谁能想到,你随手扔掉的一个空可乐瓶,经过一场精密的分子手术,竟然能摇身一变成为制造千元抗癌“救命药”的顶级原料,而且这场转化的催化效率一举打破了历史纪录,高达 37,000 次循环!
2025年12月18日,来自英国圣安德鲁斯大学的研究团队,联合荷兰代尔夫特理工大学及默克集团,在《应用化学国际版》上发表了这一重磅成果。这项由 Amit Kumar 博士领衔的研究,不仅彻底颠覆了我们对塑料回收的认知,更在化学层面上为全球制药工业开辟了一条难以置信的绿色捷径——从现在起,垃圾不仅仅是放错地方的资源,它可能是挽救生命的解药。
我们都知道 PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)塑料是白色污染的罪魁祸首之一。每年全球生产超过 8000 万吨,用完即弃的瓶子和旧衣服堆积如山。
以前,我们对付它们的办法很粗暴:要么机械粉碎,做成低质量的地毯或填充物,这叫“降级回收”,越用越烂;要么用化学方法彻底打碎,还原成最基础的原料,但这通常能耗极高,也就是所谓的“赔本赚吆喝”。
但圣安德鲁斯大学的科学家们,不想走寻常路。他们心里藏着一个大胆的想法:有没有可能不把塑料“打回原形”,而是精准地“修剪”它,把它变成比原生塑料更值钱的东西?
这就像你有一座废弃的乐高城堡,以前的做法是把它融化成塑料水,而现在的做法是,只拆掉特定的几块砖,直接把剩下的结构变成一艘宇宙飞船。
这个“修剪”过程,在化学上被称为“半加氢”(Semi-hydrogenation)。
这是整个魔术的核心,也是最难的一步。以往的氢化反应太“猛”了,一不小心就把 PET 的分子链砍得粉碎,变成廉价的二甲醇。
而 Kumar 博士团队想要得到的,是一种名为EHMB(对羟甲基苯甲酸乙酯)的特殊分子。这东西不仅听起来绕口,在合成上也极其刁钻——多加一点氢,它就废了;少加一点,塑料又拆不开。
为了完成这步高难度的“走钢丝”,团队祭出了一款神器:钌(Ruthenium)钳形催化剂
但光有神器还不够,这位“钌催化剂”脾气古怪,极难伺候。它在普通的溶剂里会“罢工”。经过无数次尝试,科学家们终于摸透了它的“胃口”:必须使用一种生物基溶剂——2-甲基四氢呋喃与乙醇的混合液
就在这个特定的“温床”里,在 80°C 和 50 bar 的压力下,奇迹发生了。
科学家们发现催化剂虽然能干活,但很容易“累死”(失活)。为了查明真相,他们动用了核磁共振技术中的“特种兵”——CEST NMR(化学交换饱和转移核磁共振)
这就好比给反应过程装了一个超高速摄像机,他们惊讶地发现,原来反应生成的产物本身(比如乙二醇)就是“内鬼”,会悄悄抑制催化剂的活性。
破案了!掌握了这一机理,就像拿到了通关秘籍。
团队迅速调整策略,优化反应条件。最终,他们让催化剂的转化数(TON)飙升到了惊人的 37,000!这是什么概念?这意味着极微量的催化剂,就能像永动机一样,疯狂地处理掉海量的废弃塑料。这是目前废弃 PET 氢化解聚领域的世界最高纪录。
现在,让我们看看那个名为 EHMB 的产物到底有多牛。
它不是终点,而是通往医药宝库的钥匙。研究人员展示,通过几步简单的转化,EHMB 就能变成:
- 伊马替尼(Imatinib):那可是大名鼎鼎的抗癌“神药”,曾经年销售额几十亿美元的白血病克星。
- 丙卡巴肼(Procarbazine):另一种关键的化疗药物。
- 氨甲环酸(Tranexamic acid):医院里离不开的止血药。
- 芬帕螨酯(Fenpyroximate):一种强效杀虫剂。
甚至,它还可以被重新聚合成一种全新的、由于性质介于 PET 和 HDPE 之间而具有特殊用途的可回收聚酯(PHMB)。
最致命的一击来自于一份“从摇篮到大门”的生命周期评估报告。
数据不说谎:相比于传统工业上用石油化工原料(对甲基苯甲酸)来生产药物前体,这种“塑料垃圾路线”将全球变暖潜能值(碳足迹)降低了约 70%(从 373 降至 114 kg CO2e/kg),在酸化、富营养化和水资源消耗上,更是全部减少了一半以上。
这不是简单的废物利用,这是对传统制药工业的一场降维打击。
正如圣安德鲁斯大学的新闻稿所言,这项技术让我们不再是把塑料降级成垃圾袋,而是升级成拯救生命的药物。在这个被塑料包围的星球上,或许下一次当你拧开药瓶时,你手中的药片,前世正是一个漂流在海洋里的塑料瓶。
参考文献:
- Kulyabin, P. S., Luk, J., Uslamin, E. A., Kolganov, A. A., Saini, G., Marcial-Hernandez, R., ... & Kumar, A. (2025).From Plastic Waste to Pharmaceutical Precursors: PET Upcycling through Ruthenium Catalysed Semi-Hydrogenation. Angewandte Chemie International Edition.
- University of St Andrews News. (2025, December 22).Groundbreaking discovery turns household plastic recycling into anti-cancer medication
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