“我國有機氟的各項工作都是大集體幾代人的努力工作成果，絕不是我一個人的?！?/p>

——黃維垣

黃維垣（1921.12.15—2015.11.17），有機化學家，曾任中國科學院上海有機化學研究所副所長、所長。早期從事天然產(chǎn)物化學研究，后轉(zhuǎn)向有機氟化學和含氟材料領域，研制出一系列關鍵含氟材料，發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)研究了亞磺化脫鹵反應。1980年當選為中國科學院學部委員（院士）。10年前的今天，黃維垣逝世。

01

從甾體化學到硼氫高能燃料

1955年，黃維垣結(jié)束在哈佛大學的研究工作，克服重重困難回到祖國，應有機化學家黃鳴龍之邀進入中國科學院有機化學研究所（以下簡稱有機所，后更名為中國科學院上海有機化學研究所）工作。在接下來的三年里，結(jié)合有機所的研究現(xiàn)狀和國內(nèi)豐富的植物資源，黃維垣在甾體、萜類和生物堿領域開展研究，并分析中藥活性成分。

▲1952年，黃維垣在美國哈佛大學取得博士學位（圖片來源：中國科學院院士文庫）

彼時正逢中國跨入原子能時代，為此有機所進行業(yè)務方向大討論，決定以國家利益為重，將所內(nèi)部分科研方向轉(zhuǎn)向尖端科學。黃維垣放棄心愛的研究領域，加入“兩彈一星”工程，探索研制用于火箭的硼氫高能燃料。

當時，我國硼化學研究還是一片空白，國外文獻對關鍵步驟也嚴格保密。硼烷化學性質(zhì)活潑，極易燃燒和爆炸，某些硼氫化合物還有劇毒。黃維垣從理論開始，自己動手設計搭建儀器，甘冒風險親自進行實驗，不僅成功制出二硼氫、五硼氫和十硼氫，還摸索完善了整套實驗操作方法。

▲黃維垣（右1）和黃鳴龍（左1）、黃耀曾（圖片來源：中國科學院院士文庫）

02

“111任務”和含氟材料

在黃維垣的帶領下，固體高能燃料和有機硼化學研究在我國逐步站穩(wěn)腳跟，他自己則進入國家更為亟需的氟化學領域。

1960年，蘇聯(lián)撤走濃縮鈾廠的專家，不僅帶走了技術資料，也把潤滑油一并帶走。潤滑油一旦耗盡，機器只能停止運轉(zhuǎn)。同年11月，有機所接受潤滑油試制任務，這就是“111任務”。

▲黃維垣在上海有機化學研究所閱讀文獻（圖片來源：中國科學家博物館）

為盡早完成任務，黃維垣挺身而出，再度改變研究方向。他從潤滑油成分分析入手，利用紅外光譜解析結(jié)構(gòu)，推斷樣品潤滑油是一種全氟烴油。之后，黃維垣帶領研究人員找到合適的原料油品種，確定了氟化試劑，探索了氟化條件，建立起后處理方法，最終研制出成分、性能與樣品潤滑油相當?shù)姆?/strong>。

1965年，“液相法制造全氟油”成果獲國家發(fā)明獎。在黃維垣的領導下，有機所又陸續(xù)研制出用于陀螺儀的氟氯油、氟溴油及含氟材料，如氟塑料、氟橡膠等。

▲“液相法制造全氟油”獲國家創(chuàng)造發(fā)明獎（圖源：中國科學家博物館）

20世紀70年代，含氟材料逐漸由軍用轉(zhuǎn)向民用。黃維垣與同事陳慶云一同研制出新型含氟表面活性劑F53，可用于抑制電鍍鉻中鉻霧的擴散，不僅能消除污染、保障工人健康，又能節(jié)約資源。這項工作后來獲國家發(fā)明獎三等獎，成為目前我國仍在使用的氟化學產(chǎn)品中，唯一一個自主創(chuàng)新產(chǎn)品。之后，他又與中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學野戰(zhàn)外科研究所等單位共同協(xié)作，研制出氟碳人造血，成功通過臨床試驗，使其成為世界上首次成功應用于戰(zhàn)爭傷員搶救的人造血。陳慶云對此評價：“黃先生認為只要對國家有利就一定干，我們學氟的不干，誰來干？”

03

發(fā)現(xiàn)亞磺化脫鹵反應

20世紀80年代，黃維垣開始在氟化學基礎研究領域進行探索，期望通過基礎研究領域的突破，帶動應用研究領域的革新。

▲黃維垣在講解反應原理（圖片來源：中國科學院院士文庫）

針對聚全氟三嗪橡膠合成難題，黃維垣帶領團隊另辟蹊徑，設計了“先成環(huán)后聚合”的全新路線，成果得到國際同行的廣泛認可。這項研究還帶來一個意外驚喜——他們發(fā)現(xiàn)全氟碘代烷與亞硫酸鈉發(fā)生反應時，能以高達90%的轉(zhuǎn)化率生成新化合物。

這一反應被命名為“亞磺化脫鹵反應”。團隊深入探究其反應機理，成功優(yōu)化連二亞硫酸鈉等試劑，將反應范圍推廣至全氟溴代烷等含氟鹵代物，為在有機分子中引入全氟和多氟烷基提供了一個條件溫和、產(chǎn)率高且適用范圍廣的反應體系。

黃維垣還創(chuàng)造性地將氟化學研究成果與早年的甾體研究相結(jié)合，開展含氟天然產(chǎn)物合成工作，成功制備出含氟膽固醇類似物、含氟葡萄糖衍生物等一系列具有潛在生物活性的分子。

從天然產(chǎn)物研究到硼氫燃料開發(fā)，從“國之重器”到民用產(chǎn)品，從應用研究到基礎科學，每一次的轉(zhuǎn)變都與時代環(huán)境、國家需要密不可分。黃維垣的科學人生始終以國家需求為核心導向，彰顯出他廣博的學術視野以及“國家所急，一生所憂”的家國情懷。

來源：中國科學院大學

責任編輯：宋同舟