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10月27日，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”）张夏衡研究员团队最新成果发表在顶级期刊《Nature》。
杭高院化材学院博士后屠广亮、研究生肖可、副研究员陈小平和中国科学院上海有机所研究生许浩然为文章共同第一作者。该研究项目实验部分由张夏衡团队完成，机理计算部分由杭高院/中国科学院上海有机所薛小松研究员团队完成。张夏衡研究员和薛小松研究员为该论文通讯作者。
该成果受到《Nature》期刊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）”。
成就斐然，不少网友辣评，太契合诺贝尔奖精神：“创造新方法、解决老问题、产生深远影响”。
为什么堪称诺奖级？
在我们的世界里，特别是在药物化学和材料科学中，有一类分子无处不在，它们是“芳香胺”。这些是构成无数现代药物和生物活性分子的核心骨架。
但问题是，芳香胺分子上带有的这个 NH2（氨基）基团。它是一个“不良离去基团”，你很难把它从分子上“踢下去”，换成其他更有用的功能（比如氟、氯、溴或碳基团）。
那么，一百多年来，化学家是怎么做的呢？ 传统上依赖于一种非常古老的策略：重氮化反应（Diazotization）。这可以追溯到1884年的Sandmeyer反应。这个方法是有效的，但它有一个致命的缺陷：它需要一个叫做芳基重氮盐（aryldiazonium salts）的中间体。 而这些重氮盐，具有爆炸性。这就造成了一个巨大的工业难题。化学家们就像在拆弹一样，试图在实验室里安全地处理这些随时可能爆炸的中间体，这极大地阻碍了它们在工业规模上的应用。
近几十年来，虽然有许多杰出的化学家试图改进这个过程，但他们的方法往往有局限性，比如仅适用于特定类型的分子，或者原子经济性差。 那么，这次的研究者们是如何另辟蹊径的呢？
研究团队的最初目标其实很常规。他们想，既然 NH2 很难脱落，那我们给它装上强大的“拉力”，比如“双电子汲取基团”（如酰基、磺酰基），让它更容易被拉断。 然而，论文坦诚地写道：这些底物被证明是无效的。在传统路径走不通后，他们转向了一个非常规的探索：“通过硝化过程引入两个硝基”。
正是在这个尝试中，一个意外的产物出现了。他们鉴定出了一个叫做 N-硝基胺（N-nitroamine）的中间体。 现在，最关键的信息来了：这个N-硝基胺并不是一个新物质。论文引用了文献，指出这类化合物的“最早发现是在1893年”！ 这是一个在化学文献中沉睡了130多年的老古董。论文还指出：尽管它被发现了这么久，但它的反应潜力在很大程度上仍未被探索。
当研究人员开始研究这个被忽视的中间体时，一个偶然的结果发生了。 他们发现，当N-硝基胺与氯化试剂（如SOCl2）混合时，它高效地转变成了目标产物。这让他们意识到，背后必有蹊跷。
新机理 (N-硝基胺途径)：研究人员立刻对反应中释放的气体进行了分析。通过使用气相色谱-质谱联用（GC-MS），他们证实了这是一条前所未有的 N2O 脱除途径。 N2O就是一氧化二氮，俗称“笑气”。这个发现彻底改写了游戏规则。 这就是这项研究的核心原理： 原位生成： 芳香胺（Ar-NH2）首先与硝酸（HNO3）在反应瓶中原位反应，生成关键的N-硝基胺（Ar-NHNO2）中间体 。 活化： 这个中间体随后发生互变异构并被试剂（如SOCl2）活化，形成一个非常不稳定的活性中间体 。 关键脱除： 中间体 迅速分解，释放出一分子 N2O（一氧化二氮）。 生成阳离子： N2O 是一种极其优异的离去基团。它脱离后，原位生成了一个高活性的芳基阳离子（Ar+）。 捕获： 这个芳基阳离子会立刻被体系中的“亲核试剂”（如 Cl-, Br-, F- SCN- 等）捕获，形成最终产物。
这个原理的革命性在于：它通过一个被忽视了130年的N-硝基胺中间体，利用 N2O 脱除这一全新途径，安全、高效地产生了那个高活性的芳基阳离子，从而完美地绕开了传统途径中那个爆炸性的重氮盐。
芳香胺的直接脱氨官能团化反应
芳香胺类物质是合成抗癌药、农药的重要原料，传统方法需要很多步骤合成，效率低下。但使用直接脱氨的方法，原本很多步骤的反应，直接一步完成，产率提高40%-50%。而且不仅产率提升了，成本也大大降低。这也意味着抗癌药、农药以及各种新材料有望实现量产，医疗、建筑领域成本会大大降低。
目前，新方案已经完成公斤级认证，并启动抗癌药合作，企业初步测算显示，新工艺可显著降低抗癌药中间体成本，同时具备材料制造等多领域拓展潜力。
从实验室副产物到《Nature》论文仅用三年，这支年轻团队证明：科学突破不仅需要“站在巨人肩膀”，更要在平凡副产物中看见颠覆可能。只能说做科研，专业素质和运气同样重要。
你说这发现值不值一个诺贝尔化学奖？
