聚焦有機硅科教融合 “躬親與共”培養(yǎng)高層次人才

■ 楊雪敏 郭彬 王心悅

有機硅化學(xué)是元素有機化學(xué)的一個重要分支，開拓有機硅化合物在有機催化和綠色化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用將為有機硅化學(xué)學(xué)科注入新的活力。杭州師范大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院有機硅化學(xué)及材料技術(shù)教育部重點實驗室徐利文教授團隊基于有機硅化學(xué)及材料和催化合成方面深厚的積累，帶領(lǐng)研究生及青年教師圍繞不對稱催化合成及有機硅化學(xué)、均相催化及有機硅新材料等方面開展系統(tǒng)性研究工作，聚焦有機硅化學(xué)及材料前沿，創(chuàng)制了以 Ar-BINMOLs 及其衍生配體和 Xing-Phos 為典型代表的四類新骨架手性膦配體，發(fā)展了多種多功能多活性中心催化活化新策略和多類復(fù)合型協(xié)同催化體系，成功高效構(gòu)建了硅-碳鍵手性官能化新型化合物庫。

作為杭州師范大學(xué)研究生院院長，徐利文教授攜手科研團隊在以手性新配體創(chuàng)制為核心的新催化體系構(gòu)建以及手性硅烷等方面均取得一系列重要進展。目前，以通訊作者（含共同通訊作者）發(fā)表論文200 余篇，獲授權(quán)中國發(fā)明專利23 件，4 類手性配體先后被兩家試劑公司進行商業(yè)化推廣。先后獲浙江省自然科學(xué)獎、杭州市科技進步獎等獎勵5 項，2021 年入選浙江省“高層次人才特殊支持計劃”杰出人才，2023 年獲中國氟硅協(xié)會杰出成就獎。

第五屆有機硅錢江論壇暨“勤慎論道”大講壇

利用絡(luò)合催化新模式創(chuàng)制新骨架手性配體

手性配體的創(chuàng)制與應(yīng)用是推動不對稱催化化學(xué)發(fā)展的核心驅(qū)動力。為突破傳統(tǒng)金屬催化體系中手性微反應(yīng)環(huán)境控制不夠精準(zhǔn)的局限性，借鑒多個活性位點、亞位點或非共價鍵活化的生物催化思路，徐利文教授帶領(lǐng)科研團隊利用多手性中心配體主導(dǎo)的絡(luò)合催化新模式，自主創(chuàng)制 出Ar-BINMOL、Xing-Phos、HZNU-Phos、Fei-Phos 四 種 兩 大類兼具多位點協(xié)同活化作用的原創(chuàng)性新骨架膦配體，并被同行認(rèn)可和采用，稱之為“徐氏配體”。以兼具軸手性和點手性中心為特色，可與主族和過渡金屬元素構(gòu)成具廣譜性絡(luò)合活化能力的新型不對稱催化體系，在30余個碳系和硅系不對稱催化反應(yīng)體系中表現(xiàn)出卓越的催化性能，實現(xiàn)了數(shù)百種多手性中心雜環(huán)、季碳以及硅手性中心等新物質(zhì)的催化構(gòu)建。相關(guān)成果被國內(nèi)外同行跟蹤采納十余次并獲諾貝爾獎獲得者Feringa 教授等國內(nèi)外知名專家高度評價，多項科研工作被國內(nèi)外媒體專題報道。相關(guān)科研成果在《德國應(yīng)用化學(xué)》等權(quán)威期刊發(fā)表SCI 論文47 篇，并獲國內(nèi)外同行高度關(guān)注和評價。

構(gòu)建硅手性中心官能化手性硅烷的新方法新策略

有機硅化合物是合成化學(xué)中不可缺少的組成部分之一，已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)化學(xué)品、生物活性分子和含硅聚合物以及功能材料的合成。特別是具有硅立體中心的手性有機硅化合物的催化不對稱合成，近年來越來越受到關(guān)注。然而，由于自然界中沒有與硅相關(guān)的手性來源，因此合成含有硅立體中心的手性有機硅化合物被認(rèn)為是近幾十年來最具挑戰(zhàn)性和被不斷研究的問題之一。

