丁奎岭（手性催化合成与绿色化学）中国科学院院士｜我国手性催化“自负载”新概念奠基人与二氧化碳资源化利用绿色工艺开拓者#

1. 研究方向#

丁奎岭院士长期致力于基于金属有机催化的不对称反应和绿色化学研究。研究重点聚焦于两个重大核心科学难题：一是手性催化剂的设计和高效合成。针对不对称催化中反应选择性和催化效率难以兼优的瓶颈，他探索新型分子自组装策略以及高效手性配体的理性设计，拓展不对称合成反应的应用外延。二是温和条件下多相与均相催化反应中的“小分子活化”与“绿色循环”。他将手性催化基础理论外延，攻克二氧化碳（$\text{CO}_2$）、氢气（$\text{H}_2$）等惰性气体的催化活化与高效资源化转化工艺难题，实现多类手性医药中间体和绿色化工大宗溶剂的原子经济性创制。

2. 标志性成果#

• 手性催化剂“自负载”（Self-Supporting）新概念与分子自组装策略的首次提出：

  • 在传统的负载型不对称催化中，将手性配体或催化剂共价负载在多聚物或无机固体载体上，往往会导致手性微环境发生改变，从而造成催化活性与对映选择性（$\text{ee}$ 值）的剧烈衰减。

  • 针对这一全球性基础难题，丁奎岭在国际上首次提出了手性催化剂的“自负载”新概念。该策略打破了传统的非均相负载思维，利用手性金属络合单体分子之间的自组装行为，直接构建高度有序且具备多孔通道的可溶性/非均相手性配位聚合物（$\text{Chiral Coordination Polymers}$）。

  • 这一新型策略完美保留了均相催化的高活性与选择性，同时赋予了催化剂极易回收和多次循环再利用的工程学特征，在羰基-烯（$\text{Carbonyl-ene}$）反应、氧化反应及氢化等反应中均取得了卓越的催化表现，在超分子化学、材料科学及非均相催化交叉领域产生了深远的国际学术影响。

• “组合不对称催化”（Combinatorial Asymmetric Catalysis）研究新方法与系列新型手性配体（SKP、SpinPHOX）的创制：

  • 在手性科学前沿，丁奎岭建立了“组合不对称催化”这一新方法。他系统地将不对称活化、不对称毒化（$\text{Asymmetric Poisoning}$）、手性传递与放大等概念，同组合化学手段深度融合，建立了高通量手性催化剂库，从而阐明了催化体系中非线性不对称放大效应的分子机制。

  • 他的团队发展出一系列具有特色骨架、高可调性的新型手性膦配体（如手性环己烷稠合螺二氢茚 $\text{SKP}$ 配体、$\text{SpinPHOX}$ 配体等）。目前，这些配体和催化剂已被 $\text{Strem Chemicals}$（美国）和 $\text{Daicel}$（日本）等国际顶尖化学试剂公司全球商品化销售。

  • 在产业转化方面，$\text{SKP/Pd}$ 催化体系已被成功应用于降胆固醇手性药物依折麦布（$\text{Ezetimibe}$）的高效工业合成；其基于双金属协同催化理念所发展的催化技术，已实现了光学纯环氧氯丙烷（$\text{Epichlorohydrin}$）千吨/年级的绿色工业化稳定生产。

• 温和条件下二氧化碳催化氢化资源化利用与首套千吨级 DMF 工业中试装置构建：

  • 二氧化碳作为温室气体，其温和条件下的高选择性资源化催化利用是绿色化学的皇冠级难题。丁奎岭团队深入拓展了极低能耗下的二氧化碳催化氢化。

  • 他利用在手性催化氢化和金属有机机制研究中积淀的深厚理论，自主设计合成了新型金属有机均相催化剂。通过催化机制解析和精密的催化剂分子调控，成功实现了在温和条件下，以二氧化碳（$\text{CO}_2$）、氢气（$\text{H}_2$）和有机胺为原料合成 $\text{N,N-}$二甲基甲酰胺（$\text{DMF}$）及其他甲酰胺类精细化学品的新路线。

  • 该工作直接变革了以一氧化碳（$\text{CO}$）为原料的传统、高污染 $\text{DMF}$ 工业制备工艺。其团队形成了世界首套资源化利用二氧化碳合成 $\text{DMF}$ 的成套技术、工艺和高稳定性反应装备，建设完成了千吨级二氧化碳资源化合成 $\text{DMF}$ 中试工业生产装置并成功运行，实现了实验室高水平基础理论向国家双碳战略应用及绿色化工路线的工业化落地。

3. 学术地位与影响#

丁奎岭院士是国际上手性催化合成、不对称组装以及绿色化学领域的先驱者和标志性学术领军人物。他的“自负载”手性催化剂与“组合不对称催化”等原创性理论，彻底打通了均相不对称催化向易回收工业非均相催化跨越的桥梁。他在包括《$\text{J. Am. Chem. Soc.}$》、《$\text{Angew. Chem. Int. Ed.}$》、《$\text{Chem. Eur. J.}$》等国际顶级学术期刊发表论文 $200$ 余篇，被广泛引用。他的多项原创催化技术和配体已被国际同行和大型精细化工企业应用于实际生产中。其卓越研究使他于 $2015$ 年获得第一届吉田奖（$\text{Yoshida Prize}$），于 $2016$ 年获得德国洪堡研究奖（$\text{Humboldt Research Award}$），并荣获国家自然科学二等奖、上海市科技精英等多项顶尖学术表彰。

