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科學家的故事:中國第一位化學博士

時間:2015-12-24 14:53:00   來源:無憂考網(wǎng)     [字體: ]
立志報國,求學英歐
趙承嘏,字石民,1885年12月11日(陰歷十一月初六)出生于江蘇省江陰縣北門一個中藥鋪主家庭。自幼努力學習經(jīng)史之義,清末考中秀才,國學根基深厚,畢生喜愛書法。
1905年,趙承嘏剛好年滿二十,他棄文從理,官費留學。先后在英國曼徹斯特大學和瑞士日內瓦大學取得碩士和博士學位。
曼徹斯特大學有機化學首席教授小潘金(William Henry Perkin, Jr.)非常賞識趙承嘏的學識和才能,指導趙承嘏從事萜烯類化合物合成研究作為碩士畢業(yè)論文,1911年發(fā)表于英國皇家化學會志,這篇13頁的長文可能是中國學者在西方科技期刊上發(fā)表的第一篇學術論文。
在日內瓦大學有機化學家畢誕(Amé Pictet)教授指導下,趙承嘏完成了紫堇堿(延胡索甲素)的全合成,并于1914年獲得博士學位。據(jù)考證,趙承嘏是我國第一位化學博士。1916年,趙承嘏前往法國羅克藥廠應聘。臨別前與日內瓦大學導師和同事合影

1922年,國內傳來北洋政府摧殘中醫(yī)學的消息,他婉拒藥廠的誠懇挽留以及老師和同事的再三勸阻,決定回國工作,實現(xiàn)中草藥化學研究的理想。他說:“祖國需要,刻不容緩,我不怕苦”。由于夫人不愿意離開法國,趙承嘏便毅然只身回到祖國。


02
研究本草,卓有成效
1923年,趙承嘏回國受聘于南京高等師范學校(不久并入國立東南大學,即中央大學的前身),任數(shù)理化學部教授,講授工業(yè)化學課程。
化學家吳學周院士、柳大綱院士、朱任宏教授等都曾經(jīng)上過他的課。
柳大綱院士回憶:
趙承嘏針對20世紀初煤焦工業(yè)的興起,著重講授精細工業(yè)化學,包括煤焦油出發(fā)的中間體及其含氮、硫、氧、氯衍生物的制備,并進一步講述純制方法以及合成染料、合成藥物、消毒劑、炸藥、照相藥品的方法。為增進學生對化學應用的了解,趙承嘏還帶著學生去上海參觀化工廠、輪胎廠、天廚味精廠、搪瓷廠等,讓學生們獲得一套理論與實踐結合的知識,課程設計巧妙而罕見,深受學生喜愛。

20世紀20年代的北平協(xié)和醫(yī)學院是當時國內研究中藥的主要機構,被譽為“現(xiàn)代中藥藥理學研究創(chuàng)始人”的陳克恢(K.K.Chen)當時也在協(xié)和醫(yī)學院做助教,并開展中藥麻黃的藥理研究。
陳克恢從中藥麻黃中提取麻黃素,但藥理作用不恒定,無法發(fā)表。趙承嘏首先用重結晶法提純,重結晶25次之后,熔點仍不恒定,證明是混合物。后用溶媒法將其分離成麻黃堿和偽麻黃堿,經(jīng)藥理臨床試驗,證明是一種很有效的新藥,終麻黃素成分擬交感作用的研究成果震驚了世界。
兩人志同道合,從此建立了默契的合作關系,即便后來陳克恢到美國威斯康星大學留學,又任職于禮來公司,趙承嘏依然將自己從中藥中提取的幾乎所有的生物堿都寄給陳克恢,請他開展藥理研究。
陳克恢后成為20世紀國際藥理學的一代宗師,曾任美國藥理與實驗治療學會主席、美國實驗生物學聯(lián)合會主席和國際藥理聯(lián)合會(IUPHAR)名譽主席,是當時國際上有影響力的藥理學家之一。趙承嘏和陳克恢兩人的合作可謂化學和藥理的“雙劍合璧”,為用現(xiàn)代科技的手段研究中草藥的有效成分和藥理機制開辟了新路,擴大了世界對中藥的了解。

在協(xié)和醫(yī)學院,趙承嘏開始了應用化學方法對中草藥進行系統(tǒng)研究。自1928年起,趙承嘏還開始了中藥延胡索的化學研究,陸續(xù)提取出13種延胡索素,用“甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛……”來表示。猜測其有鎮(zhèn)痛作用成分。當時獲得的生物堿結晶分量不多,趙承嘏視為至寶,一直小心珍藏,期待條件成熟之際進行更為深入的藥效研究。


