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【我们兰大人-23】产学研的化题者——专访兰州大学化学系1983届校友姜标

时间:2018-12-06 14:42:44来源:中国甘肃在线编辑:赵雨豪点击:

本报记者 任妍
校报记者团 张可意 刘澳琴

他是具有中国自主知识产权的“姜钟法”合成聚氯乙烯发明者;

他发明了清洁黄金无氰提取方法;

他推动了甘肃部分地区的“厕所革命”;

他研发出抗艾滋病手性药物绿色合成工艺;

他用4年时间将亏损1000多万元的企业扭亏为盈并A股上市;

他是中国唯一一个两次获得求是“杰出青年奖”学者;

他就是我校化学系1983届校友、中国科学院上海有机化学研究所原所长、上海高等研究院原副院长、现任中国科学院创新合作中心主任的姜标。

“我课题组里的学生现在在美国的就有超过二十个,早年回国的姜标算特别出色的学生之一。”兰州大学化学化工学院退休教师潘鑫复教授于2013年接受兰州大学档案馆采访时,回忆到他的学生们,对其中之一的姜标做出了这样的评价,尤其指出他“搞应用开发搞得很好”,“当领导是好领导”。

从兰大出发

1979年,17岁的姜标从福建福安老家考入兰州大学化学系。初到兰大,姜标与其他很多南方同学一样对学校不甚了解,“我们是恢复高考后的第三届大学生,所以我们福建的很多79级学生都是被调剂过来的”。就这样,原本有志于学医学救死扶伤的姜标与化学结了缘,没能穿上医生的白大褂,但却穿上了与医学相关的科学研究工作的实验服,终究得以做了些救死扶伤的事。

“当时学校的校园是都是土墙,学校这一块都是苹果地,后面是图书馆,前面是文科楼,左边是物理和化学楼,化学食堂是个茅草房……”,这是姜标对兰大最初的印象,“但是当时化学系的老师都很好”。

讲授《有机化学》的陈立民老师,讲授《杂环化学》的张自义老师,“认真、有趣、讲课非常好”,是这对夫妻老师共同的授课特点;讲授《高等数学》的张国熙老师,“他都不用看书本,就可以整本讲下来,很厉害”……老师们“大师级”的学识水平和讲课水准不仅给姜标留下了深刻的印象,也使他在学业上打下了厚实的基础,不是同系、同级的很多学生都知道“姜标”这个名字。

宿舍、系里、图书馆,每天三点一线的生活是当时兰大学生的普遍学习生活节奏,姜标也不例外,“兰大是个很安静的地方,很适合读书,那时候我每天都要去图书馆占位子”。这样的学习劲头,加上当时兰大化学系对学生在实验技能方面的高标准严要求,“当时兰大的实验设备在国内还是比较好的,而且我们有一个先天优势就是可以和兰炼这些地方合作,学生可以到那里去实习。所以到现在兰大化学专业的学生在业内都是很受欢迎的,干活扎实,动手能力强,我的博士生里面就有好多是兰大毕业的”,姜标的实验技能得到了充分的训练。

1983年本科毕业,姜标继而开始了研究生阶段的学习,1988年获兰州大学与中国科学院上海有机化学研究所(以下简称上海有机所)联合培养博士研究生学位,博士研究生期间的导师便是周维善院士和潘鑫复教授。“潘老师跟我的关系就像朋友一样,5年时间里我们俩一起抽烟、一起喝酒,很多时候都是潘老师主动叫我说‘你太累了,我们喝酒去吧’”,潘鑫复教授对待学生的态度,在后来姜标成为导师之后对学生的一言一行中折射出来。

在两位老师的指导下,姜标在油菜甾醇内脂的合成研究和稳定的金属含氟试剂的研究方面取得了重大进展。

博士毕业后,姜标到上海有机所开始从事博士后研究工作,于1991年被特批晋升为副研究员,1992年赴当时全球最大的化学公司——美国杜邦公司(以下简称杜邦公司)继续做博士后工作。

在杜邦加速

那是杜邦公司第一次向中国学者开放,姜标和北京大学的一名副教授一起成为了这“第一次”的两位中国学者,“我能去的原因应该是当时兰大有一批人已经在国外有了一定的影响”。

一流的设备,一流的技术,一流的人才,杜邦公司在科技上的优势确实令姜标叹服,他如鱼得水,一头扎进了科研的海洋。勤奋刻苦,充满天赋,很快,姜标在杜邦公司开始崭露头角。他用半年时间完成了杜邦公司2个研究课题组2年未完成的项目——海洋抗肿瘤药物时,轮到杜邦公司叹服了!

