一把130年前的"舊鑰匙"，打開了困擾化學界160年的"鎖"

一把塵封了130多年的“舊鑰匙”，被北京大學藥學院/天然藥物及仿生藥物全國重點實驗室焦寧教授團隊“拾起”，意外打開了一道困擾世界化學界長達160余年的“鎖”。這項關于如何將廉價“烯烴”高效轉化為高價值“炔烴”的原創性研究，今天凌晨在線發表于國際學術期刊《自然》。

文章發表截圖

焦寧介紹，烯烴與炔烴，是現代化學工業的兩塊基石。從烯烴聚合、硼氫化反應、烯烴復分解到點擊化學，相關突破多次獲得諾貝爾化學獎，足見其科學與應用價值。從塑料到藥品，它們無處不在。然而，這“兄弟倆”的命運卻天差地別：烯烴來源豐富，價格低廉；炔烴種類稀少，身價不菲。如果能將儲量豐富的折線形烯烴“拉直”為直線型的炔烴，無異于點石成金。

這個念頭，化學家們琢磨了160多年。早在1861年，著名“馬氏規則”提出者——俄國化學家馬爾科夫尼科夫就首次嘗試解決這一問題。但他的方法需要高溫和強堿，條件太過苛刻，兼容性也不好。此后一個多世紀，全球科學家無數探索都無功而返，這道難題仿佛被歲月塵封。

焦寧團隊合影

焦寧團隊的思路，跳出了前人的框框。他們沒有像過去160年里的同行那樣，執著于使用鹵素試劑，而是把目光投向了一個化學數據庫里的“老古董”——一種名為“硒蒽”的含硒雜環分子。這種化合物誕生于1894年，但在長達130多年的歷史里，合成化學家們對它鮮有問津，幾乎只是個躺在目錄里的名字，從未被真正用于合成反應。

這枚積滿歷史塵埃的“舊鑰匙”，能行嗎？

研究團隊發現，“硒蒽”自身雖不能直接與烯烴反應，但通過他們獨創的“級聯活化”策略，竟展現出驚人的雙重天賦。一方面，它能精準地“貼”上烯烴，完成加成；另一方面，在溫和條件下，它又能瀟灑地“功成身退”，完成消除。一加一減之間，彎折的烯烴被高效地“拉直”成了炔烴。

焦寧教授

“整個過程，不再是過去那種摧枯拉朽式的強攻，而是一場精巧、溫和的化學手術?！苯箤幷f，正因條件溫和，這套新方法展現出驚人的包容性。過去無法耐受高溫強堿的敏感基團，如今都能安然無恙。無論是反式、順式還是末端的烯烴，都能順利轉化。“這意味著一大批廉價易得的商品化或天然來源的烯烴，都可以變身為結構多樣的高價炔烴，為新藥研發提供了源源不斷的‘積木’?！?/p>

更有趣的是，通過深入解析反應機制，團隊還能像玩魔方一樣，精準地操控分子的立體構型，實現順式和反式異構體之間的互相轉化，甚至是分選。這在此前是難以想象的。該方法不僅拓寬了炔烴的合成路徑，更為釋放炔烴結構多樣性化學的應用潛力奠定了堅實基礎。它有望優化部分精細化學品的供給結構，降低對復雜合成路徑的依賴，為醫藥、農藥、材料等領域提供更豐富、更具經濟性的炔烴來源。

（來源：北京大學版權屬原作者 謹致謝意）