誰能想到,你隨手扔掉的一個空可樂瓶,經過一場精密的分子手術,竟然能搖身一變成為制造千元抗癌“救命藥”的頂級原料,而且這場轉化的催化效率一舉打破了歷史紀錄,高達 37,000 次循環!
2025年12月18日,來自英國圣安德魯斯大學的研究團隊,聯合荷蘭代爾夫特理工大學及默克集團,在《應用化學國際版》上發表了這一重磅成果。這項由 Amit Kumar 博士領銜的研究,不僅徹底顛覆了我們對塑料回收的認知,更在化學層面上為全球制藥工業開辟了一條難以置信的綠色捷徑——從現在起,垃圾不僅僅是放錯地方的資源,它可能是挽救生命的解藥。
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我們都知道 PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)塑料是白色污染的罪魁禍首之一。每年全球生產超過 8000 萬噸,用完即棄的瓶子和舊衣服堆積如山。
以前,我們對付它們的辦法很粗暴:要么機械粉碎,做成低質量的地毯或填充物,這叫“降級回收”,越用越爛;要么用化學方法徹底打碎,還原成最基礎的原料,但這通常能耗極高,也就是所謂的“賠本賺吆喝”。
但圣安德魯斯大學的科學家們,不想走尋常路。他們心里藏著一個大膽的想法:有沒有可能不把塑料“打回原形”,而是精準地“修剪”它,把它變成比原生塑料更值錢的東西?
這就像你有一座廢棄的樂高城堡,以前的做法是把它融化成塑料水,而現在的做法是,只拆掉特定的幾塊磚,直接把剩下的結構變成一艘宇宙飛船。
這個“修剪”過程,在化學上被稱為“半加氫”(Semi-hydrogenation)。
這是整個魔術的核心,也是最難的一步。以往的氫化反應太“猛”了,一不小心就把 PET 的分子鏈砍得粉碎,變成廉價的二甲醇。
而 Kumar 博士團隊想要得到的,是一種名為EHMB(對羥甲基苯甲酸乙酯)的特殊分子。這東西不僅聽起來繞口,在合成上也極其刁鉆——多加一點氫,它就廢了;少加一點,塑料又拆不開。
為了完成這步高難度的“走鋼絲”,團隊祭出了一款神器:釕(Ruthenium)鉗形催化劑
但光有神器還不夠,這位“釕催化劑”脾氣古怪,極難伺候。它在普通的溶劑里會“罷工”。經過無數次嘗試,科學家們終于摸透了它的“胃口”:必須使用一種生物基溶劑——2-甲基四氫呋喃與乙醇的混合液
就在這個特定的“溫床”里,在 80°C 和 50 bar 的壓力下,奇跡發生了。
科學家們發現催化劑雖然能干活,但很容易“累死”(失活)。為了查明真相,他們動用了核磁共振技術中的“特種兵”——CEST NMR(化學交換飽和轉移核磁共振)
這就好比給反應過程裝了一個超高速攝像機,他們驚訝地發現,原來反應生成的產物本身(比如乙二醇)就是“內鬼”,會悄悄抑制催化劑的活性。
破案了!掌握了這一機理,就像拿到了通關秘籍。
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團隊迅速調整策略,優化反應條件。最終,他們讓催化劑的轉化數(TON)飆升到了驚人的 37,000!這是什么概念?這意味著極微量的催化劑,就能像永動機一樣,瘋狂地處理掉海量的廢棄塑料。這是目前廢棄 PET 氫化解聚領域的世界最高紀錄。
現在,讓我們看看那個名為 EHMB 的產物到底有多牛。
它不是終點,而是通往醫藥寶庫的鑰匙。研究人員展示,通過幾步簡單的轉化,EHMB 就能變成:
- 伊馬替尼(Imatinib):那可是大名鼎鼎的抗癌“神藥”,曾經年銷售額幾十億美元的白血病克星。
- 丙卡巴肼(Procarbazine):另一種關鍵的化療藥物。
- 氨甲環酸(Tranexamic acid):醫院里離不開的止血藥。
- 芬帕螨酯(Fenpyroximate):一種強效殺蟲劑。
甚至,它還可以被重新聚合成一種全新的、由于性質介于 PET 和 HDPE 之間而具有特殊用途的可回收聚酯(PHMB)。
最致命的一擊來自于一份“從搖籃到大門”的生命周期評估報告。
數據不說謊:相比于傳統工業上用石油化工原料(對甲基苯甲酸)來生產藥物前體,這種“塑料垃圾路線”將全球變暖潛能值(碳足跡)降低了約 70%(從 373 降至 114 kg CO2e/kg),在酸化、富營養化和水資源消耗上,更是全部減少了一半以上。
這不是簡單的廢物利用,這是對傳統制藥工業的一場降維打擊。
正如圣安德魯斯大學的新聞稿所言,這項技術讓我們不再是把塑料降級成垃圾袋,而是升級成拯救生命的藥物。在這個被塑料包圍的星球上,或許下一次當你擰開藥瓶時,你手中的藥片,前世正是一個漂流在海洋里的塑料瓶。
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參考文獻:
- 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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