毕业季·物质师生说|刘星宇：上科大与有机所，别样的三年

研究生一年级下学期在完成了上科大与有机所的理论学习之后，我正式进入课题组开展实验研究，林老师安排我接手同课题组师兄的一个未完成的课题，是关于近年来比较热点的廉价金属锰催化的碳氢键官能团化反应。这也是林老师对我科研能力的一次测试。一开始课题的进展还是很顺利的，但是在拓展底物的时候遇到了不小的问题。主要遇到的瓶颈是反应的重复性不好，加上我们的反应是封管进行的，反应不好监测，同时又有一定的危险性。此外，出于安全考虑，有机所有规定晚上加热反应超过指定温度需要有人看管，所以那段时间我需要在实验室守着加热到晚上十二点左右，等着反应到指定的时间，再停止反应用核磁对反应进行分析，结果等待我的往往是参差不齐的反应收率。每天守在实验室，等到的是这种结果，心情不可谓不差。这样的情况持续了快一周左右的时间，期间有过沮丧，有过对自己实验能力的怀疑。多亏了实验室师兄的鼓励，让我冷静下来好好思考产生这样现象的原因。对可能产生影响的环节进行了一一的排查，如催化剂的纯度，溶剂是否是超干的，反应器的温度，磁子的搅拌速率等等。最后发现是加料顺序的问题，于是我们对加料的顺序进行了筛选。花了一个星期的时间，明确了正确的加料顺序，从而解决了反应重复性的问题。最终我们的这份工作发表在Organic Letter上，并成为了该期刊2019年开年的第一个封面文章。工作的可重复性一直是做科研的人很头疼的事，面对这种问题时，需要有足够的毅力，但一定不能盲目的尝试，尝试一定是需要建立在对反应的理解和认识上的。

在进行第一个课题时，我们对不同金属催化剂进行了对比，发现当使用铑催化剂代替锰催化剂时，得到的产物，核磁氢谱的位移与之前的产物相比有微微的变化。我们意识到这或许是得到了一个全新的产物骨架。最终通过一系列检测手段，确定了是产物双键的构型发生了翻转。虽然只是一个双键构型的变化，但从反应的机制上来说，与之前却是截然不同了。为了弄清楚反应历程，在林老师的帮助下我们联系到了浙江大学的洪鑫教授。进行了DFT计算的合作，一个产物当中看似简单的双键构型的变化花了我们足足快一年的时间去弄清楚其中的反应历程。其间为了分析清楚双键是如何发生异构化的，我们提出了许多可能的过渡态，并且进行一系列的控制实验来试图证明反应经历过相应的过渡态。这算是一次真正意义上的理论与实践结合的过程，很多时候对于反应机理，目前的技术还不支持我们可以直观的证明某个反应历程，而通过计算化学的方式，我们可以了解到哪些反应历程的可能性是比较小的，哪些是比较有可能的。再通过控制实验进行侧面的论证，可以使提出的反应机理更加的合理。这种不断提出不断校正反应机理的经历，进一步提升了自己对有机化学的理解。

除了日常的科研生活外，我也积极参加学校或者有机所组织的各类活动或者学术报告。我做过中科院公众科学日志愿者、上海女子马拉松的志愿者，中国有机化学学术会议的志愿者等。尤其参与在上科大举办的中国化学会第十一届全国有机化学学术会议的志愿者，这个经历让我很难忘。这是我第一次可以和全国各地的研究有机化学的老师以及同学进行交流和学习。我印象最深的是我问上海交通大学张万斌课题组的一个学长：众所周知醛类化合物相比于α，β-不饱和双键活性高的多，如果做氢化的话应该是醛基优先被还原，为什么想到去尝试金属催化的α，β-不饱和醛类化合物的不对称共轭还原反应的研究？学长回答我说：因为知道它很难所以才有尝试它的必要性。这个回答让我很受启发，做化学研究千万不能有畏难情绪，一定要敢于去尝试那种看起来不可能的反应。

9月，我即将去往瑞士洛桑联邦理工学院进行博士阶段的学习，感谢上科大与有机所这样一流的科研平台给了我可以走向世界的机会，开启人生的新阶段。