本科生的失誤操作，反而拿下《Nature》？細讀19頁論文我釋然了...

01、本科生失誤操作反而登上《Nature》？

最近一篇化學論文刷爆全網！國科大杭州高等研究院張夏衡老師團隊，在Nature發表論文《Direct deaminative functionalization with N-nitroamines》，提出了一種全新的有機化學反應！輝瑞總監在審稿意見中直呼“真正的杰作”！

打開杭高院的官網，首頁就是喜報

網友們也都嗨翻了天！這是我人生第一次看到有機化學上熱搜！

有人說它改寫了百年教科書。

有人說這反應可以直接命名為Zhang-Xue反應。

還有人說這是中國有史以來第一次出現真正的諾獎級成果。

更神的是，很多群里都在傳這篇論文“背后的故事”，大概總結為：本科生失誤操作竟然沒爆炸，全組藝高人膽大硫酸/硝酸混著加，橫批拿下Nature全靠命大。

“本科生的危險失誤意外發了Nature”，這種科研爽文故事誰都愛聽。但這里我必須指出：首先，杭高院，就沒有本科生。

杭高院全稱國科大杭州高等研究院，是19年成立的研究型機構，20年才有首批新生入學。人家只招研究生，不招本科生。

其次，根據目前找到的采訪，和一張疑似是張老師團隊的辟謠截圖，能看出實驗成果確實源于一次偶然，但研究路徑都有跡可循，絕對不是什么實驗人員亂加濃硝酸濃硫酸瞎開反應。

張夏衡老師師從2021年諾貝爾化學獎得主David MacMillan，來到杭高院后也是成果頗豐。下面我努力為大家解讀一下張老師這篇Nature論文！

02、細讀Nature原文，張組究竟做了啥？

這篇Nature論文目前發布的是未排版版本，正文共19頁，但補充材料長達368頁！很難想象作者是在什么精神狀態下肝完這個補充材料的。

張老師團隊主要優化了一個有機合成路徑，把芳香胺（ArNH2）到芳香鹵化物（ArX）的過程給變得更簡單、更安全、成本更低。

芳香鹵化物這玩意在有機合成里是相當有用啊！后面能各種交叉偶聯反應，在制藥、材料等領域都能大放異彩！

芳香鹵化物（ArCl/ArBr/ArI）產品非常多，應用也廣泛，總之豐富又有用！張老師把芳香胺轉化為芳香鹵是大功一件！

在這之前，大家用的都是一百多年前的古法——1858 年 Griess 發現的重氮化反應和1884 年桑德邁耳發現的Sandmeyer反應。整個過程需要小心翼翼在冰水浴中合成重氮鹽，再加入氯化亞銅催化。經典是經典，但也有弊端。

Sandmeyer 經典路線↑

中間就是重氮鹽，第二步還要加金屬鹽催化

一是重氮鹽不穩定，易燃易爆炸！比如二硝基重氮酚，就是一種著名的炸藥。

二是反應要加入金屬鹵化物作為催化劑，后面還得分離提純，很麻煩！

相當于以前反應搞不好可能會炸，搞好了也得再提煉一波、產率打折。

我特地翻了我們有機課本找到這一頁了

有一天，張老師團隊本來想用吸電子試劑處理芳香胺來弱化C-N鍵，用了好幾個試劑都沒成功。當試到硝酸的時候意外發現，反應得到了N-硝基胺！

這玩意雖然100多年前就被發現了，但竟然真就沒有人研究過！張老師開始研究它的性質，隨后發現，它很容易就能變成芳香鹵化物！

哎，好像可以不用繞路到重氮鹽了！也不用加金屬催化劑了！張老師早點發現，我有機教材都能少學十幾頁了！（當然，更可能是教科書還要增加張老師的反應，還得多學幾頁）

至于傳聞中的張組研究生濃硫酸濃硝酸一通混合亂加，那是瞎說。論文里只說加硝酸，根本就沒有硫酸什么事。

張老師團隊的路線↑

這反應妙就妙在，關鍵的反應中間體N-硝基胺盡管不穩定，但它很快又會被后面的物質反應掉，并不會在體系里累積。所以整體比傳統方式更安全可控。你看下面這路線，多溫和，多舒適

