如何將來(lái)源豐富、價(jià)格低廉的烯烴，一步轉(zhuǎn)化為功能強(qiáng)大的炔烴，是困擾化學(xué)界100余年的難題。北京大學(xué)藥學(xué)院焦寧教授課題組借助一種“塵封”130余年的老試劑硒蒽，打通分子合成的“高速公路”，讓烯烴在溫和條件下高效轉(zhuǎn)化為炔烴，為結(jié)構(gòu)多樣性炔烴的快速獲取及新藥研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文17日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

烯烴和炔烴，是現(xiàn)代合成化學(xué)的重要基石。二者雖同為碳碳不飽和鍵化合物，處境卻天差地別。烯烴分子來(lái)源廣、價(jià)格低，炔烴種類有限、價(jià)格高昂。烯烴分子碳碳雙鍵呈“折線形”，炔烴的碳碳三鍵則呈“直線形”，將烯烴中的碳碳雙鍵“拉直”為炔烴直線型的三鍵，能改變分子整體性質(zhì)，為新藥研發(fā)和功能分子創(chuàng)制提供更多可能。

這一看似簡(jiǎn)單的“角度編輯”，實(shí)則是對(duì)分子骨架的深度重構(gòu)。傳統(tǒng)方法往往需要高溫、強(qiáng)堿等苛刻條件，應(yīng)用范圍極為有限。自19世紀(jì)化學(xué)家馬爾科夫尼科夫首次嘗試由烯烴合成炔烴以來(lái)，160多年間，化學(xué)家們始終未能找到一種溫和、實(shí)用的方法。

在碳碳鍵重構(gòu)與轉(zhuǎn)化領(lǐng)域深耕多年的焦寧團(tuán)隊(duì)沒(méi)有沿著前人使用鹵素試劑的舊路繼續(xù)走，而是回到化學(xué)史的“故紙堆”尋寶。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)研究，團(tuán)隊(duì)鎖定了一種誕生于19世紀(jì)末的含硒雜環(huán)分子——硒蒽。

自問(wèn)世130多年來(lái)，化學(xué)界幾乎從未想過(guò)將硒蒽用于合成反應(yīng)。焦寧團(tuán)隊(duì)提出級(jí)聯(lián)活化策略，發(fā)現(xiàn)硒蒽展現(xiàn)出雙重特性：既能“抓住”烯烴進(jìn)行反應(yīng)，又能在完成結(jié)構(gòu)改造后溫和“脫身”。

在硒蒽的介導(dǎo)下，原本需要苛刻條件的烯烴到炔烴的轉(zhuǎn)化，如今在弱堿溫和條件下就能高效、精準(zhǔn)地完成。硒蒽只需一步即可大量制備，純化簡(jiǎn)單，穩(wěn)定易儲(chǔ)存且可回收循環(huán)使用。團(tuán)隊(duì)還基于對(duì)反應(yīng)機(jī)制的深入解析，做到了此前難以實(shí)現(xiàn)的烯烴順?lè)串悩?gòu)體的互相轉(zhuǎn)化和精準(zhǔn)分選。

焦寧表示，該研究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)用潛力奠定了基礎(chǔ)。“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(duì)復(fù)雜合成路徑的依賴，為醫(yī)藥、農(nóng)藥、材料等領(lǐng)域提供更豐富、更具經(jīng)濟(jì)性的炔烴來(lái)源。我們還需繼續(xù)努力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)硒試劑的催化循環(huán)。”焦寧說(shuō)。