两年的时间里,姜标全方位地学习和掌握了制药与药物化学研究的每个环节。在开展降血脂新药的研究中他发现了一种新方法,可以排除剧毒氧化和低温的合成步骤,使原来无法工业化生产的药物顺利地进入了中试生产。同时他还发明了骨质疏松症新药和高效溶血栓新药合成方法。一举拿下的两项美国专利使美国人不得不对姜标刮目相看。

自此以后,越来越多的上海有机所博士进入杜邦公司工作。

在杜邦公司的博士后工作结束之前,姜标原本计划去哈佛大学继续深造,“我想的是在工业界做了一段时间,再去学术界学习一下”,但是上海有机所时任所长林国强院士的一句“你还是回来吧”,使姜标在1994年的最后一天提前返回故土。

让中科合臣“起死回生”

“当时研究所(指上海有机所)研究经费很少,提出了技术转移转化,但又不知道如何搞”。姜标回国后,这个推动科研成果转化的“试验场”就交到了他手上,1995年,33岁的姜标出任原中国科学院上海有机化学研究所实验厂总经理。

这个“试验场”当时的状况是亏损一千多万。贷款解决了部分资金问题,姜标带去的20位博士解决了人才问题,为了做到基础研究和科技开发“两条腿走路”,姜标白天在公司的中试生产现场,晚上则回到实验室指导研究生开展科研工作,讨论实验、评估数据、分析问题、改进方案、甚至亲自查资料做实验……

功夫不负有心人。在一年半的时间里,实验厂相继完成了25项科研产品的开发,其中15项进入中试阶段,并先后打入欧美化工医药市场。

经过四年的努力,实验厂发生了从负债一千多万到产值五亿多的巨变,2000年成为高新技术企业并获得社会融资,改制为中科合臣股份公司,2003年成为上市公司(600490)。

2001年,中国科学院调姜标回上海有机所任所长,他推动控股公司的社会化,建设现代化有机所科研大楼,筑巢引凤,全所截至2016年底引进了中国科学院“百人计划”入选者36人,国家杰出青年科学基金获得者23人,4人评上院士。最新的科研大楼是国际一流的水平,也是全国标志性的化学楼,“后来很多人来学习我们这栋楼,包括咱们兰大的第二化学楼就是仿照我们楼宇的缩小版”。

药物研制圆“医者”梦

正如姜标所言:“化学是最能够与生活联系在一起的,你提出问题来,化学基本上都能解决”。自1994年回国后,姜标在药物研制方面做了大量的工作。

回国前他在杜邦公司就开展着有关治疗艾滋病的药物依菲韦仑的研制工作,当时国际上还没有治疗药物,回国时杜邦公司的人就说“你回去了把它做出来”,这时杜邦公司预期的完成时间为3年,而事实上姜标仅用了半年就实现了工业化。

这时克林顿基金会“找上门”,希望能将1公斤3000美金的原料价格降低至1公斤600美金。经过姜标团队的努力,原料价格先是降低至1公斤1200美金,进而600美金、120美金,“到现在是90美金了,为克林顿基金会援助非洲提供了廉价的治疗药物,使得百万非洲艾滋病患者受益。”不仅如此,由于姜标团队的贡献,杜邦公司至少提前三年获得了美国FDA的批准,该药物进入了美国的医疗保险体系,缩短了艾滋病的整个治疗过程,使艾滋病患者从无药可治到获得新生。研制工作的难点在化合物的手性合成方法上,一是使用手性诱导催化剂是受限制的麻黄碱衍生物,二是低温反应,三是使用危险的易燃的二乙锌和丁基锂,工业化生产难控制,成本高。姜标团队的研究找到了一种全新的方法,用锌盐和廉价氯氨霉衍生物为替代麻黄碱,一步合成高光学活性依菲韦仑。这一方法发表后,被制药厂商广泛应用,“目前国际该药产量达1500多吨,艾滋病患者治疗费用从12000美金降到了1000美金”。

