綠色化學(xué)之路風(fēng)光無限
——訪2015級啟明星、華東師范大學(xué)姜雪峰教授

近日，市科委組織了面向青年科技啟明星、青年千人計劃入選者等群體對高峰學(xué)科建設(shè)的征求意見會。2015年啟明星計劃入選者、華東師范大學(xué)化學(xué)系教授姜雪峰在會上發(fā)言中提到“不應(yīng)盲目跟從國際熱點來確定我們的研究方向”的觀點讓人眼睛一亮，遂就相約了這一次的啟明星采訪。采訪的早上淅淅瀝瀝地下著小雨，姜雪峰與我們約定的地點是位于中山北路華師大本部的化學(xué)館?；瘜W(xué)館U型的建筑結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜，里面大大小小的實驗室里學(xué)生們正在忙碌地做著實驗。之前就知道姜雪峰當天下午一點半的飛機要趕到武漢參加中國化學(xué)會的會議，因此到后一坐定我們就直奔主題說明我們的來意和采訪需要了解的內(nèi)容，雪峰馬上會意并幾乎是不間斷地介紹了自己的成長經(jīng)歷和現(xiàn)在感興趣的科研工作，語速和重點都拿捏得十分到位。碰到這樣的被訪者對訪問者是蠻幸運的，我們幾乎在聽故事中完成了這次啟明星采訪。

冥冥之中定下一生化學(xué)情

姜雪峰1980年12月26日出生于甘肅蘭州，是家中獨子，爺爺是跟隨國家“一五”期間蘭煉、蘭化重點工程項目，支援大西北來到了蘭州，父母都在西固區(qū)從事與化工發(fā)展相關(guān)的工作。姜雪峰從小耳濡目染于這樣的“化學(xué)化工”環(huán)境，“感覺喝的黃河水都帶有‘化學(xué)科學(xué)’的味道，對化學(xué)、化工有一種隱隱的感情?！苯┓宄踔幸郧吧系亩际菑S礦子弟學(xué)校，中考時以全省第二名的成績考入了甘肅省蘭州一中。在高中，他真正接觸到了化學(xué)，化學(xué)反應(yīng)中涉及的神奇現(xiàn)象和可解釋的反應(yīng)機理以及分子轉(zhuǎn)換可以組成新物質(zhì)的過程讓他十分著迷，冥冥之中就覺得自己身體里有某種“化學(xué)基因”，骨子里就跟化學(xué)有緣，那個時候他就認定了學(xué)習(xí)化學(xué)的目標。

高考填報志愿時，姜雪峰毫不猶豫地選擇化學(xué)專業(yè)，并且注明學(xué)校可以服從調(diào)劑而專業(yè)不服從調(diào)劑。當時這種情況很少，因為很多人都不想學(xué)化學(xué)。高考時，他并沒有考到理想中的大學(xué)，而調(diào)劑到了西北大學(xué)化學(xué)系，當時父母和一些親朋好友覺得他可以考慮復(fù)讀一年再考，但他考慮到雖然學(xué)校不夠理想，但專業(yè)還是他熱愛的化學(xué)專業(yè)，而且西北大學(xué)的化學(xué)研究是十分扎實的，最后還是決定入讀西北大學(xué)。日后的事實證明，雪峰當初的選擇是對的，西北大學(xué)的老師對學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)非常重視，他四年總成績?nèi)昙壍谝唬究齐A段的學(xué)習(xí)為他奠定了扎實的化學(xué)基礎(chǔ)。除了學(xué)業(yè)，姜雪峰的大學(xué)生活也十分豐富多彩，他是學(xué)院的團總支副書記，這段經(jīng)歷也歷練了他的組織管理能力、團隊協(xié)調(diào)能力和統(tǒng)籌兼顧能力。姜雪峰所在的化學(xué)學(xué)院每年有五六個對外保研名額，可以選擇的院所和學(xué)校有中科院上海有機所、中科院大連化物所、中科院理化所等，他咨詢了老師們的意見，再根據(jù)自己的興趣，選擇了中科院上海有機化學(xué)研究所。雖然大學(xué)的老師告知有機所讀博會比較苦比較累，但他還是聽從自己的內(nèi)心，開啟了有機化學(xué)的求學(xué)之路。由于本科時就以第一作者完成了“sp3碳氫鍵溴化”的工作（后發(fā)表于Tetrohedron雜志），因此順利通過了研究生的入學(xué)面試。

