芳香胺转化百年应用难题破解，有望在农药领域广泛应用

10月28日凌晨，中国科学院大学杭州高等研究院（以下简称“国科大杭高院”）张夏衡团队在《自然》主刊上发表题为“Direct deaminative functionalization with N-nitroamines（N-硝基胺介导直接脱氨官能团化）”的研究成果。该研究创新提出“直接脱氨”策略，实现了对芳香胺类化合物的高效、安全转化，而芳香胺作为多数药物构建的基础“结构单元”，为药物合成等领域开辟了更经济、更环保的技术路径。

据悉，芳香胺是构建药物、农药及天然产物的基础“结构单元”，利用传统方法，合成过程中不但存在爆炸风险，还会产生大量含铜废料，对环境和工艺安全构成挑战。该研究开发的“直接脱氨”技术，不仅能直接利用芳香胺，还可大幅减少重金属废料的产生。目前该技术已完成公斤级规模验证，为1884年沿用至今的经典合成方法提供了一种颠覆性替代方案。“我们已与一家抗癌药物中间体合成企业达成合作，经企业初步估算，采用新工艺后成本有望显著降低。”张夏衡透露，该技术还具备拓展至材料制造等多个领域的潜力。

值得一提的是，论文中反复提到"一锅法"和"氯代吡啶"。新方法能把好几个步骤连起来一锅搞定，成本直接大幅降低。"氯代吡啶"是农药和药物工业的基础原料，审稿人特别提到："从商业原料直接制备氯代吡啶"，“它会是新药研发早期阶段的梦幻工具”。

该论文从投稿《自然》至正式发表仅用时不到50天，并获得审稿人的高度评价“true tour de force（真正的杰作）”，凸显该技术在工业应用中的广阔前景。

机构指出：

（1）为什么芳香胺是一类重要的化工医药中间体？在有机合成中，苯环或含氮杂环等芳香环上引入氨基，能引导后续取代基团（如氯、甲基）精准连在目标位置，避免副反应发生，降低工业化生产成本。部分时候，氨基也是中间步骤的保护基团，完成使命后再脱除。

（2）为什么芳香胺脱氨那么受关注？之前的工业生产都绕不开重氮化反应，但重氮盐不稳定性极强，容易发生报告，也是国家应急管理部管控的重点工艺之一。据应急管理部《安全生产治本攻坚三年行动方案（2024—2026年）》，涉及硝化、过氧化、重氮化、氟化、氯化工艺，硝化工艺企业要按目录要求在2025年底前完成微通道、管式反应器等新装备、新技术应用，未完成的依法责令停产整顿。

（3）解决了什么问题？团队发现了另外一个中间体，让芳香胺在温和条件下原位形成 N - 硝基胺，再通过脱除一氧化二氮实现 C-N 键断裂，就能实现无爆炸风险脱氨。

（4）什么行业涉及到重氮化反应比较多？农药、医药、染料、颜料、香料、材料科学等。

张夏衡的比喻道尽行业痛点，“就像用炸药拆墙，工厂又怕又依赖”。过去140年，全球化工和制药行业在处理芳香胺时，必须先制成“重氮盐”中间体——这种物质震动或升温就可能爆炸，还需大量铜试剂，产生高污染废水，环保与安全成本双高。突破始于一次偶然：实验室学生发现的副产物“N-硝基胺”，早在1893年就被报道，却无人深究。团队敏锐意识到，若让芳香胺温和形成这种物质，再脱除一氧化二氮断裂化学键，就能跳过危险的重氮盐步骤。近一年数百次优化后，他们证实：上百种药物分子骨架，包括复杂的多氮杂环、稠环体系，几乎所有芳香胺都能高效转化。

这项被称为 “分子编辑术” 的技术，像给分子做 “温和手术”—— 无需危险中间体，直接在芳香胺上 “一键替换”，将 C-N 键转为 C-Br、C-Cl 等药物必需连接，普通药厂工人看配方就能操作。更关键的是，它适配几乎所有药物分子结构，还能将部分药物中间体成本降低 40%-50%，实现吨级绿色生产。

“未来的合成该像搭积木，安全、清洁、可预测，不伤人也不伤害地球。” 张夏衡的愿景，正随这项技术落地成为现实。在 “双碳” 目标下，它既避免爆炸风险，又削减重金属污染，为化工绿色转型提供清晰路径。