记者从西安交通大学获悉,该校化学学院元素功能分子与技术团队在硫磺高值化利用领域取得重要进展,有关研究成果近日以封面文章形式刊登于国际学术期刊《自然·通讯》。此突破为解决长期困扰化工行业的硫磺过剩问题开辟了新途径。 硫磺作为石油炼制、天然气净化及硫酸生产过程中的伴生物,全球年产量已突破八千万吨。然而,除制备浓硫酸外,这种廉价且储量丰富的元素单质长期缺乏高附加值应用场景。传统硫磺转化工艺普遍存在反应条件苛刻、催化剂易失活、环境污染严重等问题,导致大量硫磺只能低价处理或堆存,既造成资源浪费,又带来环境隐患。 针对这一行业痛点,西安交通大学研究团队提出了创新性解决方案。该团队以单质硫为起始原料,通过硝基烷烃原位生成硫代酰化试剂,随后与胺类化合物在同一反应体系中直接合成硫代酰胺类化合物。这种"一锅法"策略将反应条件简化至常温常压,无需使用贵金属催化剂或极端操作环境,从根本上规避了传统方法中催化剂中毒和多步骤操作的技术难题。 硫代酰胺是多种药物分子的核心骨架,在抗生素、抗肿瘤药物及农用化学品开发中具有重要地位。研究团队利用新方法成功实现了天然抗生素closthioamide的全合成,该化合物对耐药菌株和肿瘤细胞体现出良好活性。更值得关注的是,这一技术还可对已上市药物进行后期结构修饰,快速引入多取代硫代酰胺功能基团,为药物分子优化提供了高效工具。 从技术经济角度分析,新方法显著降低了硫磺转化的能耗和成本。传统劳森型试剂等硫代酰化方法需要低温或高真空条件,且试剂制备过程复杂,限制了工业化应用。而"一锅法"工艺流程简洁,原料易得,反应条件温和,具备规模化生产的潜力。这不仅为硫磺找到了高附加值出路,也为绿色化学工业发展提供了可借鉴的中国方案。 据团队负责人介绍,下一步研究将着重拓展该方法的底物适用范围,探索其在不对称合成和生物正交反应等前沿领域的应用可能。如果技术成熟度更提升并实现工业化转化,每年数千万吨的硫磺副产物将有望转变为高端化学品和药物中间体的重要来源,从而在化工产业链中实现从"负担"到"资源"的角色转换。
从工业废料到药物分子，西安交大的这项研究不仅解决了长期存在的科学难题，更展现了循环经济与科技创新的结合潜力；当更多这样的技术突破从实验室走向产业，中国绿色发展的实践将获得更多有力支撑。