紫堇堿(延胡索甲素)是1826年由德國化學家Heinrich Wilhelm Ferdinand Wackenroder從罌粟中提取出來的,真是出人意料,一百年后趙承嘏從延胡索中獲得了天然產物延胡索甲素竟然就是紫堇堿,1911年-1914年,趙承嘏用他導師畢誕1911年發(fā)展的芳香乙胺與醛的縮合反應(即的Pictet–Spengler反應)完成了這一天然產物的全合成。

協(xié)和醫(yī)學院當時的科研條件比較先進,為趙承嘏進行中草藥有效成分的提取分離提供了施展才能的平臺,趙承嘏也在此開啟了我國植物化學研究的先河,為我國天然產物化學的發(fā)展奠定了重要基礎。

03
先驅奠基,創(chuàng)立體系
20世紀20年代,國內學術界要求設立國立研究機構的呼聲日盛,在國民黨“四元老”吳稚暉、張靜江、蔡元培、李石曾的推動下,1928年6月蔡元培在南方創(chuàng)辦了國立中央研究院,總部設在南京,研究所大多分布在南京和上海。1929年9月李石曾創(chuàng)辦了國立北平研究院,研究所大多建在北京(時稱北平)。兩個“國立”研究機構的建立,在中國近代科學扮演了重要的角色。

趙承嘏早年在法國與李石曾相識,李石曾邀請趙承嘏創(chuàng)辦藥物所,“以新之科學方法,將中藥的有效成分進行分析利用”的建所目的正是他孜孜以求的理想。趙承嘏欣然接受了李石曾的邀請,辭去協(xié)和醫(yī)學院的職務,于1932年6月成立由北平研究院和中法大學合作共建的藥物研究所,并出任所長兼專任研究員。經(jīng)過短期籌備,藥物所于9月1日開始工作。此后趙承嘏一直在藥物所從事系統(tǒng)整理和研究中草藥的工作,為我國現(xiàn)代中藥研究和藥物研發(fā)體系的建設奠定了扎實的基礎。

1933年,中日長城戰(zhàn)事不斷,趙承嘏于4月率藥物所大部分人員將化學研究部儀器遷到上海中法大學藥科;1935年,暫留北平的藥品制造部也遷往上海,在亞爾培路410號暫居。1936年鐳學所也遷往上海,李石曾將他在上海的世界社房產——福開森路(今武康路)395號一幢四層樓房用作藥物所與鐳學所的所址。因地處法租界,藥物所在抗戰(zhàn)初期仍以中法大學名義繼續(xù)進行研究工作。

在北平研究院20年的歷史中,從1929年成立到1937年抗戰(zhàn)前為創(chuàng)設發(fā)展時期,大部分科研工作是在這一時期完成的,被稱為北平研究院的“黃金時期”。藥物所研究工作十分突出,雖然僅有趙承嘏一名專任研究員,但他在這9年期間發(fā)表了26篇論文,論文總數(shù)與擁有較多專任和兼任研究員的化學所相同,成績斐然。

這一時期,趙承嘏重點研究的中藥有貝母、延胡索、除蟲菊、麻黃、洋金花、細辛、曼陀羅、防己、人參、三七、鉤吻(大茶葉)和雷公藤(菜蟲藥)等。并用他獨創(chuàng)的分離方法,對植物成分,特別是生物堿進行分離結晶。當時,提取植物有效成分的經(jīng)典方法是乙醇浸泡,這樣得到的粗提物成分復雜,不易提純分得結晶。鑒于植物有效成分生物堿較多,趙承嘏發(fā)展了堿磨苯浸法,使提取物成分趨于簡單,大大減少了進一步分離單體的困難,且往往能從一種植物中提得多種結晶。

正是運用這套獨特的生物堿分離提取方法,他往往能從一種植物中分出多種結晶。
從中藥延胡索中分離得到13種生物堿結晶
從不同品種鉤吻中分得7種生物堿結晶,
從貝母中提取獲得了貝母素甲、乙、丙。

當時,一些國外學者已經(jīng)開始詳細研究中草藥,經(jīng)趙承嘏重新研究后,往往又能分得新的成分。
他從麻黃中分得新生物堿麻黃副素;
從曼陀羅中又分得曼陀芹(Datugen)和曼陀芹引(Datu-genin)等新生物堿;
新發(fā)現(xiàn)兩種除蟲菊的有效成分;
發(fā)現(xiàn)洋金花的有效成分為海日新(Hyoscine);
發(fā)現(xiàn)細辛的一個新的中性結晶物。
特別是從三七植物中分得三七皂甙元結晶,并證明和人參二醇為同一化合物,比日本的化學家從人參中分得人參二醇早20年。