抗癌药物的研究也是姜标开展研究工作的“重头戏”。“海洋里有各种各样的生物碱,分离出来之后发现很多都是有抗癌活性的”,姜标团队在大量化合物中进行常规筛选,然后非常精确地知道各种化合物所针对的癌症类型,进而研制成抗癌药物。在这一过程中,在国家新药创制专项和国家自然科学基金委的支持下,姜标团队合成了一个包含四万多个化合物的化合物库,“我们对每一个化合物都进行精确的研究,成熟一个入库一个,一直在积累。这是一个开放的库,哪里需要了,我们就给送过去一批”,这项工作始于2003年左右。2017年,国家建立了一个更大的化合物库,姜标团队将自己的“小库”合并进了国家的“大库”。

2012年,中科院和上海市合作共建上海科技大学,时任中科院上海高等研究院副院长的姜标被特聘为上海科技大学特聘教授,组建上海科技大学免疫化学研究所,用五年时间把免疫化学研究所建设成了世界级研究所。他以天然产物合成的优势把小分子和大分子结合,开展交叉前沿的抗体药物研究,组建了国内第一个抗体药物偶联药物实验室。不到三年,实验室研发的抗癌化合物Protad获得了上海和径医药科技1.1亿美金的里程碑付款。

2003年的非典,至今在很多人记忆中都未曾抹去,不为人知的是时任上海有机所所长的姜标也带头奋战在抗击非典的第一线。在当时中国没有生产工艺来生产治疗非典的药物达菲、而国外也无法供应的情况下,“上海市给我们所下来一个指令,必须1个月之内做出来,那是死命令”。他带领中科院上海有机化学研究所天然产物化学实验室的许杏祥教授和上海三维制药的一批工程师,用了仅1个月时间圆满完成了任务,为此被中科院和上海市授予了“抗击非典优秀共产党员”荣誉称号。

化工工艺攻坚克难

“因为化学的涉及面特别广”,所以姜标的研究视角并未局限在药物方面,还触及化学化工材料等方方面面的研究。

PVC是一种用途广泛的合成树脂,是我国第二大合成树脂,用途广泛。氯乙烯是合成PVC的原料,过去我国所采用的生产氯乙烯的方法,使用含汞催化剂。据姜标介绍,我国每年大约需要生产氯乙烯2000多万吨,而这需要消耗汞1000多吨,其中200多吨还得靠进口。

2010年,工信部发文,要求PVC全行业推广低汞化、积极研发无汞催化剂。2016年我国加入联合国禁汞《水俣条约》,到2020年禁止使用汞催化剂。PVC行业生死攸关。

姜标得知了PVC行业的这一困境,马上冒出了做PVC的无汞催化剂的念头。很快,姜标找来了从事化学化工工艺绿色改造的企业——中科易工来一起参与,申请国家973项目支持。经过一年多的研究,科学家终于找到了以钡盐为主要组分的催化剂,提出了第四条乙炔二氯乙烷重整工艺,既解决了生产氯乙烯的环境污染,又降低生产成本,还能满足高端聚氯乙烯的合成。钡盐很便宜,做胃镜的钡餐剂、涂料中的增白剂都是其“姐妹”;它反应条件温和、装置简单,可节省大量能源和设备投入;“据计算,采用新工艺,平均每吨的成本可降低500多元,全国每年PVC可净增利润50多亿元。”中科易工总经理钟劲光说。该方法被命名为“姜钟法”。

“姜钟法”要走出实验室,还得过工艺关。催化剂颗粒多大、如何分布,都与使用寿命、催化效率息息相关,这也都是企业关心的事儿。姜标找来了上海华谊的专家,做出了单管反应器。2012年8月中科易工在厦门建成了第一条200吨的催化剂生产线,2014年在山东中国昊华德州实华化工完成了2000吨的氯乙烯中试生产线催化剂和新工艺验证,该工艺获得国家发改委和世界银行1亿美元无息贷款的支持,2019年即将在实华化工建成20万吨“姜钟法”无汞催化合成PVC工业示范,为我国提前履约提供有力的技术支持,挽救聚氯乙烯行业,被誉为聚氯乙烯的“第四次革命”。

