诺奖级突破? 破解140年难题，抗癌药成本或断崖下降

北京时间10月28日，国际权威期刊Nature发表了国科大杭州高等研究院（以下简称“杭高院”）化学与材料科学学院（以下简称“化材学院”）研究员张夏衡团队最新成果——“Direct deaminative functionalization withN-nitroamines”。该成果受到Nature四位主审稿人的高度评价，作为审稿人之一的国际制药巨头辉瑞公司高级研发总监Scott Bagley给予评价：“true tour de force”（法语：真正的杰作）。

创新策略解决百年难题

为什么一项“有机化学反应”能赢得“诺奖级”的呼声？故事要从一个140年难题说起。

在过去一个多世纪里，化学家们想要让芳香胺“变身”成其他有用的物质，大多先将芳香胺转化为名为“重氮盐”的中间体，进而利用重氮化合物的高反应活性开展后续转化。

例如，抗癌药高昂价格的根源，往往不在原料本身，而在“如何把原料变成药”的合成路线。传统路线一旦涉及芳香胺结构，就绕不开重氮盐——这条“百年老路”不仅危险，而且步骤多、产率低、纯化昂贵，最终成本都会转嫁给患者。

此外，“重氮盐”这种物质极不稳定，非常容易爆炸。这就像在化学工厂里埋下了一颗“定时炸弹”，不仅危险，而且极大地限制了工业化生产。

芳香胺的直接脱氨官能团化反应

为此，张夏衡团队创新性地提出了一种以 N-硝胺为媒介的直接脱氨官能团化策略。该方法可在温和条件下，将惰性的芳香 C–N 键一步转化为 C–X、C–O、C–N、C–C 等多种化学键，反应仅需常规试剂即可实现公斤级放大，收率优异、操作安全。

相比140年来依赖高危险芳基重氮盐的工业流程，新方案彻底摒弃易爆中间体，为制药、先进材料等领域提供了绿色、经济、可规模化的通用技术平台。

反应的发展与机理推测

研究团队测试了超过170种不同的化学原料，都取得了极好的效果。无论是以前很难处理的间位氨基吡啶、多氮杂环等，还是结构复杂的药物分子（如抗炎药、抗病毒药等），新方法都能高效地将它们转变为所需的产物，成功率高达46%至83%不等，而传统方法在这些情况下几乎束手无策。

减轻抗癌药费用负担

研究团队展示了如何用“一锅煮”的方式，高效便捷地合成出抗炎药“依托考昔”，将原本复杂的多步合成路线大大缩短。更重要的是，这个方法已经通过了千克级（1000g）的放大实验验证，转化成功率高达90%，证明它完全具备从实验室走向工厂的潜力。

该方法让制药企业在临床后期仍能快速合成系列类似物，挑选出活性最高、副作用最小的候选药物，减少因合成困难而被迫放弃的“潜在好药”。

可以预见，一旦该技术被纳入重磅抗癌药（如PARP抑制剂、BTK抑制剂、酪氨酸激酶抑制剂）的第二代、第三代仿制药工艺，单药全周期成本有望大幅下降，真正让“高科技抗癌药”走向“平民价”。

诺贝尔奖级别的研究?

回顾诺贝尔化学奖历史，有机合成方法学领域确实产生过多位获奖者。2010年化学奖授予Heck、Negishi和Suzuki的钯催化交叉偶联反应，从发明到获奖经历了30-40年。2021年化学奖授予List和MacMillan的不对称有机催化，经历了约21年。这些案例表明，方法学研究获奖通常需要满足：原创性强、应用广泛、影响深远、经过时间验证（通常15-40年）。

• 颠覆性与原创性：诺贝尔奖尤其青睐那些能够开创全新研究领域彻底解决某个长期难题的工作。这项研究用一条全新的、安全的路径，替代了困扰行业140年的危险工艺，这种范式级别的转变是其最大的亮点。
• 理论与机制深度：研究不仅提供了新的方法，还通过实验和理论计算，揭示了N-硝胺中间体的反应机理。这种对深层机理的探索，增加了成果的理论价值，而不仅仅是技术上的改进。
• 实际应用与影响力：成果能显著推动技术进步和产业发展。这项技术因其安全、经济和通用的特性，在制药、农药、材料等领域拥有巨大的应用前景，并且已经与药企对接。它对全球化学工业的潜在正面影响，是其价值的重要体现。
• 科学界的认可：除了快速在顶刊《Nature》发表和审稿人的高度评价外，成果还需要经受时间的考验，即未来几年内全球科学家的广泛引用、验证和应用。这是它迈向更高荣誉的必经之路

张夏衡团队的研究具备多项获奖优势。原创性方面，开创了基于N-硝胺的脱氨反应新范式，这是自1884年以来该领域的重大突破。安全性革命方面，彻底解决了重氮盐的爆炸性问题，这不仅是技术进步，更是对化学家生命安全的保障。普适性和实用性方面，超过150个底物的系统研究和千克级放大验证展示了广泛的应用潜力。对制药工业的潜在影响方面，如果该方法被广泛采用并在重磅药物合成中发挥关键作用，影响力将大大提升。

张夏衡团队的研究无疑是一项重量级的、具备冲击诺贝尔奖多项硬指标的突破性工作。它完美地契合了诺贝尔奖所追求的“创造新方法、解决老问题、产生深远影响”的标准。

然而，最终能否获奖，还取决于许多其他因素，包括未来在工业界的实际应用规模、对相关科学领域的持续推动，以及时间的沉淀。我们不妨保持关注，期待这项源于中国科学家智慧的“分子编辑术”，能在世界舞台上创造更大的价值