上首次通过Cvinyl-heteroatom化学键的氧化断裂过程,在催化量的引发剂存在下即可实现烯烃的三氟甲基化氧化反应。该杰出的贡献在于填补了化学家对Langlois reagent试剂的认识空白,揭示了一直不为人所知的两条自由基再引发过程,从而第一次基于Langlois reagent,使用催化量的引发剂在空气氛围中实现了自由基三氟甲基化的链式反应。相关的机理研究工作已经完成,正在投稿之中,有学者认为,可能会引发新一轮的自由基三氟甲基化研究热潮。
他还在国际上首次实现了无需任何添加剂的活泼烯烃的硫氧化反应。该反应使两个本身稳定的化合物,在溶剂中快速的实现交叉偶联反应,该反应的机理研究有助于揭开自偶联反应之谜,为后续的绿色自由基偶联反应提供新的理论依据。该工作也已经完成,正在投稿之中。同时,利用该反应的实验结果,随后成功的通过断裂具有较高化学键能的C-O,在水相中室温条件下即实现烯烃与硫酚的自偶联反应。
此时此刻,冷门成了热门,枯燥的科学实验,对他来说,更加显得无比亲切、愉快,复杂的化学反应变得简单,走向极致,甚至成为了一门艺术!
“这不是一个人的传奇,而是一个团队的坚持”
“在化学前沿领域研究取得了这么大的突破,你觉得自己成功的秘诀在哪里?”记者问道。
“这不是我一个人的传奇,而是一个团队的长期坚持。我的导师雷爱文教授是国际氧化偶联领域的开拓者和动力学机理研究的先驱,在他的精神感召下,认定了这块无人问津的荒地下有水,就不停地挖井。”陆庆全的回答非常谦逊、平和。
“我只是我们优秀团队中的普通一员,我们的伙伴中曾产生过好几位中国青少年科技创新奖获得者、挑战杯一等奖获得者、十大风云学子、《中国研究生》封面人物,多人应邀参加诺贝尔颁奖大会,好多人还获得过湖北省优秀学士或硕士毕业论文,我很享受这个团队的氛围。”
实验室的一名小伙伴告诉记者:“他是我们这几十个人的带头大哥!他牛!”
(编辑:秦后国;通讯员:徐芳琳 姬建建 )
媒体看陆庆全(部分):
武汉晚报 http://whwb.cjn.cn/html/2014-04/01/content_5305135.htm