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他是是中国物理有机化学学科的开拓者之一

 茂林之家 2019-06-22

高振衡,有机化学家和化学教育家,是中国物理有机化学学科的开拓者之一。在研究有机化合物结构与性能关系及反应机理方面曾取得多项成果,尤其对有机闪烁剂与有机激光染料进行过系统研究,并有所创新。

他是是中国物理有机化学学科的开拓者之一

多年来,他一直从事有机化学的教学工作,在教学中,他讲授过有机化学、有机分析、有机化学结构理论和物理有机化学等课程,编写过相应的教材。他素以教学严谨著称。讲课条理清晰,对学生循循善诱,奖掖后进,深受学生的尊重和爱戴。

有机化学结构理论研究

高振衡是中国最早开拓有机化学结构理论研究、卓有成就的学者之一。在50年代初到60年代初,他先后进行过有机汞化合物结构和性能关系的量子化学处理、有机锑化合物的结构与性能关系的分析、类“卡宾”反应、三元碘杂环化合物的合成、有机硼化合物和有机镓化合物的研究,以及加成反应的立体化学等课题的研究。在他的带领下,南开大学物理有机化学研究室(原名有机结构理论研究室)在研究有机化合物结构与性能关系及反应机理方面都取得了丰硕成果。在中国他是比较早地将量子化学计算应用于研究有机分子结构与性能关系的有机化学家。他和助手处理了芳基汞、氯乙烯基氯化汞等化合物的结构,根据计算得到的π电荷分布及π-键序,首次指出在上述化合物分子中由于汞原子的空p轨道的参与形成了大π键,在此基础上,通过分析氯乙烯基氯化汞和双氯乙烯基汞的反应性质,从微观结构上揭示了A.H.涅斯米扬诺夫(Несмеянов,原苏联科学院院长)等人提出的“双重反应性能”和“δ.δ-共轭”概念的实质,并且提出了在顺式氯乙烯基氯化汞的结构中,存在一个新型的化学键——四电子三中心键。在探讨烃基氯化硫对不饱和键的加成反应机理的研究过程中,确定了加成的位置及立体化学,揭示了反应的离子性特点。

有机闪烁剂与有机激光燃料的研究

70年代后,高振衡带领助手们开始了有机闪烁剂和有机激光染料的研究。

有机闪烁剂是闪烁计数器中不可缺少的工作物质,液体闪烁计数技术是世界上近30年来才发展起来的新的测量技术,它已经越来越多地被运用于各种科学领域。然而在中国,闪烁剂的生产,从产量到品种都不能满足日益发展的科学研究工作的需要。高振衡在广泛的社会调查之后,决定进行有机闪烁剂的合成及结构与性能关系的基础理论研究,力求尽快为中国研究和生产出一批新型闪烁剂。高振衡首先对五元杂氮氧化合物——恶唑、恶二唑类杂环化合物的有机荧光分子的结构与光性能关系进行了系统的研究。在合成、结构与光性能测试、溶剂效应及其量子化学处理等方面取得了很大的进展。这不仅在理论上有较大意义,而且开发了优良性能的有机闪烁剂及激光染料。自70年代至80年代这十多年间,激光技术在中国迅速地发展,可调谐染料激光器的研制工作非常活跃,要研制出性能优良的可调谐染料激光器,需要性能优良的激光染料。当时中国使用的激光染料全部依靠国外进口,这不仅需要花费国家大量外汇,而且还使一些国防工业单位在订购时产生许多困难与不便,高振衡了解以上情况后,在研究有机闪烁剂的基础上,自80年代初期开始,他和助手们开展了有机激光染料的合成及结构与性能关系的研究。他们对恶唑、恶二唑类杂环化合物的有机荧光分子的结构与光性能的关系,进一步做了较系统的工作,在通过紫外光谱、荧光光谱、荧光量子产率、荧光寿命、激光性能等相互关系的研究基础上,选用了不同的母体化合物,比较其光谱性能差异,又选用同一母体化合物,变换不同取代基和取代位置,再比较其光谱性能差异,得出在五元杂氮氧化合物中氮原子的增加其光谱的峰值波长向短波移(蓝移),共轭体系的共轭键加长,则光谱向长波移(红移),刚性结构的母体化合物,其光和化学稳定性相对比非刚性、非平面性化合物为佳。在取代基效应方面,凡是重原子取代的化合物,其荧光性能差,在烷基取代时,一般叔丁基或异丙基取代的化合物其熔点相对降低,溶解度增大,在其最佳浓度时,激光转换效率就高。如果取代基的位置影响化合物的平面刚性时,会影响其光谱的位置及发光的性能。从70年代到80年代,高振衡的研究室已合成了30多个系列700多种恶唑、恶二唑、苯并恶唑类化合物,根据他们系统研究所获得的上述规律,已从中筛选出多种新型紫外光谱区激光染料。高振衡和助手们研制出的对一位叔丁基(或甲基,氟)取代的2,6-二取代苯基苯并二恶唑化合物,其激光性能比目前国内外通用的紫外光谱区激光染料PPO提高了22.6—28.6%,此后,他们又试制成功了IBOP等性能优于国外同波段的激光染料。现此类激光染料除在国内有关研究单位使用外,已引起了国外同行的关注与兴趣。此项工作于1978年获全国科学大会奖。1980年8月,高振衡参加了国际纯粹与应用化学联合会在美国举办的第五届物理有机化学讨论会,他的论文《2,6-二取代苯并二恶唑的研究》,受到了与会者的重视,在西德一位科学家主动提出要求合作的情况下,两位科学家进行了多年的协作。高振衡的这项研究成果,自1979年以来连续承担了国家科委的“六五”、“七五”攻关项目,通过国家鉴定研究成功的新激光染料30多种,先后获得天津市科技成果一等奖、二等奖,国家自然科学奖三等奖,国家发明奖三等奖和国家教委科技进步二等奖等奖励。

有机化合物结构和光性能关系研究

高振衡所领导的研究室在开展有机化合物结构和光性能关系研究的同时,又开展了仿生有机化学反应、有机光化学、卡宾化学及天然丰度氘核磁共振法研究有机化学反应、有机负碳离子及有机正离子基化学等方面的研究。并为有机化学专业研究生开设了物理有机化学、有机光化学、有机活泼中间体和有机结构分析等专业课。

有机化学研究工作的交流

高振衡还为组织全国物理有机化学研究工作的交流,在中国化学会有机化学委员会下设立了物理有机化学学科组,为开展定期的全国性物理有机化学学术讨论会做出了贡献。他生前一直是中国化学会物理有机化学学科组组长,为了使中国的有机化学研究能接近和赶上世界先进水平,做了长期不懈的努力。

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