純粹的科研氛圍中開啟研究之路

2003年一進入上海有機所，姜雪峰就感覺到了壓力，因為來到這里的都是全國各地最優(yōu)秀的化學(xué)系同學(xué)，而且即將面臨選導(dǎo)師的難題。這是一個雙向選擇的過程，如果不夠優(yōu)秀，可能就不能進入自己心儀的導(dǎo)師研究團隊。經(jīng)過第一年基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)和基礎(chǔ)實驗操作的訓(xùn)練，他有幸進入了麻生明院士的研究團隊。當時，聯(lián)烯烴環(huán)化和官能化是該團隊非常有特色的研究方向，處于世界領(lǐng)先水平。姜雪峰進入課題組時正是麻院士帶領(lǐng)團隊開拓新的研究方向的當口。在導(dǎo)師指導(dǎo)下，姜雪峰選擇了涉及聯(lián)烯的一些可控性環(huán)化反應(yīng)體系作為自己博士論文的工作。說到這里，雪峰從書櫥里拿出自己的博士畢業(yè)論文《涉及聯(lián)烯的一些可控性環(huán)化反應(yīng)研究》，這是長達幾百頁的16開打印本。這篇博士論文獲得了上海市研究生優(yōu)秀成果獎、中國科學(xué)院50篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文、全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎等。姜雪峰在碩博連讀的5年里共發(fā)表了17篇文章，并獲得了多個榮譽，如中國科學(xué)院院長優(yōu)秀獎、中國科學(xué)院三好學(xué)生標兵、中國科學(xué)院優(yōu)秀學(xué)生干部等。

姜雪峰在有機所的學(xué)習(xí)經(jīng)歷引起了我們的興趣。在筆者以前所訪問過的多位來自上海有機所的啟明星都對該所的科研氛圍和文化贊賞有加。在聊到有機所學(xué)習(xí)和科研經(jīng)歷對自己成長的影響時，姜雪峰說有機所的神圣之處在于科學(xué)的純粹性，回顧在有機所的5年求學(xué)生涯，腦子里只有化學(xué)這一件事。早上一睜眼就到實驗室進入實驗狀態(tài)，食堂里排隊打飯時，大家拿著勺子和飯盒在討論實驗為什么做不通，機理是不是正確，一天三餐的飯桌上，包括下午喝咖啡時大家都在討論著化學(xué)。在有機所，職工和學(xué)生是打成一片的，大家為解決問題，會不分時間、不分身份地聚在一起討論?！皩W(xué)生之間也會有一些誓盟，如果實驗做不出或者反應(yīng)沒有結(jié)果，那就不剃胡子不理頭發(fā)。這樣的誓盟等于是給自己下了戰(zhàn)書。有時實驗不順會在研究所對面的餐館叫上一鍋重慶辣子魚、一瓶白酒，和同學(xué)們一醉方休，這樣第二天可能會有一個嶄新的態(tài)度再戰(zhàn)難關(guān)，這真的是一種難忘的經(jīng)歷。”

2008年，戴立信院士為姜雪峰博士畢業(yè)拔穂授學(xué)位

有機所還有一門獨特的課程，每個研究生在讀期間都要做一次化學(xué)前沿的Seminar，報告內(nèi)容不能是綜述式的領(lǐng)域掃描介紹，也不能講自己的研究工作，同時還要經(jīng)得起別人的討論質(zhì)疑。大家通常會選擇比較前沿的研究熱點，分析下一步可產(chǎn)生的科學(xué)研究方向和問題，學(xué)生和老師都可以點評。這樣不分長幼地科學(xué)論劍，科學(xué)上完全平等的開放性探討，有可能觸發(fā)出一些前沿的思維碰撞。這個報告是算學(xué)分的，只有拿到這個學(xué)分才能畢業(yè)。在這個科學(xué)圣殿里，你可以獲得獨掌一面的科學(xué)大家最通透的科學(xué)思考，如戴立信院士對手性誘導(dǎo)的獨特理解，陸熙炎院士對鈀催化劑機制的全方位思考，蔣錫夔院士對自由基的物理有機詮釋，林國強院士的弱配位手性誘導(dǎo)天然產(chǎn)物合成構(gòu)想的形成過程等，對學(xué)生職業(yè)生涯的影響可謂醍醐灌頂，博采眾長，如同一個孩童走進琳瑯滿目的糖果貨鋪，樂不可支、收獲滿滿。此外，每個課題組還有自己的組會和文獻報告會，每周都有充分討論交流的機會。在別人看起來要和各種結(jié)構(gòu)分子式和反應(yīng)機理打交道的有機化學(xué)枯燥而單調(diào)，而對從小有化學(xué)情結(jié)并迷上有機化學(xué)的姜雪峰來說，有機化學(xué)是一門涵蓋了很多很多分支的百寶箱，百徑通幽，每一條道路都有其獨特的風(fēng)景。對化學(xué)的興趣讓他覺得5年太短，這5年是一個思維高度旋轉(zhuǎn)的過程，很忙但是卻很充實，充滿成就感和愉悅感。有機所的宣傳欄上寫過一句話：“希望有機所未來能成為中國有機化學(xué)科學(xué)家、乃至世界有機化學(xué)科學(xué)家的搖籃之一?！痹诮┓蹇磥恚@段話已成為有機所精神的一部分，一代一代的有機所人在其感召下正在接近這個目標。

