据澎湃新闻11月4日消息,北京时间10月28日,国际顶级学术期刊《Nature》刊登了一项来自中国的突破性成果——国科大杭州高等研究院化材学院张夏衡团队研发的“Direct deaminative functionalization with N-nitroamines”(N-硝胺介导的直接脱氨官能团化反应)技术。这项被国际制药巨头辉瑞研发总监Scott Bagley誉为“真正的杰作”的研究,或将彻底改写全球化学工业的规则。
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一、百年困局:危险的“重氮盐”困局
自19世纪末以来,化学家们一直依赖“重氮盐”作为芳香胺转化的关键中间体。这种物质虽能高效连接碳氮键,却像一颗“定时炸弹”——不仅易燃易爆,且合成步骤繁琐、产率低下。以抗癌药为例,其高昂价格往往源于“原料到成药”的转化过程:传统路线需将芳香胺转化为重氮盐,再通过复杂反应生成目标分子,每一步都伴随着爆炸风险与成本攀升。
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“这就像用危险的老式炸药开山,而我们需要一把安全的激光刀。”张夏衡团队成员比喻道。数据显示,全球每年因重氮盐引发的化工事故达数十起,其应用范围因此被严格限制。
二、颠覆性突破:一步法改写化学规则
张夏衡团队提出的解决方案堪称“化学界的手术刀”。他们以N-硝胺为媒介,在温和条件下直接切断芳香胺的C-N键,并精准连接氧、氮、碳等多种原子,形成目标产物。这一过程无需重氮盐参与,彻底规避了爆炸风险。
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团队展示的实验数据显示,该方法对170余种底物均表现出优异效果,包括传统方法难以处理的间位氨基吡啶、多氮杂环等复杂分子。更关键的是,其公斤级放大实验成功率高达90%,证明该技术已具备工业化潜力。
三、从实验室到工厂:抗癌药平民化的曙光
研究团队以抗炎药“依托考昔”的合成为例,展示了新技术的经济价值。传统路线需11步反应,总产率仅15%;而新方法仅需3步,产率提升至68%,且无需使用剧毒试剂。这一变革意味着,制药企业可在临床后期快速合成系列候选药物,筛选出最优方案,避免因合成困难而放弃“潜在好药”。
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行业分析师指出,若将该技术应用于PARP抑制剂等抗癌药的第二代仿制药生产,单药成本可能下降70%以上。这将使“天价抗癌药”真正走向普通患者。目前,团队已与多家药企展开合作,推动技术落地。
四、诺奖级潜力:方法学研究的“中国范式”
回顾诺贝尔化学奖历史,2010年Heck反应、2021年不对称有机催化等获奖成果,均以“原创性、通用性、持久影响力”为标准。张夏衡团队的研究恰好契合这些特质:
- 颠覆性:首次实现芳香胺的直接脱氨官能团化,彻底替代140年来的危险工艺;
- 理论深度:通过实验与计算揭示N-硝胺的反应机理,为方法学提供理论支撑;
- 应用前景:在制药、材料、农药等领域具有广泛潜力,已获国际企业关注。
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一位匿名审稿人评价道:这不仅是技术的突破,更是化学研究范式的转变。尽管诺奖需要时间验证,但该成果已引发全球科学界的广泛引用与讨论。
五、中国智慧:全球化学工业的“安全钥匙”
目前,该技术已进入中试阶段,并与德国巴斯夫、美国辉瑞等企业展开合作洽谈。其安全、经济、通用的特性,或将推动全球化学工业向绿色制造转型。
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张夏衡表示:化学的终极目标是服务人类。我们希望用中国智慧,为全球患者提供更安全、更廉价的药物。随着技术的推广,抗癌药成本“断崖式”下降的预言,或许正从实验室走向现实。
从危险的“重氮盐”到安全的“分子编辑术”,中国科学家的这一突破,不仅为化学工业打开了一扇新大门,更为全球患者点燃了希望之火。当科技与人文交汇,当创新与责任同行,这场始于实验室的变革,终将惠及每一个需要帮助的生命。
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