1. 教育背景#

• $1981$ 年 $09$ 月－$1985$ 年 $07$ 月：郑州大学化学系化学专业，获理学学士学位。

• $1985$ 年 $09$ 月－$1987$ 年 $07$ 月：郑州大学化学系有机化学专业学习，获理学硕士学位（导师：吴养洁院士）。

• $1987$ 年 $09$ 月－$1990$ 年 $10$ 月：南京大学化学系有机化学专业学习，获理学博士学位（导师：吴养洁院士）。

2. 工作履历#

• $2023$ 年 $02$ 月至今：上海交通大学校长、党委副书记（第十四届全国人大代表、第十三届全国政协委员，讲席教授）。

• $2019$ 年 $09$ 月至今：变革性分子前沿科学中心主任（兼）。

• $2018$ 年 $09$ 月－$2023$ 年 $02$ 月：上海交通大学党委常委、常务副校长。

• $2009$ 年 $05$ 月－$2019$ 年 $02$ 月：中国科学院上海有机化学研究所所长。

• $2008$ 年 $08$ 月－$2009$ 年 $05$ 月：中国科学院上海有机化学研究所党委副书记、副所长。

• $2006$ 年 $04$ 月－$2008$ 年 $08$ 月：中国科学院上海有机化学研究所党委副书记、纪委书记。

• $1998$ 年 $12$ 月－$2019$ 年 $02$ 月：中国科学院上海有机化学研究所，入选中国科学院“百人计划”，担任金属有机化学国家重点实验室研究员、博士生导师。

• $1995$ 年 $12$ 月－$1998$ 年 $11$ 月：郑州大学化学系，教授（其间：$1997$ 年 $09$ 月－$1998$ 年 $09$ 月，日本东京工业大学 $\text{UNESCO}$ 研究员，合作导师：三上幸一 教授）。

• $1992$ 年 $11$ 月－$1995$ 年 $11$ 月：郑州大学化学系，副教授（其间：$1993$ 年 $09$ 月－$1994$ 年 $09$ 月，日本龙谷大学理工学部博士后，合作导师：松浦辉男 教授）。

• $1990$ 年 $10$ 月－$1992$ 年 $11$ 月：郑州大学化学系，助理教授、讲师。

1. 国家级与省部级顶尖奖项#

• 国家自然科学奖二等奖（$2009$ 年，获奖项目：“基于组合方法与组装策略的新型手性催化剂研究”，作为第一完成人）；

• 上海市自然科学奖一等奖（$2008$ 年，作为第一完成人）；

• 河南省科学技术进步奖一等奖（$2002$ 年，作为第二完成人）。

2. 国际荣誉与行业重磅奖项#

• 德国洪堡研究奖（$\text{Humboldt Research Award}$）（$2016$ 年，表彰其在金属有机化学和手性催化领域的突出科学贡献）；

• 第一届吉田奖（$\text{Yoshida Prize}$）（$2015$ 年，由国际有机化学基金会 $\text{IOCF}$ 颁发，每年仅表彰一位在世界范围内对合成有机化学做出先驱贡献的学者）；

• 美国礼来公司科学卓越化学奖（$\text{Eli Lilly Scientific Excellence Award in Chemistry}$）（$2007$ 年）；

• 庄长恭化学化工科学技术奖（$2006$ 年）；

• 亚洲百大科学家（$\text{Asian Scientist 100}$）（$2017$ 年入选）。

3. 国家级与地方重磅学术称号#

• 国家杰出青年科学基金获得者（$2002$ 年）；

• 全国优秀科技工作者（$2014$ 年）；

• 上海市“科技精英”（$2011$ 年）；

• 上海市自然科学牡丹奖（$2012$ 年）；

• 中国化学会第六届黄耀曾金属有机化学奖（$2012$ 年）；

• 中国化学会手性化学奖；

• 中国化学会物理有机化学奖。

1. 重要学术期刊任职#

• 《$\text{Angewandte Chemie International Edition}$》 顾问编委；

• 《$\text{Accounts of Chemical Research}$》 顾问编委；

• 《$\text{Chemical Communications}$》 国际顾问编委（曾任）；

• 《$\text{European Journal of Organic Chemistry}$》 国际顾问编委（曾任）。

2. 重要社会与学术兼职#

• 中国化学会 副理事长、常务理事；

• 化学生物协同物质创制全国重点实验室 主任；

• 中国产学研合作促进会 副会长；

• 上海科技大学 筹建期副校长、书院创院院长（曾任）；

• 国家自然科学基金委员会化学科学部 专家咨询委员会委员（曾任）；

• 上海市科学技术协会 副主席（曾任）。