旋轉蒸發儀用於從反應產物中去除化學溶劑。圖片來源：Forance/Alamy
一項針對過去四十年專利中超過一百三十萬筆化學反應的分析顯示，儘管推動綠色化學已近三十年，化學家仍高度依賴二氯甲烷（DCM）等有害溶劑。這項調查是同類研究中規模最大、最全面的。
溶劑是溶解化學物質進行反應的工作液；化學家也用它們來萃取和純化反應產物。一些最常見的溶劑，如二氯甲烷（DCM），已知對健康有害，或在其他方面具有危險性 — 例如，許多溶劑易燃。幾乎所有溶劑都來自石油或天然氣，這對環境造成了沉重的負擔。
本月發表在《Angewandte Chemie》期刊上的專利調查發現，在 1976 年專利中提及的反應中，約有 60% 使用了被歸類為有害的溶劑，但到了 2016 年，這個比例已上升到 70% 以上（見「有害溶劑的持續存在」）。「我感到失望，而不是驚訝，」英國約克大學永續化學研究員海倫·斯內登（Helen Sneddon）說，她與瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）應用人工智慧於化學領域的研究員馬丁·多貝拉爾（Maarten Dobbelaere）共同撰寫了這項分析。
圖片來源：Helen Sneddon and Maarten Dobbelaere/Ref. 1
加州大學聖塔芭芭拉分校有機化學家布魯斯·利普舒茨（Bruce Lipshutz）表示，這些發現加強了化學界擺脫石化基溶劑的迫切需求。「我們必須停止，」他說。
許多專利與藥物發現管道早期階段的探索性研究有關。「這讓人有點洩氣，因為你期望我們應該看到進展，」美國化學學會綠色化學研究所（ACS Green Chemistry Institute）諮詢委員會主席大衛·利希（David Leahy）說。「我希望許多藥物化學和學術研究團隊能看到這個結果，並反思他們自己的選擇。」
該分析依賴於一個現有的數據庫，該數據庫來自美國專利商標局，其中專利中的化學名稱和結構被轉換成電腦可讀的格式。「這是目前唯一可用於此類調查的大型開源化學反應儲存庫，」多貝拉爾說。
多貝拉爾開發了一個名為 Rxn-INSIGHT 的 AI 系統，該系統可以消化化學數據庫，然後回答關於化學家應使用哪些試劑、催化劑和溶劑來製造新分子的查詢。斯內登和多貝拉爾意識到，他們可以部署該系統來追蹤註釋專利數據庫中超過 500 種不同化學反應的溶劑使用情況。
該調查不僅顯示 DCM 等有害溶劑仍然是化學家的寵兒；它還發現，當政府法規限制使用某種有毒溶劑時，化學家更有可能轉向另一種有害液體，而不是選擇更綠色或更安全的替代品。此外，它還顯示三氟乙酸（TFA）的使用量顯著增加，TFA 是合成受歡迎的肽類藥物的關鍵。根據某些定義，TFA 是一種「永久化學品」，是越來越多在水道、土壤和生物體中發現的持久性全氟和多氟烷基物質（PFAS）之一。
利希說，從事早期藥物發現的化學家通常旨在盡可能快速地製造出多種不同的分子，這就是為什麼他們在選擇溶劑時會參考文獻先例。「發現化學家在以更環保的條件製造這些分子方面幾乎沒有任何動力，」利希說，他是康乃狄克州紐黑文一家製藥公司 Biohaven 的藥物成分開發副總裁。
儘管如此，該分析可能未能涵蓋一些進展領域。數據庫的結束時間是 2016 年，因此不包括之後的變化。它也沒有衡量這些反應中涉及的溶劑數量，因此，實驗室規模縮小或微型化的趨勢可能正在幫助降低總溶劑使用量。而且，雖然專利主要記錄早期研究，但斯內登說，規模化生產過程通常會淘汰 DCM 等有害溶劑。