反應最后還會生成笑氣，祝本文讀者笑口常開

正因為張老師這反應非常簡單，用一鍋法就能得到好產物！比如要合成治療關節炎的依托考昔，過去要5個步驟慢慢弄，現在3個步驟一鍋哐哐燉，锃光瓦亮結實的好產物就出來了！

可能因為張老師是四川大學畢業，喜歡一鍋煮也合理

03、給大家展示下恢弘的科研工作量

大家別以為張老師團隊就是無意中在路邊撿到黃金了，這篇看似不長的論文中，有幾頁配圖簡直是恐怖如斯！

比如這個， 普通人可能只看到一堆跳舞小人，但科研人能看到背后掉了多少碩博的頭發！這一頁紙背后掉的至少能做頂假發！我的頭皮都在發麻！

這里面每一個分子，就是他們用這個方法做的一個反應，每個反應都給出了核磁圖和產率。一張圖上有幾十種反應物，而這樣的圖差不多有九張！

為了驗證反應的效果，就要提純最后的反應產物，拿到純的物質后去打核磁。這樣的事我干過，一般等核磁輪到我就要等好幾天，做好多次結果還是一堆亂峰…這實驗讓我做的話，估計延畢好多年才能做完。

但張老師團隊的補充資料里，扎扎實實368頁，每個產物的實驗過程都有，看看這恐怖的工作量，我光劃拉著看都要好久！算了算了，這Nature我決定以后還是不發了。

找尋新的反應路徑和合適的反應條件就像盲人摸象，但張老師摸出來了。不僅方法省事，產率也高！他們論文中詳細做了對比，很多傳統重氮路線做不了的它都能搞定，簡直全能好手

現在，各位應該都大概明白張老師團隊的工作有多厲害了吧！

我的化學水平顯然不足以給出評價。但我個人感覺，這個工作確實值得進入有機教科書！可以在邢大本第18章的18.7節后增加一節“芳香胺的脫氨官能化”

張老師也值得教科書里一個人名反應，大家以后化學考試應該要背的

很多人都關心，它是否會問鼎諾貝 爾獎？我個人淺薄的感覺是，有機領域的諾獎似乎更偏好全新的反應機制。

比如2 021年張老師導師MacMillan 的 不對稱有機催化、2022年Sharpless等人的點擊化學、2010年Heck、根岸英 一、鈴木章的鈀催化交叉偶聯反應等等。

本篇Nature讓芳香胺通過N-硝胺再消去一氧化二氮的脫氨官能化算不算諾獎眼中全新化學機制？不好說，取決于諾獎委員會的喜好了。

這個反應更大的價值，可能還是在化工制藥領域的實際應用！目前張老師團隊已經做出了公斤級嘗試，證明它可以規模化放大。化學家已經把路鋪好了，等著工業界沿著這條路開干了！如果真能讓藥品開發更便宜，我們每個人都可能受益啊！

04、一些趣聞彩蛋

這篇文章發表神速！從投稿到錄用僅一個多月！大家投稿過的都知道，文章能在一年內發出來，都算是逢兇化吉人自有天相。能在半年內發出來，我愿意給期刊主編吃齋念佛。

Nature官網有投稿全流程記錄，各位可以瞻仰下，給自己論文投稿進度+10%。

由于文章太精彩，急得Nature編輯 還沒排版就先發出來了！所以我們現在看到的不是最終版。在Nature上也有提醒：大家伙先看，我還在排版哈！別催！

張老師組里活動很豐富！在課題組展示網站上，能看到張老師組里團建經常去西湖周邊玩，可能有自然的療愈，就能把文章發表在自然（Nature）上。

張老師此前也表示，在杭州搞科研很不錯，平臺好、生活環境也好，歡迎大家來杭州！

1樓可獲得《基礎有機化學》教材一本

10樓可獲得杭州冰箱貼一個

20樓可獲得火鍋底料一袋