来源:医学论文与统计分析，爱科会易仅用于学术交流，若相关内容侵权，请联系删除。
10月27日，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”）张夏衡研究员团队最新成果发表在顶级期刊《Nature》。
杭高院化材学院博士后屠广亮、研究生肖可、副研究员陈小平和中国科学院上海有机所研究生许浩然为文章共同第一作者。该研究项目实验部分由张夏衡团队完成，机理计算部分由杭高院/中国科学院上海有机所薛小松研究员团队完成。张夏衡研究员和薛小松研究员为该论文通讯作者。
该成果受到《Nature》期刊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）”。
成就斐然，不少网友辣评，太契合诺贝尔奖精神：“创造新方法、解决老问题、产生深远影响”。
为什么堪称诺奖级？
在我们的世界里，特别是在药物化学和材料科学中，有一类分子无处不在，它们是“芳香胺”。这些是构成无数现代药物和生物活性分子的核心骨架。
但问题是，芳香胺分子上带有的这个 NH2（氨基）基团。它是一个“不良离去基团”，你很难把它从分子上“踢下去”，换成其他更有用的功能（比如氟、氯、溴或碳基团）。
那么，一百多年来，化学家是怎么做的呢？ 传统上依赖于一种非常古老的策略：重氮化反应（Diazotization）。这可以追溯到1884年的Sandmeyer反应。这个方法是有效的，但它有一个致命的缺陷：它需要一个叫做芳基重氮盐（aryldiazonium salts）的中间体。 而这些重氮盐，具有爆炸性。这就造成了一个巨大的工业难题。化学家们就像在拆弹一样，试图在实验室里安全地处理这些随时可能爆炸的中间体，这极大地阻碍了它们在工业规模上的应用。
近几十年来，虽然有许多杰出的化学家试图改进这个过程，但他们的方法往往有局限性，比如仅适用于特定类型的分子，或者原子经济性差。 那么，这次的研究者们是如何另辟蹊径的呢？
研究团队的最初目标其实很常规。他们想，既然 NH2 很难脱落，那我们给它装上强大的“拉力”，比如“双电子汲取基团”（如酰基、磺酰基），让它更容易被拉断。 然而，论文坦诚地写道：这些底物被证明是无效的。在传统路径走不通后，他们转向了一个非常规的探索：“通过硝化过程引入两个硝基”。
正是在这个尝试中，一个意外的产物出现了。他们鉴定出了一个叫做 N-硝基胺（N-nitroamine）的中间体。 现在，最关键的信息来了：这个N-硝基胺并不是一个新物质。论文引用了文献，指出这类化合物的“最早发现是在1893年”！ 这是一个在化学文献中沉睡了130多年的老古董。论文还指出：尽管它被发现了这么久，但它的反应潜力在很大程度上仍未被探索。
当研究人员开始研究这个被忽视的中间体时，一个偶然的结果发生了。 他们发现，当N-硝基胺与氯化试剂（如SOCl2）混合时，它高效地转变成了目标产物。这让他们意识到，背后必有蹊跷。
新机理 (N-硝基胺途径)：研究人员立刻对反应中释放的气体进行了分析。通过使用气相色谱-质谱联用（GC-MS），他们证实了这是一条前所未有的 N2O 脱除途径。 N2O就是一氧化二氮，俗称“笑气”。这个发现彻底改写了游戏规则。 这就是这项研究的核心原理： 原位生成： 芳香胺（Ar-NH2）首先与硝酸（HNO3）在反应瓶中原位反应，生成关键的N-硝基胺（Ar-NHNO2）中间体 。 活化： 这个中间体随后发生互变异构并被试剂（如SOCl2）活化，形成一个非常不稳定的活性中间体 。 关键脱除： 中间体 迅速分解，释放出一分子 N2O（一氧化二氮）。 生成阳离子： N2O 是一种极其优异的离去基团。它脱离后，原位生成了一个高活性的芳基阳离子（Ar+）。 捕获： 这个芳基阳离子会立刻被体系中的“亲核试剂”（如 Cl-, Br-, F- SCN- 等）捕获，形成最终产物。
这个原理的革命性在于：它通过一个被忽视了130年的N-硝基胺中间体，利用 N2O 脱除这一全新途径，安全、高效地产生了那个高活性的芳基阳离子，从而完美地绕开了传统途径中那个爆炸性的重氮盐。
芳香胺的直接脱氨官能团化反应
芳香胺类物质是合成抗癌药、农药的重要原料，传统方法需要很多步骤合成，效率低下。但使用直接脱氨的方法，原本很多步骤的反应，直接一步完成，产率提高40%-50%。而且不仅产率提升了，成本也大大降低。这也意味着抗癌药、农药以及各种新材料有望实现量产，医疗、建筑领域成本会大大降低。
目前，新方案已经完成公斤级认证，并启动抗癌药合作，企业初步测算显示，新工艺可显著降低抗癌药中间体成本，同时具备材料制造等多领域拓展潜力。
从实验室副产物到《Nature》论文仅用三年，这支年轻团队证明：科学突破不仅需要“站在巨人肩膀”，更要在平凡副产物中看见颠覆可能。只能说做科研，专业素质和运气同样重要。
你说这发现值不值一个诺贝尔化学奖？
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