肖延勝

化學(xué)方面的研究曲高和寡，普通人不易理解；但生活在現(xiàn)代社會，每個人留心一下自己的生活用品，會發(fā)現(xiàn)化學(xué)研究的成果就在身邊，沒有它們?nèi)粘Ｉ钜呀?jīng)無法正常運(yùn)行。在扮演人類生活重要角色的同時，它們也給人類的生存制造了許多棘手的環(huán)境問題。1991年，為了有效地保護(hù)環(huán)境，美國化學(xué)學(xué)會（ACS）提出了“綠色化學(xué)”的概念，本文的主人公劉路就是一位行走在“綠色化學(xué)”科研路上的有機(jī)化學(xué)工作者。

在這個特殊的領(lǐng)域，劉路的研究已經(jīng)有所收獲。目前，他以第一作者或通訊作者的身份，在德國應(yīng)用化學(xué)（1篇），美國化學(xué)會志（1篇）等國際知名雜志上發(fā)表論文十幾篇；申請國內(nèi)專利兩項；2014年，劉路還入選上海市科委的“浦江人才計劃”。

“綠色化學(xué)”的核心，是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染，反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。美國化學(xué)家、斯坦福大學(xué)教授B.M.Trost教授在此基礎(chǔ)上提出了“原子經(jīng)濟(jì)性”的概念，這些理論的提出是因為，隨著合成化學(xué)的飛速發(fā)展，化學(xué)在人類生活中的應(yīng)用越來越廣泛。例如：藥物化學(xué)的發(fā)展有助治愈不少疾病，延長人類的壽命；有機(jī)高分子材料創(chuàng)造新的制衣和建造材料；農(nóng)藥化肥的發(fā)展，控制了蟲害，也提高了生產(chǎn)。但同時，它們所造成的環(huán)境問題日益威脅著人類的生存，已經(jīng)成為包括中國在內(nèi)的世界各國，進(jìn)入21世紀(jì)時面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。保護(hù)環(huán)境對保證我國經(jīng)濟(jì)長期穩(wěn)定增長、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本國家利益至關(guān)重要。因此，“綠色化學(xué)”方面的研究也具有了特殊的意義。

“綠色化學(xué)”及相關(guān)理論的提出，標(biāo)志著化學(xué)工作者開始思考如何利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染，對發(fā)展高產(chǎn)率、高選擇性、高效率的有機(jī)轉(zhuǎn)化來減少廢棄物的排放具有重要的意義。劉路2010年于華東師范大學(xué)化學(xué)系獲得博士學(xué)位，同年赴美國邁阿密大學(xué)從事博士后研究，2013年回國任職于母校華東師范大學(xué)化學(xué)系，目前主要的研究方向就是發(fā)展高效率、高選擇性、高產(chǎn)率、步驟經(jīng)濟(jì)以及原子經(jīng)濟(jì)的有機(jī)合成新策略。

“綠色化學(xué)”的實現(xiàn)在工藝上，可以通過兩個方面來改進(jìn)：一是對于傳統(tǒng)的已有的化學(xué)轉(zhuǎn)化，需要發(fā)展新一代合成技術(shù)來超越和取代傳統(tǒng)工藝；二是對于轉(zhuǎn)化全過程包括從原料、催化劑到產(chǎn)品進(jìn)行全面變革，徹底取代傳統(tǒng)工藝和產(chǎn)品。比如，苯酚結(jié)構(gòu)廣泛存在于天然產(chǎn)物、藥物、生物活性化合物以及功能材料中，例如抗帕金森氏病的屈昔多巴（L-DOPS）、藥物雌激素樣活性成分二苯乙烯二聚體pallidol、具有抗生素作用的bagremycin A都含有這類結(jié)構(gòu)；同時該類結(jié)構(gòu)也是一類很重要的有機(jī)合成砌塊，在合成有機(jī)化學(xué)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)方法中，合成這類苯酚衍生物需要把苯酚的活潑的羥基保護(hù)起來，最后再把保護(hù)基團(tuán)脫除，這樣保護(hù)和去保護(hù)兩步都是浪費的步驟。因此，發(fā)展新的方法學(xué)，實現(xiàn)高選擇性的苯酚直接碳?xì)滏I官能化能，有效地提高了這類合成反應(yīng)的效率和原子經(jīng)濟(jì)性。在已知的反應(yīng)中，苯酚和重氮化合物在過渡金屬例如銠、銅、鐵等催化下得到的都是氧氫鍵插入的產(chǎn)物，在研究中，劉路和張俊良教授共同發(fā)現(xiàn)了在金催化下可以得到碳?xì)滏I插入的產(chǎn)物，同時改變配體，可以使這個反應(yīng)以幾乎當(dāng)量的收率高選擇性的得到對位官能化的產(chǎn)物。

這項成果于2014年發(fā)表在美國化學(xué)會志上，是當(dāng)月閱讀最多的文章Top 5，同時被編輯在spotlights上進(jìn)行亮點點評。劉路以此為研究課題的“金催化選擇性的X-H鍵和C-H鍵插入”，已經(jīng)獲得了上海市科委“浦江人才計劃”的支持。他選擇了“綠色化學(xué)”的研究方向，在這條道路上正大步向前邁進(jìn)。