黃維垣：國家需要就是我的課題 | 科技史

“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。”

——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。早期從事天然產物化學研究，后轉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，發現并系統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，結合有機所的研究現狀和國內豐富的植物資源，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，為此有機所進行業務方向大討論，決定以國家利益為重，將所內部分科研方向轉向尖端科學。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腳跟，他自己則進入國家更為亟需的氟化學領域。

1960年，蘇聯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。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構，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的氟油。

1965年，“液相法制造全氟油”成果獲國家發明獎。在黃維垣的領導下，有機所又陸續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”獲國家創造發明獎（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，又能節約資源。這項工作后來獲國家發明獎三等獎，成為目前我國仍在使用的氟化學產品中，唯一一個自主創新產品。之后，他又與中國人民解放軍第三軍醫大學野戰外科研究所等單位共同協作，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

發現亞磺化脫鹵反應

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——他們發現全氟碘代烷與亞硫酸鈉發生反應時，能以高達90%的轉化率生成新化合物。

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、產率高且適用范圍廣的反應體系。

黃維垣還創造性地將氟化學研究成果與早年的甾體研究相結合，開展含氟天然產物合成工作，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。

從天然產物研究到硼氫燃料開發，從“國之重器”到民用產品，從應用研究到基礎科學，每一次的轉變都與時代環境、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