在世界化學(xué)高峰完成高難度工作

2008年姜雪峰博士畢業(yè)時，拿到了世界上多個高校、研究所的Offer，他最終選擇了在加州圣地亞哥的斯克利普斯（Scripps）研究所做博后研究。作為美國頂尖的生命科學(xué)私立機構(gòu)，斯克利普斯研究所的生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)研究在全美名列前茅，研究所里更有多位諾貝爾獎得主。

反應(yīng)方法學(xué)和天然產(chǎn)物合成是有機化學(xué)的兩大方向。姜雪峰在有機所做了關(guān)于金屬催化的系統(tǒng)性研究，出國以后他想在天然產(chǎn)物合成領(lǐng)域進一步學(xué)習(xí)思考，因此選擇加入被稱為“天然產(chǎn)物合成的King”的尼科拉烏教授（K.C.Nicolaou）的研究團隊。剛進入斯克利普斯研究所時，姜雪峰也跟最初進入有機所一樣，感到了新的壓力，因為都是來自世界各國的精英同學(xué)，同時面臨學(xué)科領(lǐng)域研究方式的大調(diào)。當然，強者匯聚的地方學(xué)習(xí)和研究的氛圍也特別好。姜雪峰的實驗室在三樓，而2001年諾貝爾化學(xué)獎得主巴里·夏普萊斯（Barry Sharpless）的辦公室就在二樓。在這里可以跟世界頂級學(xué)者經(jīng)常見面，可以跟科學(xué)的大師探討問題，這樣的環(huán)境和條件讓雪峰能以世界的高度和視野來重新思考有機化學(xué)。此外，研究所的成員會帶著各自的“特色飯菜”在午間進行頭腦風(fēng)暴，共同突破難題、暢想未來。

姜雪峰博士后階段的主要研究方向是高活性復(fù)雜天然產(chǎn)物分子合成和化學(xué)生物學(xué)作用機制。他與團隊成員通過總步驟80多步合成出了具有9個手性中心、含有烯胺不穩(wěn)定側(cè)鏈的十九元環(huán)內(nèi)酯，這是一種從海藻細菌葉柄粘球菌里分離出來，在納摩爾級別具有多種抗癌活性的海洋天然產(chǎn)物，同時它可以通過與肌動蛋白的結(jié)合阻止肌動蛋白聚合影響真核細胞的細胞骨架形成。在說到攻克合成路線的過程時，姜雪峰平靜的敘述中難掩幾分自豪。尼科拉烏教授的習(xí)慣是讓幾個學(xué)生同時做一個分子，他把十九元環(huán)內(nèi)酯合成的任務(wù)分成4份，來自英國劍橋大學(xué)、法國巴黎大學(xué)、美國佛羅里達大學(xué)的學(xué)者和中國的姜雪峰各自領(lǐng)取自己的任務(wù)，4人平行分頭做，在分工協(xié)作的過程中慢慢優(yōu)勝劣汰，自然選擇出團隊的Leader，這樣選擇出的Leader相對更容易服眾。姜雪峰成為4人中最先完成自己合成任務(wù)的人，余下來的時間與劍橋?qū)W者一起打通他的片段。當4個部分都完成以后，更具挑戰(zhàn)性的時刻來臨，需要將這4個并不穩(wěn)定的片段最后拼接在一起。起初是劍橋的學(xué)者領(lǐng)銜連接，但隨著時間的過去，大位阻的內(nèi)酯成環(huán)始終沒有突破，整個團隊面臨著極大的壓力。這樣的情勢把姜雪峰推到了Leader的位置，他最后把4個片段順利地連接了起來，并采用微量反應(yīng)完成了不穩(wěn)定側(cè)鏈的連接。最后的合并難度非常高，由于十九元環(huán)位阻很大，同時面臨手性消旋、敏感基團脫除、烯烴的順反選擇性等難題，連接和閉合成環(huán)后接不穩(wěn)定烯胺側(cè)鏈還需要9步反應(yīng)，這些關(guān)鍵反應(yīng)都是姜雪峰獨立完成。這些關(guān)鍵的貢獻以及姜雪峰所起的作用讓他自然成為這篇重要文章的第一作者。

