他,是国际著名的物理有机化学家和有机氟化学家,我国物理有机化学和有机氟化学的奠基人之一;他,一生从事化学研究,为我国物理有机化学和有机氟化学的发展作出了重要贡献。他就是蒋锡夔。
基础教育 中西合璧
1926年9月5日,蒋锡夔出生于上海的一个富裕家庭,童年过得无忧无虑。蒋锡夔的父亲是国学家、诗人,一直用传统的道德观念来教育他;母亲则是一名非常出色的教育工作者,为他精心挑选了当时上海具有先进教育理念的特色学校。这类学校所开设的课程,既保留了中国传统教育思想中最重要的部分,又引进了大量西方的科学文化知识。在兼有中西方两种教育理念的学校成长起来的蒋锡夔犹如一只雏燕,正在为即将到来的展翅翱翔积聚能量。
1943年9月,蒋锡夔由圣约翰大学附中考入圣约翰大学化学系。青年时代的蒋锡夔胸怀远大理想,逐渐树立起了自己的人生信念:一生追求“真、善、美”。 1947年夏,蒋锡夔被圣约翰大学授予特等荣誉学士学位,并留校当助教。1948年7月31日,蒋锡夔收到了美国华盛顿大学的信函。
1948年9月,经过两个多星期的海上航行,蒋锡夔终于抵达美国旧金山,又辗转到达西雅图。从此,他开始了在华盛顿大学化学系长达4年的博士研究生的学习生活。
在攻读博士研究生期间,蒋锡夔进入了化学系著名物理有机化学家道本(Hyp J.Dauben,Jr.)教授的实验室,在道本教授的指导下开展博士论文的研究工作。当时,蒋锡夔的研究重点集中在二环辛四烯及其衍生物的合成与性质,主要研究这些化合物是否遵循“休克尔定律(Hückel’s Rule)”。
仅用了3年多的时间,蒋锡夔就完成了他的博士论文。道本教授对蒋锡夔的这篇博士论文及其研究工作给予了高度评价。他曾对一位美国学生说:“看看,一个中国学生竟可以写出如此优秀的论文!”
1952年,美国国会通过法案,禁止在美国学习理、工、农、医专业的中国留学生回国。无奈之下,蒋锡夔进入一家大型跨国化工公司——凯劳格公司,从事三氟氯乙烯合成方法的改进工作。经过多次实验,蒋锡夔探索出一种方法,即在水中加入少量水溶性添加剂来代替甲醇作为溶剂。这使工业生产的成本降低了很多,也减少了环境污染。凯劳格公司立即给该项成果申请了美国专利。
1953年,应邀前来凯劳格公司作报告的著名有机氟化学家米勒(William T. Miller)教授提出,缺电性的全氟或多氟烯烃(如四氟乙烯)只能与亲核试剂反应。对此论断, 蒋锡夔表示怀疑。他认为,如果用一个缺电性更强的试剂进攻全氟或多氟烯烃,就有可能发生亲电加成反应。为了验证自己的设想,蒋锡夔详细地设计了实验方案,并立即开始实验。当时,凯劳格公司没有四氟乙烯,蒋锡夔就用三氟氯乙烯与强亲电性的三氧化硫反应,很快就得到了加成产物三氟氯乙烯磺内酯。这个实验结果与他在设计方案中预期的结果完全一致。蒋锡夔用实验证明了全氟和多氟烯烃与三氧化硫可以发生一种新的反应,从而得到稳定的新型化合物β-磺内酯。这是从反应机理的概念出发 ,“发明”一个反应的典型例子。因此,蒋锡夔成为凯劳格公司的“功臣”。他再一次获得了美国专利。这一反应至今仍被广泛应用于工业生产中,成为基础理论研究推动科学技术发展的一个典型例子。这一反应,后来被由豪本·韦尔(Houben Weyl)所著的著名权威性有机化学丛书《有机化学方法》(Methoden der Organischen Chemie)所收录。
自力更生 为国争光
1955年年底,蒋锡夔和其他留学生一起冲破美国政府的层层阻挠,终于回到了祖国。在中国科学院化学研究所有机化学研究室,蒋锡夔负责一个氟化学研究小组,主要开展有机氟的研究工作。
作为“两弹一星”项目中必不可少的新型材料,氟橡胶比一般的橡胶材料更耐高温、耐低温,还具有抗化学腐蚀、高绝缘、难燃、耐候性好和不粘等优点。当时,氟橡胶是国防军工和国民经济建设中非常急需的特种材料,是美国及一些西方国家对中国采取第一禁运的物品。为了自行研制氟橡胶制品,蒋锡夔临危受命,成为新成立的氟橡胶课题组组长。该课题组的首要任务就是要合成出全氟丙烯和偏氟乙烯(1,2—二氟乙烯)作为单体,为后面的聚合提供原料来源。蒋锡夔已经积累了丰富的有机反应机理知识和实践经验,于是带领课题组分别确立了两条合成路线,还大胆提出了以其中的某一条路线作为重点,并加以试验。经过5个月的反复试验,他们合成出了单体原料——全氟丙烯和偏氟乙烯。紧接着,聚合反应的试验工作开始了。又经过6个月的努力,蒋锡夔课题组研制出了一块白色的氟橡胶样品。
接下来,更艰巨的任务就是如何把试管中的氟橡胶样品转变成真正的军工产品氟橡胶。从1959年7月起,中国最前沿的科研单位,包括化学研究所、上海有机化学研究所等,纷纷派遣科研人员与上海有机氟化工厂的生产技术人员一起在上海大搞技术攻关。在蒋锡夔和胡亚东等人的带领下,经过短短两个月的奋力拼搏,军工产品氟橡胶1号最终研制成功了。
