2025 年,化学合成领域迎来重大突破 ——10 月 28 日,国科大杭高院张夏衡教授团队的研究成果登上《Nature》杂志,该成果从投稿到录用仅耗时一个多月,创下该期刊罕见的高效纪录,不仅获得四位审稿人一致高度认可,更被辉瑞公司高级研发总监评价为 “真正的杰作”。而在 11 月 2 日,团队进一步公开了技术细节:首次实现芳香胺的直接脱氨官能团化,其核心创新在于利用芳香胺在硝酸介导下原位生成 N - 硝胺中间体,再通过脱除一氧化二氮(N₂O)完成反应,彻底改写了传统芳香胺脱氨的技术路径。
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一、什么是 “芳香胺脱氨”?
要理解这一技术的价值,首先需明确 “芳香胺脱氨” 的核心定义与传统痛点:
- 核心概念:芳香胺是一类分子结构中含 “芳香环 + 氨基(-NH₂)” 的有机化合物,是染料、医药、农药等行业的关键基础原料。“芳香胺脱氨” 则是指通过化学反应去除芳香胺分子中的氨基,同时在氨基原位引入其他功能性基团(如羟基、卤素、烷基等)的过程 —— 这一步是连接基础原料与终端高价值产品的 “关键转化环节”,直接决定了下游产品的合成效率与成本。
- 传统技术的局限:过去行业普遍采用 “重氮化反应” 实现芳香胺脱氨,即先将芳香胺转化为不稳定的 “重氮盐” 中间体。但重氮盐不仅具有强爆炸性,需在低温(0-5℃)下严格控制反应,且会产生大量含重金属的废水废料,存在安全风险高、环保压力大、反应条件苛刻、成本居高不下四大痛点,长期制约着下游行业的产能扩张与绿色转型。
- 张夏衡团队的突破:新方法完全绕开重氮化反应,无需制备危险的重氮盐中间体,仅通过 “原位生成 N - 硝胺→脱除 N₂O” 的温和路径完成脱氨。从结果来看,不仅反应安全性大幅提升(无爆炸风险、无需低温控制),还实现了40%-50% 的成本降低,且产物纯度更高、副产物更少,完美解决了传统技术的核心痛点。
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二、芳香胺脱氨技术的核心应用场景
由于芳香胺是多个工业领域的 “基础原料枢纽”,其脱氨技术的革新将直接带动下游全产业链升级,核心应用场景集中在三大高价值行业:
(1)染料行业:推动绿色染料量产,降低环保成本
染料生产中,超过 60% 的偶氮染料、蒽醌染料需以芳香胺为原料,通过脱氨反应引入特定发色基团(如羟基、甲基)。传统重氮化工艺产生的重金属废水(如含铜、汞废水)处理成本占染料企业总成本的 15%-20%,且常因环保不达标限产。
新脱氨技术无需重金属催化剂,副产物仅为 N₂O(可收集后无害化处理),能帮助染料企业减少 70% 以上的废水处理成本,同时突破 “低温反应” 对产能的限制 —— 以年产 10 万吨偶氮染料的企业为例,采用新技术后年利润可提升 30%-40%,且能快速响应 “环保染料” 的市场需求(如纺织行业对无重金属染料的增量需求)。
(2)医药(CDMO)行业:加速创新药与仿制药产业化
在医药领域,芳香胺脱氨是合成抗生素、抗癌药、心血管药物等关键活性成分(API)的核心步骤。例如,抗癌药 “氟尿嘧啶类衍生物” 的合成中,需通过芳香胺脱氨引入氟原子;抗生素 “磺胺类药物” 则需脱氨后连接磺胺基团。
传统重氮化工艺的 “低产率(通常 60%-70%)” 和 “安全风险”,导致创新药研发后期的规模化生产周期长达 1-2 年(需反复验证安全流程)。而新方法的产率可达 90% 以上,且反应条件温和(常温常压),能大幅缩短 CDMO 企业(医药合同研发生产组织)的工艺开发周期 —— 以某抗癌药 API 为例,采用新技术后产业化周期可从 18 个月压缩至 6 个月,同时降低原料损耗带来的成本,间接推动创新药定价下探、仿制药快速上市。
(3)农药与中间体行业:提升农药效价,减少土壤污染
农药领域中,高效低毒的 “三唑类杀菌剂”“拟除虫菊酯类杀虫剂”,均需通过芳香胺脱氨引入活性基团(如三唑环、酯基)。传统工艺产生的重氮盐废料若处理不当,会随生产废水渗入土壤,导致土壤重金属超标,影响农产品安全。
