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“分子编辑术”:
一键替换,像改写代码一样改造分子
面对百年困局,张夏衡团队交出的答案,简洁得惊人。
他们开创的“直接脱氨”策略,就像是一场温和而精准的“分子手术”:科学家们无需再借助危险的“重氮盐”作为中介,而是直接在芳香胺这块“基础积木”上操作,像使用“查找与替换”功能一样,将稳定的C-N键,轻松转换为构建药物所需的各种关键连接(C-Br、C-Cl、C-C等)。更重要的是,整个过程平稳可控,没有危险中间体积累。张夏衡笑称:“一个普通药厂的工人,看了我们的配方就能操作。”
更令人惊叹的是,这项技术几乎适用于所有类型的药物分子结构。“就像一个万能接口,不管分子长什么样、氨基在哪个位置,我们几乎都能‘接上’想要的官能团。”张夏衡说。
正因如此,这项技术展现出巨大的产业价值。“有企业愿意花重金购买专利,”张夏衡坦言,“但我们选择了公开发表。因为科学的价值在于共享,尤其当它关乎安全与可持续时。”
目前,该方法已在多种药物分子修饰中验证成功,团队已经与一些药企对接,将其应用于抗癌药物中间体的合成。据估算,新技术有望将某些药物中间体的生产成本降低40%至50%,并实现吨级绿色生产。
从烧瓶走向工厂,这条路正在铺平。
而未来,或许每一粒更安全、更廉价的药片背后,都藏着这场静默却深刻的“分子革命”。
扎根杭州:一群青年科学家的绿色理想
作为国科大杭高院2021年引进的首位“海外优青”,张夏衡自美国普林斯顿大学师从诺贝尔奖得主戴维·麦克米伦(David MacMillan)归来后,便立志要做“真正能走出实验室、服务产业”的研究。
“杭州不仅有西湖,更有蓬勃发展的生物医药生态。”他说,“杭高院鼓励我们对接企业,在走访中我们发现,很多药企都在为重氮工艺的安全隐患头疼——这恰好与我们的研究方向不谋而合。”
三年磨一剑。此前,他已在《Nature》发表两篇重要论文,此次第三篇正刊上线,标志着他在绿色合成领域的持续深耕迎来里程碑式突破。
当被问及“什么是你心中理想的化学”时,张夏衡沉思片刻,答道:“我希望未来的合成,不再是蕴含潜在风险的操作,而是像搭积木一样安全、清洁、可预测。化学不该伤害人,也不该伤害地球。”
这句话,或许正是这项研究最深刻的注脚。
在“双碳”目标成为全球共识的今天,绿色化学正从理念走向刚需。张夏衡团队的技术不仅避免了爆炸风险,更大幅削减了重金属污染与三废处理负担,为化学工业的绿色转型提供了一条清晰、可行的路径。
今天,《Nature》的在线页面点亮了一项属于中国青年科学家的荣耀。但对张夏衡和他的团队而言,这并非终点,而是新征程的起点。他们正聚焦于绿色药物合成、可见光催化、活性分子精准修饰等更多前沿方向,继续推动实验室技术走向产业化。
百年前,人类用烈性炸药般的重氮化学敲开了芳香环功能化的大门;百年后,在西子湖畔,一群年轻的中国科学家用智慧与坚持,点燃了一盏更安全、更清洁的灯。
这束光,源自实验室的方寸之间,照亮的却是通往可持续未来的宽阔大道。