他還摸索到了通過草酸鹽結晶溶解度的不同,分離麻黃素和復性麻黃素的方法。這個方法較長時間一直被工廠采用,作為生產麻黃素的工藝。

趙承嘏在人造藥物和藥物的合成方面也做了大量探索,嘗試用化學方法改變分子結構,從而改變其藥理作用。同時,還在為配合司法獨立建立國內完備的毒物試驗所做了一些嘗試,鑒定和改進了各種毒物試驗方法。
藥物所的制造部還從事藥物的制造,出品有麻黃素(哮喘治療藥物)、大楓子油露(治療麻風特效藥)、止血素、維生素B等單質藥品,以價格低廉、藥品純粹,廣泛供應中外人士,也為研究所獲得了一部分經(jīng)濟來源。
大楓子油素暢銷各處麻風病醫(yī)院,中華麻風病救濟會等來函證明出品純度高,注射后無毒性反應?箲(zhàn)初期,各類藥品銷路一度增加,但因設備未能工業(yè)化,后期原料來源困難,其它藥廠出品后,生產逐漸終止。

趙承嘏的研究成果奠定了他在國內學術界的地位,1926年起他就任中國生物學會主席,1935年,當選為中央研究院評議員,這是當時科學界高榮譽職務,化學方面只有他和莊長恭、侯德榜、吳憲4人當選為評議員。

04
執(zhí)著堅守,克難攻堅
北平研究院的良好發(fā)展勢頭由于七七事變,北平淪陷而中斷,1938年被迫南遷昆明。而在上海,藥物所開始還以中法大學名義留在法租界內繼續(xù)工作。至1941年12月太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā),上海租界淪陷,滯留在法租界的藥物所也被迫停止工作。
此前由于趙承嘏的多年經(jīng)營,藥物所擁有精良的儀器設備,在遠東地區(qū)也頗負盛名。對此日本人覬覦已久,研究所遭到日本憲兵的搜查。為保護儀器設備,趙承嘏多次被日本憲兵司令部傳訊,他均無所畏懼,設法將全部儀器保護起來。
期間同在福開森路395號的鐳學所,一臺價值千磅的感應電爐被日本憲兵扣壓,趙承嘏不顧個人安危,邀法國公董局官員共同出面,以法國財產的名義與日本人力爭,使得已到碼頭待運的儀器保留了下來,顯示了一個愛國學者的凜然正氣。

從1938年到1941年,趙承嘏分別與梅斌夫、朱任宏、朱恒璧、陳克恢、朱子清等合作,繼續(xù)對國產藥材進行化學及藥理學研究,包括細辛、三七、鉤吻、大戟、羊角藕、蚯蚓、黃藤、菜蟲藥(雷公藤)、常山等,同樣取得了令人矚目的成就。
在《美國化學會志》、《德國化學會志》、《中國生理學會志》等刊物發(fā)表論文10余篇。還受司法行政部法醫(yī)研究所委托,對黃藤、菜蟲藥兩種藥材進行檢驗;與衛(wèi)生署中央衛(wèi)生實驗院合作研究中藥常山的抗瘧作用,取得重要成果。

1944年夏,汪偽政權一度派員接管藥物所和鐳學所,但好景不長,不久便因維持不下去,草草收場。之后趙承嘏封閉了兩個所的全部研究室和物品,直到抗戰(zhàn)勝利,兩個所重回北平研究院。1941-1946年,趙承嘏未發(fā)表文章。
由于身處汪偽政府的核心城市,他因此背負了教育漢*的嫌疑。這影響了他1947年中央研究院院士的選舉。趙承嘏獲得北京大學、中國藥學會、中國化學會、北平研究院的提名,并通過選舉籌備會的初步審查。1947年10月15-17日中央研究院第xx屆評議會第四次年會舉行,趙承嘏進入到152人名單,但大會對初審通過的院士候選人做進一步審查時,本著從嚴把關寧缺勿濫的態(tài)度,化學組刪去了薩本鐵(曾參加偽北京大學)與趙承嘏。
這些不公正的待遇沒有影響趙承嘏的心情和科研工作的熱情。
1947年,與張昌紹陳克輝等合作研究常山,使中國抗瘧藥物研發(fā)國際。

