中国科学院院士程津培

2017-11-10 15:52| 发布者: fiber| 查看: 205| 评论: 0

摘要: 程津培，有机化学家 1948年6月1日生于天津，籍贯江苏灌云。化学博士，教授、博士生导师。中科院院士、有机化学家。1989年5月加入中国致公党，现任中国致公党中央副主席、致公党天津市委名誉主委，第十一届全国人大常 ...

程津培,有机化学家 1948年6月1日生于天津,籍贯江苏灌云。化学博士,教授、博士生导师。中科院院士、有机化学家。1989年5月加入中国致公党,现任中国致公党中央副主席、致公党天津市委名誉主委,第十一届全国人大常委会委员、全国人大教科文卫委员会副主任委员,第三世界科学院院士,中国科学院院士。此外,还担任国务院学位委员会学科评议组成员,教育部科教委员会委员,教育部教学指导委员会委员,国家自然科学基金评委,《高等学校化学学报》编委等职。

程津培1972年8月至1975年8月在天津师范大学化学系就读;

1975年8月至1978年9月在天津塘沽师范学院任教;

1978年9月至1981年12月在南开大学就读;

1981年12月至1982年12月在南开大学任教;

1982年12月至1987年2月在美国西北大学有机化学专业攻读博士;

1987年3月至1988年8月在美国杜克大学攻读博士后;

1988年9月起在南开大学化学系任教,历任副教授、教授、物理有机化学研究室主任、博士生导师、副校长;

1997年至2002年任致公党天津市委主委;

1998年至2002年任天津市政协副主席;

2000年4月至2008年4月任科学技术部副部长;

2001年11月当选为中国科学院院士;

2002年12月当选中国致公党第十二届中央副主席。第八届全国政协委员,第九届全国政协常委,第十届全国政协常委,第十一届全国人大常委会委员;

2009年受湖南软件职业学院邀请担任荣誉顾问;

2012年12月,被中国致公党第14届全国代表大会选为副主席;

2013年3月,第十二届全国政协常委,全国政协教科文卫体委员会副主任;

学术成就

主要从事物理有机化学的研究,在化学键键能研究方法学和未知键能的实验测定、自由基取代基效应理论、一氧化氮亲合势和转移机理、NADH辅酶模型反应热力学和机理、叶立德热力学稳定性统一标度的建立和绿色合成等方面作出了系统的、创新性的工作。

程津培院士长期从事化学键能量的研究。化学反应从本质上讲是化学键发生重组的过程,而键能(即原子之间的结合力)的大小即是决定该过程能否发生以及发生的速率和方向最为关键的物理量,因此化学键键能的研究对于化学及其相关领域意义重大。程津培的主要学术贡献是创新键能研究的方法学,在对键能数据进行系统的实验测定和定量分析的基础上,揭示具有重要理论和应用意义的化学过程和生命模拟过程的未知规律,从而对物质的性质和变化进行理论解释和预期。程津培回国后建立了能够开展综合性化学键键能研究国内目前唯一的实验室,他和他的合作者通过系统的键能研究,对一些现存化学理论作了重要发展或修正。他的主要工作举例如下。

一、开辟了一氧化氮(NO)键能研究领域,为揭示NO生理作用的化学本质提供了定量数据基础NO是具有血压调节、神经传导、免疫等多种生理功能的生物信号分子,有关研究几年前曾获诺贝尔生理医学奖。但长期以来,涉及NO作用之化学本质的内部能量驱动机制一直未被阐明。程津培课题组首次将化学热力学概念——NO亲合势引入到NO研究中,将其定义为NO跟载体上与其相连的原子(Y)之间的结合能,并在国内外率先开展了多种类型的NO载体模型中YNO键断裂能量的系统测定和理论分析,揭示了NO转移的能量驱动机制和构效关系。这项研究合理解释了诸多已观测到的现象,同时也为预测NO转移机理及理解NO生理作用提供了重要的热力学依据。