新脱氨技术无重金属残留,且反应选择性更高(仅针对氨基反应,不破坏其他官能团),能提升农药有效成分的纯度 —— 例如,某三唑类杀菌剂采用新技术后,效价可提升 15%-20%,意味着农民使用时可减少用药量,既降低农业成本,又减少农药对土壤和水体的污染。同时,该技术还能应用于 “精细化工中间体” 生产(如苯系中间体、杂环中间体),这类中间体是塑料、橡胶、电子化学品的原料,技术革新将带动整个精细化工产业链的效率提升。
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三、芳香胺脱氨技术的核心应用场景
百诚医药:是一家集创新性、全价值链、平台化、共融型属性于一体的综合性医药研发上市公司。公司聚焦于药品全生命周期管理,业务涵盖靶点设计、靶点验证、化合物制备、成药性评价、有效性评价、药学研究、临床试验、数据管理与统计、专利设计、全球化注册申报、CDMO/CMO 等药物研发及产业化服务全链条。公司还通过自主知识产权 AI 模型建设,生物芯片应用研究,类器官库建立,开拓创新研发新模式,开展呼吸系统类、精神神经类、肿瘤类、免疫类药物的创新研发。
百合花:是国内有机颜料头部企业,于 2016 年 12 月 20 日在上海证券交易所上市。公司主营业务为有机颜料、中间体和珠光颜料的研发、生产、销售和服务,产品品类和色系齐全,产能约占全球 10% 份额,涉及锂电池、光刻胶、钠电池核聚变、超导概念、核电等概念板块。
美瑞新材:是国内知名的聚氨酯新材料及功能化工品原料生产企业,于 2020 年在深交所创业板上市。公司产品包括 TPU、PUR、PUD、PBS 等聚氨酯新材料及特种异氰酸酯、特种胺等功能化工品原料,广泛应用于消费电子、汽车制造、运动休闲、高端装备、绿色能源、家居生活、工业涂装、密封传动、3D 打印、食品卫生等领域。
雅本化学:主要从事植物保护产品、医药中间体及营养保健品的研发和生产。公司是国内医药农药中间体行业中的高端产品定制商,在国内精细化工行业处于领先地位。公司围绕创新植物保护、医药产品的研发,不断进行产品技术迭代和工艺革新,拥有多项专利。同时,公司充分发挥技术优势和供应链优势,利用合成生物技术平台,开发了一系列针对特定人群的大健康产品,如 NMN、AKG 等。
迪尔化工:专注于硝酸产业链的深度开发与创新,集研发、生产、销售于一体。核心产品涵盖硝酸、硝酸钾、硝酸镁、储能熔盐及高端水溶性肥料,广泛应用于光热发电及储能、储热、化工、农业、军工、电子元件制造等领域。公司拥有多项实用新型专利及自主品牌,参与起草多项国家、行业标准及技术规范。
亚邦股份:曾是染料行业的明星企业,2014 年 9 月成功登陆上交所主板上市。公司深耕精细化工,主营蒽醌结构分散染料和还原染料,后将业务拓展至溶剂染料及农药制药领域。
闰土股份浙江闰土股份有限公司:创建于 1986 年,是一家专业生产和经营分散、活性、直接、混纺、阳离子、还原等系列染料及化工中间体、纺织印染助剂、保险粉、硫酸、氯碱、双氧水的大型股份制企业。公司年生产染料能力 15 万吨以上,其中分散染料年产 10 万吨、活性染料年产 3 万吨,是全球大型染料生产基地之一。
广康生化:是专业从事农药原药、中间体、制剂的研发、生产和销售的国家高新技术企业、国家农药定点生产企业。公司已形成三大系列下多品类的产品矩阵,主要经营产品包括联苯肼酯、甲氧虫酰肼等杀虫剂;噻呋酰胺、克菌丹、灭菌丹等杀菌剂;甜菜宁、甜菜安、乙氧呋草黄等除草剂。公司是国内琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)、三氯甲基硫类杀菌剂、联苯肼类杀螨剂、拟除虫菊酯类杀虫剂的主要供应商之一。
巍华新材:位于杭州湾上虞经济技术开发区,是一家研发和生产氯甲苯和三氟甲苯系列产品的科技型企业。公司产品一是作为新型环境友好型涂料溶剂,主要应用于高档汽车、桥梁、军用飞机及室内装潢等,目标市场为欧美地区;二是作为新型农药、医药中间体,部分产品为世界农药、医药巨头专利保护期内的关键中间体,主要客户为全球大型农药、医药企业。
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