1949年春,上海解放在即,李石曾來到藥物所,告訴趙承嘏船已經(jīng)準備好,要把藥物所轉移去臺灣。當即遭到趙承嘏的斷然拒絕,他對李石曾說:這些設備不能拆,不能搬。因為趙承嘏堅信內戰(zhàn)結束后,國家安定,科學事業(yè)會有新的發(fā)展機會,而藥物所是他決心終身工作的場所,他絕不會離開。
直到全國解放前夕,藥物所僅剩4人,經(jīng)費無以為繼,工資發(fā)不出,每人每月只有一塊銀洋維持低生活,趙承嘏設法與光明藥廠合作,仍艱難支撐著藥物所,直到新中國成立。

由于趙承嘏的堅守,藥物所的血脈保存了下來;由于趙承嘏的堅持,藥物所得以留在祖國大陸。他終于迎來了為“尋找治療疾病的新藥,為人民解除病痛”的理想繼續(xù)奮斗的新時代。

05
老驥伏櫪,志在千里
1949年11月,新中國成立不久,在原中央研究院、北平研究院等研究機構的基礎上成立了中國科學院。由于藥物所人員太少,被并入有機化學研究所,但專設為人員、經(jīng)費和科研業(yè)務等獨立的藥物化學研究室,趙承嘏任室主任。
成立有機化學研究所時,趙承嘏又受到了不公的待遇。莊長恭力推趙承嘏出面主持有機化學研究所的工作,但趙承嘏年邁且因在日本占據(jù)時期有人疑心其與日偽合作,因而沒有出任所長。

此時,趙承嘏雖年近古稀,仍不辭艱辛,除了繼續(xù)開展植物化學方面的研究,一心想著恢復藥物所。他在腦海中規(guī)劃著藥物所的未來,想把藥物所辦成一個真正能出藥的機構,對人民有所貢獻,他從加強科研力量著手,在國內外廣羅人才。
趙承嘏適時牽頭成立了植化組、合成組、藥理組和抗生素組。很快藥物所發(fā)展成為化學和生物兩大學科互相滲透、互相配合、具有研發(fā)新藥能力的國內為數(shù)不多的研究機構之一。他為新中國藥學研究的發(fā)展奠定了基礎,布局了未來,展示了一位科學大家的高瞻遠矚。
解放初期,美國等西方國家的經(jīng)濟封鎖使我國幾乎空白的醫(yī)藥工業(yè)舉步維艱。趙承嘏多次接受人民政府的突擊任務,幫助解決制藥工業(yè)生產技術問題,為我國在短時期內填補空白,擴大藥品生產的品種作出了很大貢獻。
他首先指導解決了青霉素鉀鹽的結晶方法,為上海第三制藥廠的國產青霉素順利投產解決了關鍵難題,受到中央領導的接見。
他根據(jù)在法國羅克藥廠工作時的經(jīng)驗,指導工廠解決了普魯卡因的生產工藝難題。
他還接受西南軍區(qū)的要求,完成了常山葉中常山堿含量的簡單測定方法的研究任務。
解決了從曼陀羅提取阿托品和從紫花洋地黃提取洋地黃毒甙的問題,研究確定了非常簡單實用的提取工藝,指導杭州民生藥廠技術人員掌握生產技術并投產,這兩個藥物成為該廠的主要產品。
為了解決降血壓藥利血平的生產問題,他進行了從國產蘿芙木中提取利血平的研究,分離得到了另一種具有降低血壓作用的新生物堿羅芙甲素。
在蓮子心降壓成分蓮心堿的研究中,他幫助年輕科研人員把不能結晶的無定形粉末轉變?yōu)榭梢越Y晶的高氯酸鹽,使后來的結構研究得以順利進行。

上海藥物所的科研人員繼承和不斷發(fā)展由趙承嘏建立的植物化學研究體系,并在他的領導下,對古老的中草藥進行了系統(tǒng)的研究。
“中草藥活性成份的研究——十二種新有效成份的發(fā)現(xiàn)”的科研項目取得重大成果,于1982年7月獲得國家自然科學二等獎。

值得一提的是,1952年8月,中國科學院評定出首批特級研究員8人:華羅庚、錢三強、莊長恭、趙承嘏、貝時璋、錢崇澍、馮德培、趙忠堯。他們資歷深,學術成就突出,都是我國現(xiàn)代科學的主要奠基人或主要學術帶頭人,在科學界享有很高的聲望,被聘為特級研究員,可以說是實至名歸。特級研究員不僅有更高的工資待遇,也是比一級研究員和后來學部委員更高的學術榮譽。1955年,趙承嘏當選首批中國科學院數(shù)理化學部學部委員,并是全國人民代表大會第xx屆、第xx屆和第xx屆代表。