這個十九元環(huán)內(nèi)酯天然產(chǎn)物合成耗時一年半，是世界上首次全合成，并進行了相關(guān)化學(xué)生物學(xué)探究，揭示了十九元單體與三十八元二聚體之間的阻聚效應(yīng)差別。研究成果2011年發(fā)表在了《德國應(yīng)用化學(xué)》（ANGEW）上，《自然化學(xué)生物》雜志對這一工作給予了大幅評論，高度評價這個分子高效的匯聚式合成對該類天然產(chǎn)物和藥物探索的重要意義。

選擇冷門硫化學(xué)引領(lǐng)國際研發(fā)熱點

2011年，姜雪峰博士后工作即將結(jié)束，他面臨著留在美國工作和回國兩種選擇。但他出國前就已經(jīng)考慮好要回國發(fā)展，并且要走學(xué)術(shù)道路。此時國內(nèi)發(fā)展迅速，不但國家非常支持科技創(chuàng)新，并且相關(guān)產(chǎn)業(yè)也在蓬勃發(fā)展，產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展給學(xué)術(shù)研究提供了更多的機遇和挑戰(zhàn)，因此他很自然地選擇回國發(fā)展，而且最佳選擇是上海。當時自己的導(dǎo)師麻生明院士已在華東師范大學(xué)打造綠色有機化學(xué)團隊，這樣他就幸運地加盟了華東師范大學(xué)綠色化學(xué)重點實驗室。

惜才如金的華師大在姜雪峰一回國就聘其為研究員，這一職銜與教授同等待遇，包括華師大在內(nèi)的上海多所高校都設(shè)立了研究員崗位，以為那些教齡不足甚至沒有教齡的研究人員提供一種通道，這也是高校在人才政策上的一種突破。談起入職華師大的感受，姜雪峰坦言，最初幾年里，招生、搭建實驗室、選課題選方向等都是必須直面的挑戰(zhàn)。這其中尤其是如何應(yīng)對選題的挑戰(zhàn)，姜雪峰顯示了他不同一般的識見和能力。姜雪峰把選題視為是自己今后十幾年，甚至幾十年的工作和目標，而不僅僅是增加幾篇文章和幾個頭銜或榮譽。

深愛化學(xué)的姜雪峰骨子里有一種想為化學(xué)正名的強烈意識或者說責(zé)任感。在他看來，雖然不可否認化學(xué)存在安全性和污染性等問題，但不應(yīng)抹煞其對人類社會發(fā)展的重要貢獻，更深層次的原因是人們對化學(xué)本質(zhì)的理解迄今還比較有限，一旦對化學(xué)的本質(zhì)有了更多的了解，很多現(xiàn)在化學(xué)的負面效應(yīng)是可以得到抑制和更新的。目前很多化學(xué)界的有識之士正在大力推動綠色化學(xué)或者化學(xué)過程的綠色化，姜雪峰也是較早意識到這個大背景和趨勢的研究者。也正是基于這方面的考慮，在選擇自己的課題方向時，姜雪峰就把自己的目標定位在如何研究出對環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的化學(xué)。很快他就想到了從硫著手來切入這個探索，這也就是他這幾年在力推的硫化學(xué)。