1963年7月,蒋锡夔与氟橡胶课题组的一批科研骨干被调入上海有机化学研究所工作。他们相继参与并研制出四氟乙烯与六氟丙烯共聚的F46、四氟乙烯与乙烯共聚的FS40、四氟乙烯与偏氟乙烯和六氟丙烯共聚的F246等。这些新产品都是当时中国发展原子能工业以及研制导弹和火箭等所必需的原料。在回国后的前10年中,蒋锡夔主要致力于3种氟橡胶在实验室阶段的研究工作,并取得了较大成果。1966年,蒋锡夔获得了国家科委授予的发明证书。此外,他还致力于氟塑料的研究工作。1979年,蒋锡夔凭借自己研发的耐开裂氟塑料FS-46,获得了由国防科委颁发的二等奖。
潜心科研 成果丰硕
蒋锡夔始终认为,基础理论研究要撇开应用的束缚。1978年,重返科研岗位的蒋锡夔在上海有机化学研究所成立了中国科学院第一个物理有机化学研究室,主要开展有机化学的基础理论研究工作。
1981年,蒋锡夔的学生范伟强在做长链酯水解反应的实验过程中,观察到一个不符合有机化学一般规律的实验现象。为此,他们展开了深入讨论。蒋锡夔敏锐地意识到隐藏在这一现象背后的是一片未知的研究领域。于是,他要求范伟强进一步研究美国Emory 大学门格教授(F. Menger)所提出的“一些长链分子在水中有簇集现象”的问题。从此,课题组开辟了一个全新的研究课题:疏水亲脂相互作用造成的有机分子簇集和自卷。在之后的研究工作中,蒋锡夔带领课题组的全体科研人员针对这一问题进行了深入研究,并取得了一系列重要科研成果。
早在化学研究所工作期间,蒋锡夔就对当时国际上争议比较大的极性因素是否能影响氟烯烃自由基加成反应定位选择性的问题颇为关注。多年来,他一直对自由基化学的研究具有浓厚兴趣,并对这一领域的问题进行了深入思考。1981年,物理有机研究室已经具备了基本的研究条件。于是,蒋锡夔开始与计国桢一起开展自由基领域的研究工作。当时,蒋锡夔的研究生于崇曦正在进行三氟苯乙烯方面的研究。在实验中,他们发现,三氟苯乙烯可以高选择性地二聚形成四元环化合物。由此,他们确立了一个研究自由基取代基效应的理想模型。在此基础上,研究小组成员从这类体系的二聚反应动力学角度出发,逐步建立起一套反映取代基的自旋离域能力的参数。到了1990年,他们已经做了几十个取代基的研究,积累了大量实验数据。1992年,他们终于建立起一套可靠的自由基自旋离域效应参数σJJ(JJ分别代表蒋锡夔和计国桢两人姓氏中汉语拼音的第一个字母),并将研究工作成果写成一篇论文,发表在有机化学领域的国际权威性期刊——美国《有机化学杂志》上。这篇论文被《有机化学杂志》的评审人评价为“自由基化学研究的一个里程碑”。这一研究成果很好地解决了在自由基化学领域长期存在的两个重要问题。国际上很多自由基化学家非常认可蒋锡夔和计国桢的这项研究工作。
1982年,蒋锡夔等人关于有机氟化学和自由基化学的研究成果获得国家自然科学奖三等奖。此后,经过长期不懈的努力探索,蒋锡夔带领他的课题组在自由基化学和疏水—亲脂作用驱动的有机分子簇集、自卷以及解簇集现象的研究工作中取得了一个又一个重要成果。2002年,蒋锡夔课题组关于“物理有机前沿领域两个重要方面——有机分子簇集和自由基化学”的研究成果,获得了国家自然科学奖一等奖。
追求真理 崇尚科学
由于接受了中西方两种思想文化的教育,蒋锡夔在科研工作中逐渐形成了独特的科学思想和科学方法。
蒋锡夔提出了“有机整体、动态多因素分析”的科学思想。他认为,在科研工作中,关键是必须运用全部已知的正确的信息,对某一个问题或事实进行客观的综合分析,而决不能主观地预先指定某一因素为“主要因素”。简单来说,就是要有“动态的有机总体的概念”。他还进一步指出,论述任何一个概念,包括“科学思想方法”的概念,首先要有明确而严格的定义,必须让它建立在经过严格科学证明的正确的基本概念的基础之上。
蒋锡夔曾在科研工作中对他的学生说:“对待科学研究中的某一个新发现,不仅需要寻找更多的旁证去支持它,还要去怀疑它,甚至设计一些实验去考验它、否定它。也就是说,在进行科学判断或分析时,要从‘小我’中解放出来,避免把‘小我’牵扯到科学研究和分析中去。”这也正是蒋锡夔能够取得成功的重要因素。他曾强调,作为一名一流的科学家,既要有坚持真理的决心,又要有自我否定的勇气。
蒋锡夔一贯认为,一个科学家的“德”比他的“才”更重要。他把“道德为人之本”作为自己的言行标准。蒋锡夔所强调的以德为先,不仅是指个人的道德品质,还包含着科学工作者的工作作风。他从不追求发表科研文章的数量,而是强调要保证科研文章的质量。他认为,科学工作者要为科学事业献身、为祖国荣誉献身。
在几十年的科研生涯中,无论身处何种境地,蒋锡夔都不放弃自己做人的准则。他把人生目标和工作目标完美地结合起来,实现了自己对“真、善、美”的追求。
来源:《中国科学报》