北大焦寧團(tuán)隊(duì)再解世界難題，烯烴變?nèi)矡N的"點(diǎn)金術(shù)"登上Nature

今天凌晨，一個(gè)來自北大的好消息刷屏了。

北京大學(xué)藥學(xué)院焦寧教授課題組在國際頂級期刊《Nature》在線發(fā)表最新研究成果——他們巧妙借助一種塵封130余年的硒蒽試劑，攻克了困擾科學(xué)界160余年的化學(xué)難題：如何將廉價(jià)豐富的烯烴高效轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的炔烴。

這不是科幻小說，這是發(fā)生在燕園的真實(shí)故事。

01 一道被"封印"了160年的難題

烯烴與炔烴，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的兩大基石。

從塑料到藥品，從材料到農(nóng)藥，這對"碳碳不飽和鍵兄弟"支撐著我們生活的方方面面。烯烴聚合開啟了塑料時(shí)代，烯烴復(fù)分解為分子搭建新橋梁，炔烴的點(diǎn)擊化學(xué)在生物正交反應(yīng)中掀起革命——相關(guān)突破多次斬獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

但它們的命運(yùn)卻天差地別。

烯烴來源豐富、價(jià)格低廉，與其廣泛應(yīng)用形成了良性平衡；而炔烴的供給卻遠(yuǎn)無法滿足需求——其種類有限、價(jià)格高昂，嚴(yán)重制約了下游應(yīng)用的發(fā)展。

將烯烴中"折線形"的碳碳雙鍵，轉(zhuǎn)化為炔烴中"直線形"的碳碳三鍵——這個(gè)看似簡單的"角度編輯"，卻是一道世界級的難題。

早在1861年，"馬氏規(guī)則"的提出者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、強(qiáng)堿，絕大多數(shù)含有敏感官能團(tuán)的分子根本無法耐受。此后160余年，全球化學(xué)界持續(xù)攻關(guān)，卻始終未能找到溫和、實(shí)用的替代方案。

烯烴到炔烴的路，看得見，卻走不通。

02 另辟蹊徑：從"鹵素執(zhí)念"到"硒蒽覺醒"

160年來，化學(xué)家們執(zhí)著于使用鹵素試劑來解決這一難題。

焦寧團(tuán)隊(duì)的思路，卻跳出了這個(gè)"框框"。

他們沒有繼續(xù)追逐新試劑，而是把目光投向了化學(xué)數(shù)據(jù)庫里的一個(gè)"老古董"——Selenanthrene（硒蒽）。

這種含硒雜環(huán)分子誕生于1894年，但在長達(dá)130多年的歷史里，合成化學(xué)家們對它鮮有問津，幾乎只是個(gè)躺在目錄里的名字，從未被真正用于合成反應(yīng)。

一枚積滿歷史塵埃的"舊鑰匙"，能打開這道塵封160年的"鎖"嗎？

答案是：能。

03 "級聯(lián)活化"：讓舊鑰匙煥發(fā)新生

焦寧團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，硒蒽自身雖不能直接與烯烴反應(yīng)，但通過他們獨(dú)創(chuàng)的"級聯(lián)活化"策略，這種古老試劑竟展現(xiàn)出驚人的雙重天賦：

"上得去"——精準(zhǔn)地"貼"上烯烴，完成加成；"下得來"——在溫和條件下瀟灑"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。

"整個(gè)過程，不再是過去那種摧枯拉朽式的強(qiáng)攻，而是一場精巧、溫和的化學(xué)手術(shù)。"焦寧教授這樣形容。

正因條件溫和，這套新方法展現(xiàn)出驚人的包容性：過去無法耐受高溫強(qiáng)堿的敏感基團(tuán)，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(zhuǎn)化；可實(shí)現(xiàn)烯烴順式與反式異構(gòu)體的互相轉(zhuǎn)化，甚至從混合物中精準(zhǔn)分選單一異構(gòu)體。

這意味著，一大批廉價(jià)易得的商品化或天然來源的烯烴，都可以變身為結(jié)構(gòu)多樣的高價(jià)炔烴，為新藥研發(fā)提供源源不斷的"分子積木"。

04 為什么是北大？為什么是焦寧團(tuán)隊(duì)？

這不是焦寧團(tuán)隊(duì)的第一次突破。

在碳碳鍵的重構(gòu)與轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，他們已經(jīng)深耕多年：

2020年，碳碳單鍵的氮化重構(gòu)（Science）；2021年，苯環(huán)的開環(huán)轉(zhuǎn)化（Nature）；2025年初，碳碳雙鍵的斷裂重構(gòu)（Science）。

從單鍵到雙鍵，從開環(huán)到重構(gòu)，一系列成果為本次突破奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

正是這份長期投入和探索，讓他們擁有發(fā)現(xiàn)硒蒽的堅(jiān)持與韌性，也讓他們敢于跳出160年的"鹵素執(zhí)念"，從歷史的塵埃中拾起被遺忘的"舊鑰匙"。

05 從實(shí)驗(yàn)室到生活：這項(xiàng)研究意味著什么？

這項(xiàng)突破的價(jià)值，遠(yuǎn)不止一篇Nature論文。

它首次實(shí)現(xiàn)了以豐富多樣的商品化與天然來源烯烴為結(jié)構(gòu)模板，快速制備炔烴，不僅拓寬了炔烴的合成路徑，更為釋放炔烴結(jié)構(gòu)多樣性化學(xué)的應(yīng)用潛力奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

潛在影響深遠(yuǎn)：在醫(yī)藥健康領(lǐng)域，可優(yōu)化藥物分子合成路徑，降低生產(chǎn)成本；在農(nóng)藥領(lǐng)域，可提供更豐富、更經(jīng)濟(jì)的炔烴來源；在材料科學(xué)領(lǐng)域，可加速新型功能材料的研發(fā)與創(chuàng)新。

它有望優(yōu)化部分精細(xì)化學(xué)品的供給結(jié)構(gòu)，降低對復(fù)雜合成路徑的依賴，讓最前沿的分子創(chuàng)新不再被禁錮在實(shí)驗(yàn)室的瓶瓶罐罐里，而是以更快的速度走進(jìn)醫(yī)院、工廠，惠及每一個(gè)人。

06 科研啟示：有時(shí)候，答案就在歷史中

焦寧團(tuán)隊(duì)的故事，給我們一個(gè)深刻的啟示：不追新試劑，重識舊物質(zhì)。

在科研內(nèi)卷的今天，當(dāng)所有人都在追逐最新的材料、最前沿的技術(shù)時(shí)，北大團(tuán)隊(duì)卻從130年前的"故紙堆"里，找到了顛覆性的工具。

這需要頂尖的科學(xué)洞察力，更需要敢于另辟蹊徑的勇氣。

正如一位網(wǎng)友的留言："新路總得有人蹚，萬一就成了呢！"

論文信息

北京大學(xué)藥學(xué)院2022級直博生蒙駿鴻為論文第一作者，焦寧教授為通訊作者。北京大學(xué)藥學(xué)院和天然藥物及仿生藥物全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一通訊單位。

研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和新基石科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。

從1861到2025，160年的難題，終被一把130年前的"舊鑰匙"解開。

這就是科學(xué)——有時(shí)候，向前走的路，需要向后看。