化學能沒有污染嗎

“通過探索全新的化學反應及過程，從根本上增加化學合成的效率，減少污染物產生，這是一個創造新的化學反應的過程。我們的任務是‘打通隧道’尋找捷徑。”

　　作為近代科學發展的產物，化學在給人們生活帶來便利的同時，也帶來了環境污染。一些重大的環境事件往往與化學有關，比如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體富營養化，等等。

　　上世紀80年代末90年代初，當這個世界開始對化學污染心生恐懼的時候，綠色化學時代隨之開啟，李朝軍就是在那個時候走出國門，去往遙遠的加拿大。

　　如今，李朝軍是加拿大皇家科學院院士、發展中國家科學院院士，獲得過2001年度美國總統綠色化學挑戰獎，是國際綠色化學領域的奠基者和引領者之一。他大幅度地提高了原子利用效率，并開創了一系列全新的化學反應，尤其是他開創的水相中有機化學反應被視為“綠色化學領域的一個開端經典”。

　　綠色化學是20世紀90年代初新興的一門交叉學科，其核心是通過新的科學設計充分利用資源和能源，從源頭上減少和消除工業對環境的污染。

　　在接受《環球》雜志記者專訪時，李朝軍語速不快、聲調不高，但據了解他的人說，性格溫和的李朝軍，其實是個熱愛挑戰極限的“科學達人”。

挑戰“真理”

　　化學化工與人們的生活有著密切聯系，改善著人們的衣食住行及衛生和健康條件，有效提高了人們的生活質量，但在自然資源的提取和轉化過程中，由于效率較低，消耗了很多能量和資源，產生了污染環境的廢棄物。

　　如何使化學化工產品的生產過程更綠色環保？李朝軍解釋，以往傳統的辦法就是如果出現環境問題，則關閉相關企業，或者為了發展經濟，對環境有所犧牲。“在綠色化學出現之前，幾乎沒有好的辦法使經濟發展和環境保護達到平衡。化工產品越來越多，但資源越來越少。”

　　李朝軍介紹，綠色化學的出現就是著眼于解決這一矛盾。尋找可再生資源，高效地利用和轉化可再生資源，從源頭上避免對環境的不利影響，并促進工業發展。“這是綠色化學的根本宗旨。”

　　20世紀90年代，全球科技工作者開始重點研究綠色化學。李朝軍在這一研究領域“沖出重圍”。

　　“通過探索全新的化學反應及過程，從根本上增加化學合成的效率，減少污染物產生，這是一個創造新的化學反應的過程。我們的任務是‘打通隧道’尋找捷徑。”李朝軍如此形容自己的探索之道，“從這個山頭到那個山頭，上山下山，總要在復雜的山路中到處找路，既耗體力又費時間，我們的目的就是找一條捷徑，比如打開一個山洞，從山這邊直接到山那邊。”

　　過去30多年里，李朝軍帶領自己的團隊，不停地重復著“打隧道”的工作。在這個過程中，他發現了一些全新的化學反應，并且從中取得了重大成果，得到權威機構和專家的認可。

　　水相中的格氏反應就出自他手。經典格氏反應被認為是有機化學最重要的反應之一，有著100多年的歷史，其發現者曾于1912年獲得當年的諾貝爾化學獎。化學界傳統的觀念認為這個反應只能在無水、無氧等條件苛刻的有機溶劑中進行。

　　1989年，李朝軍在加拿大攻讀博士時，做過一個天然產物的合成，發現“合成和反應的過程太復雜，需要很多的保護基和脫保護基過程”，便思考是否能探索全新的辦法。

　　他有了一個大膽的設想：在水中進行格氏反應，因為如果水能代替有機溶劑，將大大簡化化學合成并減少溶劑污染。“所有人都認為格氏反應必須在無水等非常苛刻的條件下完成，但我不這樣認為。”

　　當李朝軍提出這一挑戰“真理”的想法時，很多人覺得不可思議。曾會應說：“格氏反應非常怕水，因此必須除水，現在用水做溶劑，完全顛覆了傳統有機化學的觀念，但李老師做到了。”

　　有了這一想法，在博導的指導下，李朝軍立即付諸行動。3個月內，他每天都在想各種各樣的辦法，通過實驗證實自己的想法。十多年后，李朝軍終于一步步完善了水中的格氏反應。這個反應可以被直接用于復雜分子如糖在水中的反應，極大地簡化了化學合成過程并從源頭上降低了化學品及溶劑污染。直到現在，他還在努力完善這類反應。

　　李朝軍說：“有機溶劑易揮發，易燃易爆，安全系數不高，污染嚴重，但如果在水中進行格氏反應，就能避免這些問題，使反應更簡單和安全。”

