本科生的失误操作，反而拿下《Nature》？细读19页论文我释然了...

01、本科生失误操作反而登上《Nature》？

最近一篇化学论文刷爆全网！国科大杭州高等研究院张夏衡老师团队，在Nature发表论文《Direct deaminative functionalization with N-nitroamines》，提出了一种全新的有机化学反应！辉瑞总监在审稿意见中直呼“真正的杰作”！

打开杭高院的官网，首页就是喜报

网友们也都嗨翻了天！这是我人生第一次看到有机化学上热搜！

有人说它改写了百年教科书。

有人说这反应可以直接命名为Zhang-Xue反应。

还有人说这是中国有史以来第一次出现真正的诺奖级成果。

更神的是，很多群里都在传这篇论文“背后的故事”，大概总结为：本科生失误操作竟然没爆炸，全组艺高人胆大硫酸/硝酸混着加，横批拿下Nature全靠命大。

“本科生的危险失误意外发了Nature”，这种科研爽文故事谁都爱听。但这里我必须指出：首先，杭高院，就没有本科生。

杭高院全称国科大杭州高等研究院，是19年成立的研究型机构，20年才有首批新生入学。人家只招研究生，不招本科生。

其次，根据目前找到的采访，和一张疑似是张老师团队的辟谣截图，能看出实验成果确实源于一次偶然，但研究路径都有迹可循，绝对不是什么实验人员乱加浓硝酸浓硫酸瞎开反应。

张夏衡老师师从2021年诺贝尔化学奖得主David MacMillan，来到杭高院后也是成果颇丰。下面我努力为大家解读一下张老师这篇Nature论文！

02、细读Nature原文，张组究竟做了啥？

这篇Nature论文目前发布的是未排版版本，正文共19页，但补充材料长达368页！很难想象作者是在什么精神状态下肝完这个补充材料的。

张老师团队主要优化了一个有机合成路径，把芳香胺（ArNH2）到芳香卤化物（ArX）的过程给变得更简单、更安全、成本更低。

芳香卤化物这玩意在有机合成里是相当有用啊！后面能各种交叉偶联反应，在制药、材料等领域都能大放异彩！

芳香卤化物（ArCl/ArBr/ArI）产品非常多，应用也广泛，总之丰富又有用！张老师把芳香胺转化为芳香卤是大功一件！

在这之前，大家用的都是一百多年前的古法——1858 年 Griess 发现的重氮化反应和1884 年桑德迈耳发现的Sandmeyer反应。整个过程需要小心翼翼在冰水浴中合成重氮盐，再加入氯化亚铜催化。经典是经典，但也有弊端。

Sandmeyer 经典路线↑

中间就是重氮盐，第二步还要加金属盐催化

一是重氮盐不稳定，易燃易爆炸！比如二硝基重氮酚，就是一种著名的炸药。

二是反应要加入金属卤化物作为催化剂，后面还得分离提纯，很麻烦！

相当于以前反应搞不好可能会炸，搞好了也得再提炼一波、产率打折。

我特地翻了我们有机课本找到这一页了

有一天，张老师团队本来想用吸电子试剂处理芳香胺来弱化C-N键，用了好几个试剂都没成功。当试到硝酸的时候意外发现，反应得到了N-硝基胺！

这玩意虽然100多年前就被发现了，但竟然真就没有人研究过！张老师开始研究它的性质，随后发现，它很容易就能变成芳香卤化物！

哎，好像可以不用绕路到重氮盐了！也不用加金属催化剂了！张老师早点发现，我有机教材都能少学十几页了！（当然，更可能是教科书还要增加张老师的反应，还得多学几页）

至于传闻中的张组研究生浓硫酸浓硝酸一通混合乱加，那是瞎说。论文里只说加硝酸，根本就没有硫酸什么事。

张老师团队的路线↑

这反应妙就妙在，关键的反应中间体N-硝基胺尽管不稳定，但它很快又会被后面的物质反应掉，并不会在体系里累积。所以整体比传统方式更安全可控。你看下面这路线，多温和，多舒适

反应最后还会生成笑气，祝本文读者笑口常开

正因为张老师这反应非常简单，用一锅法就能得到好产物！比如要合成治疗关节炎的依托考昔，过去要5个步骤慢慢弄，现在3个步骤一锅哐哐炖，锃光瓦亮结实的好产物就出来了！

可能因为张老师是四川大学毕业，喜欢一锅煮也合理

03、给大家展示下恢弘的科研工作量

大家别以为张老师团队就是无意中在路边捡到黄金了，这篇看似不长的论文中，有几页配图简直是恐怖如斯！

比如这个， 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硕博的头发！这一页纸背后掉的至少能做顶假发！我的头皮都在发麻！

这里面每一个分子，就是他们用这个方法做的一个反应，每个反应都给出了核磁图和产率。一张图上有几十种反应物，而这样的图差不多有九张！

为了验证反应的效果，就要提纯最后的反应产物，拿到纯的物质后去打核磁。这样的事我干过，一般等核磁轮到我就要等好几天，做好多次结果还是一堆乱峰…这实验让我做的话，估计延毕好多年才能做完。

但张老师团队的补充资料里，扎扎实实368页，每个产物的实验过程都有，看看这恐怖的工作量，我光划拉着看都要好久！算了算了，这Nature我决定以后还是不发了。

找寻新的反应路径和合适的反应条件就像盲人摸象，但张老师摸出来了。不仅方法省事，产率也高！他们论文中详细做了对比，很多传统重氮路线做不了的它都能搞定，简直全能好手

现在，各位应该都大概明白张老师团队的工作有多厉害了吧！

我的化学水平显然不足以给出评价。但我个人感觉，这个工作确实值得进入有机教科书！可以在邢大本第18章的18.7节后增加一节“芳香胺的脱氨官能化”

张老师也值得教科书里一个人名反应，大家以后化学考试应该要背的

很多人都关心，它是否会问鼎诺贝 尔奖？我个人浅薄的感觉是，有机领域的诺奖似乎更偏好全新的反应机制。

比如2 021年张老师导师MacMillan 的 不对称有机催化、2022年Sharpless等人的点击化学、2010年Heck、根岸英 一、铃木章的钯催化交叉偶联反应等等。

本篇Nature让芳香胺通过N-硝胺再消去一氧化二氮的脱氨官能化算不算诺奖眼中全新化学机制？不好说，取决于诺奖委员会的喜好了。

这个反应更大的价值，可能还是在化工制药领域的实际应用！目前张老师团队已经做出了公斤级尝试，证明它可以规模化放大。化学家已经把路铺好了，等着工业界沿着这条路开干了！如果真能让药品开发更便宜，我们每个人都可能受益啊！

04、一些趣闻彩蛋

这篇文章发表神速！从投稿到录用仅一个多月！大家投稿过的都知道，文章能在一年内发出来，都算是逢凶化吉人自有天相。能在半年内发出来，我愿意给期刊主编吃斋念佛。

Nature官网有投稿全流程记录，各位可以瞻仰下，给自己论文投稿进度+10%。

由于文章太精彩，急得Nature编辑 还没排版就先发出来了！所以我们现在看到的不是最终版。在Nature上也有提醒：大家伙先看，我还在排版哈！别催！

张老师组里活动很丰富！在课题组展示网站上，能看到张老师组里团建经常去西湖周边玩，可能有自然的疗愈，就能把文章发表在自然（Nature）上。

张老师此前也表示，在杭州搞科研很不错，平台好、生活环境也好，欢迎大家来杭州！

1楼可获得《基础有机化学》教材一本

10楼可获得杭州冰箱贴一个

20楼可获得火锅底料一袋