二、拓展了自由基取代基效应理论,揭示了重要的未知规律

自由基对化学和生物学的意义不言而喻,但以往对自由基构效关系的认识并不全面。文献中报道的自由基取代基效应只有一种类型,即无论是供电型(EDG)还是吸电型(EWG)基团取代,均造成自由基稳定性增加,这种取代基效应被称之为S(same)类型。程津培课题组通过键能研究,以大量实验事实证明,其实可被EDG稳定,但被EWG去稳定的所谓O(opposite)类自由基是普遍存在的,他们还证明了CounterO(O)类型取代基效应也存在。他的这项研究第一次为自由基取代基效应作了迄今最完整的理论归纳。同时还揭示了调控自由基取代基效应的方向和大小的主导因素是自由基的本征极性,并通过理论建模阐明了O、S和O三种取代基效应的基本类型之间相互转化的内在规律。这项研究的重要性还在于,生命体中绝大多数自由基是极性自由基,而极性自由基的取代基效应一般均表现为O 或O类型,这就为进一步理解生命自由基提供了基础。

三、建立了实验测定有机物RH键均裂键能的简便方法

程津培和合作者通过巧妙设计热力学循环,利用所擅长的pKa和电化学参数等在溶液中易得物理量的测定,建立了简单高效的键均裂能测定新方法。该方法避免了原来测定键能所必需使用的复杂气相化学方法,不仅不损失精度,还使测定效率有了极大提高。他们的键能方法使得以前认为很难得到较复杂有机分子的键能数据的系统获得成为可能,从而大大释放了利用键能这个理论分析的有利工具进行化学和相关研究的潜力。除此之外,他们还按类似的思路,通过构建其他适当的热力学循环,建立了测定中性分子及其自由基离子中CC、CX(X=H、O、N、S、卤素或金属)等键的溶液态均裂和异裂能量的实验方法。这些研究方法,已在化学键键能的实验研究中广泛使用。

四、建立了判断NADH辅酶模型反应机理的第一个定量依据,即能量判据,对NADH辅酶反应机理作了深入系统的研究NADH是备受生物学界关注的氧化还原辅酶,但学术界对它在反应中发生负氢转移的机理的辩论已经持续了二十多年。争论主要集中在负氢究竟是一步直接由NADH中转移到受体,还是通过电子转移引发的多步转移过程来实现氧化还原反应。程津培和他的学生通过系统测定和综合分析各种NADH反应机理中的每一个基元步骤的自由能变化,建立了第一个具有普适性的预测反应机理的判据。他们的能量研究,揭示了看似截然不同的还原机理之间的内在联系,指出不同的反应机理,实际上是由于不同模型物给电子能力及不同底物接受电子的能力有所区别所造成;随着NADH模型与底物间电子转移能垒从高到低的变化,反应机理发生从“一步”到“多步”的渐变,他们还研究确定了机理发生转变的能量拐点为1.0 V(即能量判据)。这项研究为学术争论各方所持观点的局部合理性找到了共同的基础,在分子以下层次上深化了对生物过程的理解。

发表论文

[1]Luo, S. Z; Xu, H.; Li, J. Y.; Zhang, L. & Cheng, J. P. A simple primary-tertiary Diamine-Bronsted acid catalyst for asymmetric direct aldol reactions of linear aliphatic ketones. J. Am. Chem. Soc. (Communication) 2007, 129, 3074-3075. [DOI: 10.1021/ja069372j]

[2]Zhu, X. Q.; Wang, C.H.; Liang, H. & Cheng, J. P. Theoretical prediction of the hydride affinities of various p- and o-quinones in DMSO. J. Org. Chem. 2007, 72, 945-956. [DOI: 10.1021/jo0621928]

[3]Zhu, X. Q.; Zhang, J. Y. & Cheng, J. P. Mechanism and driving force of no transfer from S-nitrosothiol to cobalt (II) porphyrin: a detailed thermodynamic and kinetic study. Inorg. Chem. 2007, 46, 592-600 . [DOI: 10.1021/ic061427v]

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