　　憑借這項研究，李朝軍被授予2001年度美國總統綠色化學挑戰獎。這項研究成果還被列入法文版的高校教材《普通化學》。

　　對李朝軍而言，不斷挑戰科學極限是個有趣的過程。炔丙基胺是一類重要的化學轉化中間體及許多醫藥構架單元。傳統合成需要多步反應來完成，原子利用效率低，易產生大量廢棄物。李朝軍研發了炔-醛-胺偶聯反應（A3-偶聯反應），利用一系列催化劑在水中僅用一步便能高效地將炔-醛-胺轉化成炔丙基胺，而且水是唯一副產品。

探索研究木質素

　　2016年，李朝軍來到蘭州大學功能有機分子化學國家重點實驗室，組建課題組。不久，他作為首席科學家申報了“綠色催化與合成國際聯合研究中心”，為蘭州大學新增了一個國家級的研究平臺。

　　只有“坐得住冷板凳”，才能“做得了鋼鐵俠”。李朝軍說，再好的想法也需要無數次的實驗，有可能99.9%都是失敗的例子，但一旦那0.1%“有戲”，意味著很快就要成功了。

　　在李朝軍的帶領下，他的團隊正開展一項全新的研究，對可再生資源木質素降解進行基礎研究。

　　化學品最基礎的原料是石油等不可再生的資源，而這個科研團隊的想法是，如果能從植物中獲得化工原料，就可以替代這些不可再生資源。“木材有三種成分，木質素、纖維素和半纖維素。造紙業利用完纖維素和半纖維素后占木材總重量10%～20%的木質素被當作廢棄物排放，給環境造成很大的壓力。”李朝軍說。

　　木質素與石油、煤炭等作為原料所得到的有用小分子成分是一樣的，如果能將木質素關鍵結構切斷，變成有機小分子，就能夠作為未來化學品的原料，并對預防環境污染乃至資源的可持續發展具有重要意義。

　　李朝軍帶領蘭州大學的團隊進行了初步的嘗試。他們對這項研究充滿期待，希望有朝一日能夠做出有意義的探索，變廢為寶。

資料：“一分之差”的辯證法

　　說起自己與綠色化學的淵源，李朝軍顯得有點“不好意思”。

　　李朝軍出生于河南省洛陽市郊的一個小村莊。從初中到高中，他都是學習繪畫的藝術特招生。考入中央美術學院是他和父母追求的最高目標。

　　高中階段，李朝軍“誤打誤撞”地參加了幾次學校組織的數學和理化競賽。比賽中，他名列前茅，理科天賦被老師發現。“我家是農村的，上學機會少，當時一個村子好多年才出一個大學生。老師走了很遠的路到我家里，動員父母勸說我改學理科。”李朝軍告訴《環球》雜志記者，最終他不負眾望，成功考取了鄭州大學化學系。

　　大一課程對他而言相對輕松，他就把課余時間用到了英語學習上。兩個多月，只在高中接觸過英語的他就記完了大學期間所有需要學習的英語單詞，能夠閱讀專業類的英文文獻或原著。

　　當時的鄭州大學化學系主任聽說了李朝軍的“傳奇”，邀請他赴辦公室面談。作為入學還不到3個月的大一新生，他緊張不已。“系主任在閱讀英文版的化學專著，他將書遞給我，讓我用中文直接翻譯。”

　　雖然緊張，但李朝軍并沒有令系主任失望，還被鼓勵大學畢業后一定要出國留學，學習國外先進的科學理念和技術。在這次“面試”后他還得到一個“特權”，可以隨時進入原本只對教師和研究生開放的化學資料室。那里收藏了很多中英文的文獻和雜志。

　　從高中到大學，他的讀書階段可謂一帆風順，但到了畢業前夕，李朝軍遭遇了一次印象深刻的挫折。“1983年，我準備報考國內一重點大學的出國預備生，主攻無機化學專業，但失利了。”李朝軍的有機化學專業課以一分之差與目標學校無緣，盡管他的英語成績及總分都是同屆考生中的最高分。

　　暫時失利后，李朝軍本科畢業，去了河南一所高校擔任化學老師。他說，“在哪里跌倒了就應該從哪里站起來。有機化學差了一分，我就一定要拿下它。”于是，李朝軍一邊給學生授課一邊繼續學習。

　　1985年，李朝軍以第一名的成績考取了中國科學院化學研究所有機化學專業碩士研究生。

　　主動從無機化學“跳躍”到有機化學，與完全不同的研究對象打交道，李朝軍說，不覺得其中的過程有多艱辛，倒笑稱“這才有趣”。

　　但在他的學生、蘭州大學功能有機分子化學國家重點實驗室副教授曾會應看來，與其說“一分之差”是遺憾，不如說是成功的源頭，“他用挑戰自己、不愿服輸的精神彌補了‘一分之差’的遺憾。”

　　1989年起，李朝軍先后赴加拿大麥吉爾大學攻讀博士研究生，赴美國斯坦福大學從事博士后工作。