“分子編輯術(shù)”破百年困局hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

這項(xiàng)突破將讓藥物合成更安全、更便宜hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

就在今天凌晨，國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Nature》（《自然》雜志）上線了一篇來自中國年輕科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的重磅成果“Direct deaminative functionalization with N-nitroamines”（N-硝基胺介導(dǎo)直接脫氨官能團(tuán)化）。這不是一次尋常的發(fā)表：從投稿到錄用僅一個(gè)多月，從投稿到見刊僅不到50天，創(chuàng)下罕見高效的《Nature》投稿紀(jì)錄；四位審稿人一致給出高度評價(jià)，其中輝瑞公司高級研發(fā)總監(jiān)Scott Bagley（斯科特·巴格利）更評價(jià)其為“true tour de force”（真正的杰作）。hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

這項(xiàng)顛覆性技術(shù)的背后，是中國科學(xué)院大學(xué)杭州高等研究院（以下簡稱“國科大杭高院”）“85后”教授張夏衡帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)三年、數(shù)千次實(shí)驗(yàn)的執(zhí)著探索。hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

這是一場關(guān)于“氨基”的革命，也是一次對延續(xù)140年工業(yè)傳統(tǒng)的勇敢挑戰(zhàn)。hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

一塊“基礎(chǔ)積木” 困住了一代代化學(xué)家hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

你可能從未聽過“芳香胺”這個(gè)名字，但它早已悄然融入你的生活。它是抗癌藥、抗抑郁藥、農(nóng)藥乃至新型材料中的常見結(jié)構(gòu)單元，堪稱構(gòu)建現(xiàn)代分子世界的“基礎(chǔ)積木”。hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

然而，一個(gè)多世紀(jì)以來，化學(xué)家們?nèi)粝敫脑爝@塊“積木”，卻不得不走一條危險(xiǎn)又低效的老路：先把它變成一種叫“重氮鹽”的中間體。hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“這就像用炸藥拆墻�！睆埾暮饨淌谠诮邮懿稍L時(shí)形象地比喻，“重氮鹽極不穩(wěn)定，震動或升溫就可能爆炸。現(xiàn)代化工廠既怕它，又不得不依賴它�！�hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

不僅如此，傳統(tǒng)工藝還需大量銅試劑參與反應(yīng)，產(chǎn)生大量含銅廢水——環(huán)保成本高昂，三廢處理成為行業(yè)痛點(diǎn)。一百多年來，科學(xué)家們嘗試了多種手段改進(jìn)，但始終未能擺脫這一高風(fēng)險(xiǎn)中間體的束縛。hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“我們一直在想：能不能跳過這一步？直接把‘積木’上的氨基拿掉，換上我們需要的官能團(tuán)？”張夏衡說。這個(gè)念頭，早在他回國之初就已萌生。hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

偶然發(fā)現(xiàn)的“幸運(yùn)”hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

源于三年堅(jiān)持hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

科學(xué)的突破，常常被描述為靈光乍現(xiàn)的瞬間——但只有真正走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的人才知道，那道光往往誕生于成百上千個(gè)黯淡無光的日夜之后。hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

一次偶然，實(shí)驗(yàn)室里一名學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)了一些副產(chǎn)物。按慣例，這些“廢品”本該被丟棄，但通過細(xì)致的分析后，張夏衡團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了它的價(jià)值。hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

其實(shí)早在1893年，這種名為“N-硝基胺”的化合物就已經(jīng)被國外化學(xué)家報(bào)道過，但它像一個(gè)被遺忘的孤兒，沒人去深究它的反應(yīng)潛力。hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

這個(gè)“意外”成了整個(gè)研究的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)迅速意識到：如果能讓芳香胺在溫和條件下原位形成N-硝基胺，再通過脫除一氧化二氮（N2O）實(shí)現(xiàn)C-N鍵斷裂——那不正是夢寐以求的“無爆炸風(fēng)險(xiǎn)脫氨”路徑嗎？hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

“靈感有時(shí)不是設(shè)計(jì)出來的，而是‘撞’出來的�！睆埾暮庑χf，“我們很幸運(yùn)，站在了前人的肩膀上，看到了他們沒看到的方向�！�hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

接下來近一年時(shí)間，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了數(shù)百次條件優(yōu)化，反復(fù)驗(yàn)證反應(yīng)的穩(wěn)定性與普適性。他們測試了上百種藥物分子骨架，包括多氮雜環(huán)、稠環(huán)體系等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，結(jié)果令人振奮：幾乎所有的芳香胺都能高效轉(zhuǎn)化！hX4新江南網(wǎng)|江南區(qū)域知名綜合門戶網(wǎng)

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