趙承嘏傾其畢生精力,不懈整理研究中藥,耄耋之年仍孜孜不倦于尋找治療疾病的新藥,直至臨終之日上午仍在實驗室里工作。1966年8月6日,趙承嘏在上海武康路家中逝世,享年81歲。

06
高山仰止,大家風范
作為我國植物化學和現(xiàn)代藥物研究的先驅者,趙承嘏不僅為系統(tǒng)整理和研究中藥奠定了堅實的基礎,做出了卓越的貢獻,為我國醫(yī)藥界培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀人才,堪稱科學大家。他還以科學報國、矢志不渝的愛國之心,嚴謹治學、執(zhí)著堅韌的科學精神,勤奮節(jié)儉、克己奉獻的高尚品質,成為一代愛國知識分子的典范。

趙承嘏熱愛科學,研究工作占據(jù)了他整個心靈,他一生絕大部分時間是在實驗室里度過的。居住上海30多年,他很少上過電*、戲院,很少外出瀏覽名勝古跡。他常對人說:“一天不到實驗室,就好像少了什么似的!睘榱吮WC研究工作,他的家緊挨著實驗室,除非必要,他很少離開武康路。他一生堅持自己的生活制度,每天三餐,規(guī)定時間,不提早也不推遲。晚上繼續(xù)工作,直到年邁還是晚上十時后睡覺。

他是一位嚴肅、嚴格、嚴謹?shù)膶W者。招聘新人,注重文化修養(yǎng)。凡來藥物所應聘的面試者,他都首先考寫毛筆字,因為他篤信“字如其人”,講究品格中正。他講究實驗的設計,每一步都考慮仔細再做,要求非常嚴格。他把做實驗比作廚藝,告訴同事做實驗“就像做菜一樣,同樣的材料,不同的廚師做出來的味道完全不一樣!币虼,凡是向他報告實驗進展,實驗人員都要仔細思考,反復實驗,任何細微的瑕疵都逃不過他犀利的目光。他的論文不經(jīng)反復驗證,從不輕易發(fā)表,已發(fā)表論文,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有誤,必須立刻訂正。

他十分重視實驗室建設,千方百計籌措資金,為藥物所添置了旋光計、顯微鏡、析光計、分子量測量儀、比色計及全套微量分析儀器等,購買各種歐美出品的有機溶劑,以及訂購英、美、德、法、瑞士、日本等國的化學及藥學雜志,對過期本也設法陸續(xù)補全,使藥物所成為國內化學期刊完整的科研單位之一。他還親自動手設計實驗室,為了經(jīng)久耐用,要求實驗臺、藥品柜、書櫥等均以上等柚木為材料,請高級木工制造,經(jīng)久耐用。而實驗臺面則選用國產中國漆取代國外常用的苯胺黑,極具中國特色,耐腐蝕性也優(yōu)于外國漆。

與實驗室建設的“大方”不同,趙承嘏在研究工作中卻是十分節(jié)儉。他總是把極有限的經(jīng)費,用在需要的地方。在實驗方面從不浪費玻璃器皿與藥品。甚至沸點較低的溶劑如氯仿、乙醚及其它溶劑均用回收瓶儲藏、精制后再用。當時這些試劑器皿都需從國外進口,他要求工作人員非常小心地使用,不允許隨意損壞一件玻璃器皿,浪費一點試劑。對自己,他更是公私分明,絕不混淆。他愛抽煙,平時都準備兩盒火柴放在不同的口袋里,抽煙時使用他自己買的那盒,做實驗點酒精燈時使用另一盒火柴。

趙承嘏的兒子趙體平回憶父親時說過這樣一段話:“我記不得他生前講過什么豪言壯語,也記不起他有什么特別事情。他考慮一切事情都從一點出發(fā),就是如何能不受干擾地堅持他的研究工作,埋頭于發(fā)現(xiàn)新的藥物品種!边@便是對趙承嘏一生恰如其分的寫照。他以如此平常而又非凡的一生,為我們留下了一份藥物研究寶貴的財富。

值得我們銘記的,也許是他對科研工作的摯愛。以其資歷和聲望,不難在教育界或醫(yī)藥界有更大的發(fā)展,然而他卻始終守著一個小小的藥物研究所,日本人來了他不搬,國民黨走了他不搬,共產黨來了他還是堅持不搬。他在實驗室里度過了一生絕大部分時間,直到臨終之日還在那里工作。相比地位、政見,這才是一個真正科學家寶貴的品質,也是我們今天紀念趙承嘏先生的意義所在。