如何利用手性配體來改善硅基不對稱催化合成反應(yīng)中涉硅化學(xué)鍵的反應(yīng)活性和立體選擇性控制是研究手性合成化學(xué)的關(guān)鍵。徐利文教授團隊從自主創(chuàng)制的新骨架手性配體及其手性催化劑的二級結(jié)構(gòu)優(yōu)化出發(fā)，提出了“非等價配位作用”和多手性中心、多活性位點梯度協(xié)同增效的配體二級調(diào)控新模式，建立了“配體手性口袋”定向活化Si-C 鍵斷裂或構(gòu)建的新途徑，并通過多維度“硅效應(yīng)”在提升合成效率和立體選擇性上的精準(zhǔn)調(diào)控，通過去對稱化策略、動態(tài)動力學(xué)不對稱硅氫加成反應(yīng)以及多維度“硅效應(yīng)”精準(zhǔn)調(diào)控手性合成反應(yīng)新思路等合成方法，創(chuàng)新地實現(xiàn)了硅手性中心官能化手性硅烷的高效構(gòu)建，實現(xiàn)了手性硅雜環(huán)、含硅高分子等新物質(zhì)新材料的催化合成，解決了困擾多年的硅手性中心與官能團兼容性難題。相關(guān)科研成果在《德國應(yīng)用化學(xué)》等權(quán)威期刊發(fā)表SCI 論文50 余篇，獲得浙江省自然科學(xué)獎二等獎、三等獎各一項。

面向科教融合的國家需求，構(gòu)建“躬親與共”科技創(chuàng)新的拔尖人才培養(yǎng)新模式

在服務(wù)國家需求的同時，徐利文教授深刻感受到科教融合的重要性，“一個都不能少，一個都不能掉隊”，這是徐利文教授團隊近二十年秉承的研究生教育基本理念，并在“躬親與共”的科教融合過程中，提出并踐行“4I·2A 式”多維度拔尖創(chuàng)新能力導(dǎo)向的化學(xué)類研究生培養(yǎng)模式，把每個學(xué)生都當(dāng)作“郭靖式”重點人物來培養(yǎng)。通過多導(dǎo)師協(xié)同參與，激發(fā)研究生“郭靖式”非同一般的耐力和對科研的求知欲，吸收團隊各個導(dǎo)師的真?zhèn)鳎瑥亩鴮W(xué)生打造成為“郭靖式”科研強者。團隊自成立以來，一直秉承著“一個都不能少”的愛心教育理念，因材施教，將每一位學(xué)生培養(yǎng)成才，成為一個個“郭靖式”高質(zhì)量人才，為社會、國家輸出有機硅方面的專業(yè)人才。

徐利文教授指導(dǎo)學(xué)生開展科研工作

徐利文教授團隊通過實施多導(dǎo)師制“躬親與共”的科教融合型團隊聯(lián)合培養(yǎng)模式，著重圍繞學(xué)術(shù)研究和社會需求等多維創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)，推動研究團隊取得了一系列研究成果，通過課題支持培養(yǎng)的研究生在學(xué)術(shù)創(chuàng)新等方面的能力得到大幅提升。近20 年來，培養(yǎng)了具有獨立科研能力、綜合素質(zhì)較高的碩士研究生100 余名 ，先后有30 余名畢業(yè)生赴國內(nèi)外深造讀博，占研究生總數(shù)35%以上，其中赴國外讀博占讀博總數(shù)的90%以上。研究生以第一作者在《自然-通訊》《德國應(yīng)用化學(xué)》《化學(xué)通訊》等國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文近200篇，獲得授權(quán)專利21 項 ，入選浙江省百篇優(yōu)秀碩士論文5篇，這得益于“多導(dǎo)師制”科教融合型培養(yǎng)模式。與此同時，面向能源、環(huán)境、材料、生命科學(xué)、國防等諸多領(lǐng)域的不同需求，課題組為有機硅行業(yè)的企事業(yè)單位及大型化工企業(yè)等輸送專業(yè)人才70 余名。有機硅相關(guān)特色學(xué)科的畢業(yè)生在新型有機硅產(chǎn)品研制中發(fā)揮重要作用，研究生就業(yè)率達100%，用人單位對課題組的畢業(yè)生具備的多維創(chuàng)新能力給予了高度肯定。同時，通過科教融合工作所取得的技術(shù)成果輻射到有機硅行業(yè)，助力有關(guān)企業(yè)經(jīng)濟效益提升，有力推動了有機硅實驗室的發(fā)展。