中国是氟产品大国。含氟产品涉及到医药、农药以及日常生活的方方面面,例如冰箱里的制冷剂、手术用的麻醉剂等,“都是含氟的”。氟利昂进入大气后对臭氧层的破坏、进而对气候环境的影响是人皆共知的科学问题,“我们上海有机所是中国氟材料、氟工业的诞生地,过去我们在这一方面做了很多工作,例如含氟除草剂、含氟抗菌剂等一系列含氟产品。后来我的研究就转向研究含氟臭氧层消耗物的替代物。”因为在这一方面的突出贡献,姜标被聘为联合国环境署下设的经济技术评估委员会和化学技术委员会十年的共同主席,该组织于2005年获诺贝尔和平奖,他也被联合国授予环境保护冠军奖。

氰化钾,一种剧毒化学品,过去被广泛应用于从矿产中提金的过程中,“哪个地方用氰化钾提完金,那个地方就是寸草不生的,甚至那些提金的工人会得严重的疾病”。姜标团队推出了全新的提金工艺,不仅实现了清洁、环保、经济的目标,更重要的是“过去的氰化钾提金方法只能达到75%左右,而用我们绿色提金技术可以达到90%以上,不仅解决环保问题,还提高了经济效益”。

厕所革命惠及甘肃

2015年4月,习近平总书记曾经就“厕所革命”作出重要指示:坚持不懈推进“厕所革命”,努力补齐影响群众生活品质短板。农村厕所改造是国家扶贫的重大措施之一,但普通的水冲厕所对相对缺水的西北地区而言较为受限。

2018年初,张掖市甘州区领导特地到中科院创新合作中心访问并提出了干旱无水厕所技术需求,姜标以自己在生物处理农牧业粪便的研究技术和专利为基础,提出了研制无水冲洗式生物厕所,并在张掖市甘州区南关学校东门口安放了第一个无水冲洗式生物公共厕所,如厕人数至今已达2万3千多人次,“附近居民感到惊讶的是这座新建的公厕里没有一丝异味,不像过去的旧公厕,味道大的老远都能闻到”。

2018年5月,在甘州区政府的支持下,在张掖经济技术开发区天源工业园成立了张掖兰标生物科技有限公司,投资600多万元,快速建成年产移动式无水冲洗式生物公共厕所300座、家用户厕1万套生产线,并于当月正式投产运行。在六个月时间里为张掖农民安装1360套室内户厕,为张掖、临夏、陇南、定西、天水等地安装了生物公共厕所100多座。

无水冲洗式生物厕所因安装方便、占地面积小、无须开挖土地、无水污染、费用低廉等特点受到农民和政府的喜欢。该项目当年就获得甘肃2018第七届中国创新创业大赛优秀奖,并获得中国生态环境部“中国第一个厕所”的中国环境标志证书。

2018年9月19号在张掖开工建设的微生物智慧生态厕所和生态防控微生物菌组合功能性有机肥料项目占地179亩,投资3.5亿元,预计于2021年4月建成投入运行。建成后,可年产移动式生态公厕1000座、家用户厕10万套,年生产微生物菌50吨、有机肥52万吨。生物厕所和功能性有机肥料项目是集贯彻绿色发展理念和推进“厕所革命”一体的复合型生态工业项目,将成为荒漠生态循环农业经济示范和标志性项目。

基于张掖是国家重要农业基地以及有大量的荒漠土地,接下来姜标将致力于生物炭修复土壤技术的荒漠生态农业落户张掖,开展荒漠生态循环经济农业治理荒漠土地。

产学研硕果累累

时而企业家,时而科学家,时而教书匠,时而实验员……

在这样的身份角色转换之间,姜标本着“国家有任务,哪个最难,我就去参与哪个”的原则,参与和主持国家及地方科研项目50多项,发表论文250余篇,获得国家专利200多项,成为推动相关企业发展的有力支撑。

同时,姜标在科研成果及产业化生产工作中做出的努力和贡献也得到了社会的认可,获得甘肃省做出突出贡献博士、第二届中国科学院青年科学家奖、中国优秀青年科技创业奖、全国优秀博士后、求是基金“杰出青年学者奖”、中国科协求是杰出青年奖成果转化奖、上海市十大杰出青年、世界华人有机化学杰出青年奖、新世纪中国改革百名优秀人物、法国巴黎市长勋章、中国化学会有机合成创造奖、联合国环境规划署环境保护冠军奖、上海市科学技术进步一等奖、中国科学院自然科学二等奖、国家科技进步二等奖、中国科学院杰出贡献奖、中国产学研促进协会中国产学研合作奖等各种荣誉称号和奖励30多项。



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