中国科学家破解140年难题,1步转化芳香胺,170种原料成功率83%

北京时间 10 月 28 日,国际顶刊《Nature》刊登了一则让中国化学界振奋的消息 —— 国科大杭州高等研究院化材学院张夏衡团队的最新成果 “Direct deaminative functionalization with N-nitroamines”。这份成果不仅让四位审稿人集体点赞,更被国际制药巨头辉瑞的高级研发总监 Scott Bagley 用法语盛赞为 “true tour de force”(真正的杰作)。为何一项有机化学反应能引来 “诺奖级” 的呼声?答案藏在一个困扰化学界 140 年的难题里。

中国科学家破解140年难题,1步转化芳香胺,170种原料成功率83%

过去一个多世纪,化学家们想把芳香胺变成抗癌药、新材料等有用物质时,始终绕不开一条 “危险老路”:先把芳香胺转化成重氮盐中间体,再靠它的高活性推进后续反应。可这条老路藏着两大致命问题 —— 对患者来说,它步骤多、产率低、纯化成本高,最终都会叠加成抗癌药的天价;对工厂来说,重氮盐极不稳定,稍有不慎就会爆炸,像一颗埋在车间里的 “定时炸弹”,既限制工业化生产,又让工人时刻面临风险。

正是为了打破这种困局,张夏衡团队提出了全新方案:以 N – 硝胺为媒介的直接脱氨官能团化策略。这套方法彻底摒弃了易爆的重氮盐,只需在温和条件下,就能把惰性的芳香 C-N 键一步转化成 C-X、C-O、C-N、C-C 等多种实用化学键 —— 更关键的是,它不用特殊试剂,就能实现公斤级放大生产,收率还远超传统工艺。对制药、新材料行业来说,这就像拿到了一把 “绿色钥匙”:既安全又经济,还能规模化应用。

为了验证方案的可靠性,团队测试了 170 多种不同化学原料,从以往难处理的间位氨基吡啶、多氮杂环,到结构复杂的抗炎药、抗病毒药分子,新方法都能高效转化,成功率最低 46%、最高达 83%—— 而这些场景里,传统方法几乎束手无策。最让制药行业兴奋的是,团队还用 “一锅煮” 的方式,把抗炎药 “依托考昔” 的合成路线大幅缩短,更通过了 1000 克(公斤级)放大实验,转化成功率高达 90%。这组数据意味着,它不再是实验室里的 “纸上谈兵”,已经具备走进工厂的实力。

对普通人来说,这项技术的价值不止于 “更安全的化工生产”,更在于 “更便宜的救命药”。以往,药企在临床后期想筛选活性更高、副作用更小的候选药物时,常因合成难度大被迫放弃 “潜在好药”;而新方法能让他们快速合成系列类似物,不再受限于工艺。更值得期待的是,一旦它被用于 PARP 抑制剂、BTK 抑制剂、酪氨酸激酶抑制剂等重磅抗癌药的二代、三代仿制药生产,单药全周期成本有望大幅下降 —— 届时,“高科技抗癌药” 将真正走向 “平民价”。

回顾诺贝尔化学奖历史,有机合成方法学领域从不缺重磅获奖者:2010 年,Heck、Negishi 和 Suzuki 因钯催化交叉偶联反应获奖,从发明到获奖用了 30-40 年;2021 年,List 和 MacMillan 因不对称有机催化获奖,也经历了 21 年。这些案例都指向同一个标准:原创性强、应用广、影响深,还需 15-40 年时间验证。而张夏衡团队的研究,恰好踩中了这些关键点。

它的颠覆性首先体现在 “范式突破”:用一条全新路径解决了 140 年的老问题,把危险工艺变成安全方案,这种级别的创新正是科研领域最看重的 “开创者” 特质。其次,它不只是 “技术改进”,更有理论深度 —— 团队通过实验和理论计算,揭开了 N – 硝胺中间体的反应机理,让成果既有应用价值,又有科学分量。再者,它的落地潜力已经显现:目前团队已与药企对接,未来在制药、农药、材料等领域的应用,将直接推动全球化学工业升级。

当然,它能否走向更高荣誉,还需要时间检验:比如未来几年全球科学家的引用、验证,工业界的实际应用规模,以及对相关领域的持续推动。但不可否认的是,这项源于中国科学家的 “分子编辑术”,已经在《Nature》的舞台上证明了实力 —— 它不仅破解了百年难题,更给无数期待平价抗癌药的患者,带来了新的希望。

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