一把130年前的"舊鑰匙"，打開了困擾化學界160年的"鎖"

北大焦寧團隊再解世界難題，烯烴變炔烴的"點金術"登上Nature

今天凌晨，一個來自北大的好消息刷屏了。

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

這不是科幻小說，這是發生在燕園的真實故事。

01 一道被"封印"了160年的難題

烯烴與炔烴，現代化學工業的兩大基石。

從塑料到藥品，從材料到農藥，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代，烯烴復分解為分子搭建新橋梁，炔烴的點擊化學在生物正交反應中掀起革命——相關突破多次斬獲諾貝爾化學獎。

但它們的命運卻天差地別。

烯烴來源豐富、價格低廉，與其廣泛應用形成了良性平衡；而炔烴的供給卻遠無法滿足需求——其種類有限、價格高昂，嚴重制約了下游應用的發展。

將烯烴中"折線形"的碳碳雙鍵，轉化為炔烴中"直線形"的碳碳三鍵——這個看似簡單的"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、強堿，絕大多數含有敏感官能團的分子根本無法耐受。此后160余年，全球化學界持續攻關，卻始終未能找到溫和、實用的替代方案。

烯烴到炔烴的路，看得見，卻走不通。

02 另辟蹊徑：從"鹵素執念"到"硒蒽覺醒"

160年來，化學家們執著于使用鹵素試劑來解決這一難題。

焦寧團隊的思路，卻跳出了這個"框框"。

他們沒有繼續追逐新試劑，而是把目光投向了化學數據庫里的一個"老古董"——Selenanthrene（硒蒽）。

這種含硒雜環分子誕生于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。

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 "級聯活化"：讓舊鑰匙煥發新生

焦寧團隊發現，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，這種古老試劑竟展現出驚人的雙重天賦：

"上得去"——精準地"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。"焦寧教授這樣形容。

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；可實現烯烴順式與反式異構體的互相轉化，甚至從混合物中精準分選單一異構體。

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，為新藥研發提供源源不斷的"分子積木"。

04 為什么是北大？為什么是焦寧團隊？

這不是焦寧團隊的第一次突破。

在碳碳鍵的重構與轉化領域，他們已經深耕多年：

2020年，碳碳單鍵的氮化重構（Science）；2021年，苯環的開環轉化（Nature）；2025年初，碳碳雙鍵的斷裂重構（Science）。

從單鍵到雙鍵，從開環到重構，一系列成果為本次突破奠定了堅實基礎。

正是這份長期投入和探索，讓他們擁有發現硒蒽的堅持與韌性，也讓他們敢于跳出160年的"鹵素執念"，從歷史的塵埃中拾起被遺忘的"舊鑰匙"。

05 從實驗室到生活：這項研究意味著什么？

這項突破的價值，遠不止一篇Nature論文。

它首次實現了以豐富多樣的商品化與天然來源烯烴為結構模板，快速制備炔烴，不僅拓寬了炔烴的合成路徑，更為釋放炔烴結構多樣性化學的應用潛力奠定了堅實基礎。

潛在影響深遠：在醫藥健康領域，可優化藥物分子合成路徑，降低生產成本；在農藥領域，可提供更豐富、更經濟的炔烴來源；在材料科學領域，可加速新型功能材料的研發與創新。

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，讓最前沿的分子創新不再被禁錮在實驗室的瓶瓶罐罐里，而是以更快的速度走進醫院、工廠，惠及每一個人。

06 科研啟示：有時候，答案就在歷史中

焦寧團隊的故事，給我們一個深刻的啟示：不追新試劑，重識舊物質。

在科研內卷的今天，當所有人都在追逐最新的材料、最前沿的技術時，北大團隊卻從130年前的"故紙堆"里，找到了顛覆性的工具。

這需要頂尖的科學洞察力，更需要敢于另辟蹊徑的勇氣。

正如一位網友的留言："新路總得有人蹚，萬一就成了呢！"

論文信息

北京大學藥學院2022級直博生蒙駿鴻為論文第一作者，焦寧教授為通訊作者。北京大學藥學院和天然藥物及仿生藥物全國重點實驗室為第一通訊單位。

研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃和新基石科學基金等項目支持。

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——有時候，向前走的路，需要向后看。