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一定要重视年度大题材，非常重磅的题材，可能壁垒稍微有点很多人就不想研究了，希望大家能好好研究一下。直接说了硝酸是确定性铲子，不管利好什么行业什么东西都绕不开
根据张夏衡团队在《自然》发表的研究成果，其开发的芳香胺脱氨官能团化技术必须使用硝酸作为关键试剂。以下是具体依据和解析：
一、硝酸的核心作用
N - 硝胺中间体的生成
该技术的核心路径是：芳香胺在硝酸介导下原位形成N - 硝胺中间体。硝酸作为硝化剂，通过两步脱水或官能团衍生转化，将氨基（-NH₂）转化为 N - 硝基（-N (NO₂)）结构。这一过程是整个反应的起点，也是后续脱氨官能团化的基础。
反应机理的关键环节
机理研究表明，反应分三步进行：第一步：硝酸诱导芳香胺硝化生成 N - 硝胺（中间体 1）；第二步：中间体互变生成活化物种（中间体 4）；第三步：通过脱除一氧化二氮（N₂O）产生芳基阳离子，被亲核试剂捕获形成新键（如 C-X、C-C 键）。其中，硝酸是第一步硝化反应的必需试剂，其用量通常为 1.2 当量，直接决定了 N - 硝胺中间体的生成效率。
替代试剂的不可行性
团队在实验中尝试了多种氧化剂或硝化剂，但未发现可替代硝酸的方案。例如，传统重氮化反应依赖亚硝酸（HNO₂）生成重氮盐，但该技术通过硝酸生成 N - 硝胺，彻底规避了重氮盐的爆炸性风险。若缺少硝酸，N - 硝胺无法形成，反应链将中断。
二、实验设计与验证
底物范围与普适性
团队测试了超过 170 种底物，包括多氮杂环、稠环体系、药物分子（如抗炎药、抗病毒药）等，均需在硝酸存在下实现高效转化。例如，在合成抗癌药物中间体时，硝酸用量直接影响产物收率（最高达 96%），且反应对氨基位置、电子效应和空间位阻均不敏感。
公斤级放大实验
该技术在公斤级规模验证中仍需使用硝酸，且操作流程与实验室条件一致。例如，将 5 - 溴吡啶 - 2 - 胺放大至 1 公斤时，硝酸用量和反应条件未做调整，最终收率稳定在 90%，进一步证明硝酸的必要性。
控制实验的排除
团队通过控制实验发现，若省略硝酸或替换为其他酸（如盐酸、硫酸），反应无法检测到 N - 硝胺中间体，也无法实现脱氨官能团化。这直接证实了硝酸在反应中的不可替代性。
三、技术优势与工业应用
安全性与经济性
硝酸是实验室常见试剂，成本低廉且易于获取，与传统工艺中使用的重氮盐（易爆）和化学计量铜试剂（高污染）相比，显著降低了安全风险和环保成本。例如，药企初步估算采用该技术可将某些药物中间体成本降低 40%-50%。
工艺简化与拓展性
硝酸参与的 “一锅法” 策略（硝化 - 脱氨 - 偶联）无需分离中间体，可直接引入多种官能团（如卤素、氧、硫、碳等），并兼容 Negishi、Buchwald-Hartwig 等多种交叉偶联反应。这种整合性设计进一步凸显了硝酸作为核心试剂的地位。
四、结论
张夏衡团队的技术必须依赖硝酸才能实现芳香胺的脱氨官能团化。硝酸不仅是生成 N - 硝胺中间体的必要条件，还通过调控反应路径（如芳基阳离子生成）决定了产物的多样性和效率。目前公开的研究中，尚未发现任何替代硝酸的可行方案，因此硝酸是该技术的 “必需试剂”。这一设计不仅解决了传统工艺的安全隐患，还为药物合成、材料制造等领域提供了高效、绿色的新范式。