為什么選擇硫這樣一種看似被化學(xué)家搞清楚的“老”化學(xué)，與熱點和前沿搭不上邊的化學(xué)元素作為研究對象？姜雪峰這樣表述：硫確實不是熱點，看似清晰，但深度思考時問題棘手，未來核心產(chǎn)業(yè)需求廣闊。硫通常被認為是“有污染”的化學(xué)，有惡臭，易氧化、毒化金屬，所以一說到硫，人們大都把它和有毒物質(zhì)聯(lián)系在一起。但其實硫在人類發(fā)展中扮演極其重要的角色，如血紅蛋白就是硫鐵鍵結(jié)合傳輸氧氣的重要生命分子，DNA中廣泛存在的二硫橋鍵成為形成其二級螺旋結(jié)構(gòu)的重要因素，有機硫也是抗菌消炎抗腫瘤的功臣，著名的抗菌素青霉素、頭孢等藥物里都有硫結(jié)構(gòu)。也就是說，一方面硫至關(guān)重要，但自身卻存在較多棘手問題，也是因為后者，世界上專門系統(tǒng)性研究硫化學(xué)的課題組非常少?；谏鲜鲈蚝涂紤]，姜雪峰覺得這應(yīng)該是當代化學(xué)需要直面的問題。他決定迎難而上，切入點首先是解決硫惡臭的問題。通過從無機硫向有機硫轉(zhuǎn)化的理念，引入高附加值功能分子，再逐一解決水相轉(zhuǎn)移、可見光催化、氧氣氧化方式等問題后，姜雪峰課題組已在實驗室以及放大規(guī)模的實驗中大幅降低甚至基本克服了硫的惡臭、易氧化和毒化金屬催化這些長期困擾化學(xué)的老大難問題，這也為低附加值的硫元素轉(zhuǎn)換成高附加值的功能分子奠定了基礎(chǔ)。姜雪峰在硫化學(xué)方面的開拓性研究從去年開始有了諸多突破。2015年，美國化學(xué)會邀請姜雪峰擔(dān)任泛太平洋硫化學(xué)會議的共同主席，這一舉動也表明中國學(xué)者對硫化學(xué)的開拓性研究得到了國際同行的認可。

目前，由姜雪峰研究團隊開創(chuàng)的硫化學(xué)研究已經(jīng)逐步成為研究熱點，相關(guān)的論文開始多起來（以往硫為主題的文章較少），一些企業(yè)也在采用姜雪峰他們研制的硫化試劑和硫化方法做藥物修飾和藥物發(fā)現(xiàn)，實際應(yīng)用進一步證明這種硫化試劑穩(wěn)定、安全、無毒、無害，幾乎沒有惡臭，含硫藥物的合成工藝也在進一步優(yōu)化中，下一步是建立產(chǎn)業(yè)化。

除了硫化學(xué)，姜雪峰團隊的另一個研究方向是復(fù)雜成藥天然藥物的合成和工藝化建立。如知名的抗腫瘤天然藥物長春花堿（存在于夾竹桃科植物長春花中，對卵巢癌等具有很強的抑制性）的合成步驟、后處理工藝等都是很繁復(fù)的，過程中會帶來很多污染。姜雪峰他們在實驗室通過新的合成方法研制出長春新堿，其合成路線最短，后處理步驟最少，總產(chǎn)量最大，這意味著一種合成路線更綠色化，合成成本更低的長春新堿很快就有望問世。更重要的是，通過新方法對分子結(jié)構(gòu)改造后可獲得新的功能，研制出的新藥物可以針對更多的腫瘤類型，如骨癌和淋巴癌。姜雪峰的目標是與藥企合作，將多樣性工藝化路線打通，開發(fā)出更有價值的新藥物造福社會。

采訪臨近結(jié)束，我們又聊起姜雪峰在那次高峰學(xué)科建設(shè)座談會上的那段感言，姜雪峰再次表述了自己的觀點：不應(yīng)該盲目追求國際熱點，而是更多地考慮這個研究方向是否具有科學(xué)價值和產(chǎn)業(yè)價值。科學(xué)價值方面，年輕人應(yīng)該勇攀高峰，迎難而上，找硬骨頭、難啃的問題來啃，去承擔(dān)別人不敢做的課題；產(chǎn)業(yè)價值方面，思考產(chǎn)業(yè)重大需求，關(guān)注產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。這樣，研究人員自身的價值也能得到充分體現(xiàn)。我們這次和姜雪峰的交流總共只有兩個小時不到，但以上滿滿的都是干貨。這位能言善辯、思路清晰、識見遠大、腳踏實地干事的年輕人讓我們印象深刻。期待有機會再與雪峰見面，再聽他講述硫化學(xué)和天然藥物分子工藝合成的新故事。

姜雪峰教授帶領(lǐng)團隊獨立突破多種成藥生物堿合成

[江世亮、梁偲采寫于2017年10月29日]