點(diǎn)贊！北大攻克困擾160年的世紀(jì)難題，焦寧團(tuán)隊(duì)功勛卓著

2026年3月17日凌晨，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了一項(xiàng)來自中國科學(xué)家的突破性研究。北京大學(xué)藥學(xué)院、天然藥物及仿生藥物全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室焦寧教授團(tuán)隊(duì)，借助一種誕生于1894年、塵封了130余年的古老試劑——硒蒽（Selenanthrene），成功攻克了自1861年以來困擾全球化學(xué)界的核心難題：如何將廉價(jià)、豐富的烯烴高效、溫和地轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的炔烴。這項(xiàng)被譽(yù)為“用舊鑰匙打開舊鎖”的原創(chuàng)性工作，不僅為合成化學(xué)提供了全新的“分子編輯”工具，更可能重塑醫(yī)藥、材料等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)的底層邏輯。

焦寧教授，北京大學(xué)藥學(xué)院博雅特聘教授、天然藥物及仿生藥物全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，是國家杰出青年科學(xué)基金獲得者、新基石研究員。他的科研生涯始于山東大學(xué)和中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所，后在德國馬普煤炭研究所從事博士后研究，于2007年加入北京大學(xué)。焦寧教授長期致力于綠色合成化學(xué)、分子骨架編輯以及基于代謝性疾病的新藥發(fā)現(xiàn)研究，在碳碳鍵活化、氧化、氮化、鹵化等反應(yīng)領(lǐng)域取得了一系列國際矚目的成果。

焦寧團(tuán)隊(duì)的核心研究方向是發(fā)展新穎、高效的合成方法學(xué)，實(shí)現(xiàn)對分子骨架的精準(zhǔn)“編輯”與重構(gòu)。他們提出的“級聯(lián)活化”和“熵增重構(gòu)”策略，為復(fù)雜分子的合成與修飾開辟了新路徑。近年來，團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》（Science）、《自然》等頂級期刊上連續(xù)發(fā)表重要工作，例如實(shí)現(xiàn)了碳碳單鍵的氮化重構(gòu)、苯環(huán)的開環(huán)轉(zhuǎn)化以及碳碳雙鍵的斷裂重構(gòu)，為本次攻克烯烴制炔烴的百年難題奠定了堅(jiān)實(shí)的方法論基礎(chǔ)。團(tuán)隊(duì)不僅專注于基礎(chǔ)科學(xué)前沿，也積極推動(dòng)成果向應(yīng)用轉(zhuǎn)化，其發(fā)展的方法已被用于布洛芬、酮洛芬等多種藥物及天然產(chǎn)物的高效修飾。

烯烴和炔烴，是現(xiàn)代合成化學(xué)的兩大基石。從塑料、橡膠到藥物、先進(jìn)材料，人類社會(huì)賴以生存的眾多化學(xué)品都構(gòu)建于這兩類不飽和碳碳鍵之上。然而，這對“兄弟”的命運(yùn)卻截然不同：烯烴（含碳碳雙鍵，C=C）來源極其廣泛，是石油化工的主要產(chǎn)物，價(jià)格低廉；而炔烴（含碳碳三鍵，C≡C）雖然反應(yīng)活性高、用途關(guān)鍵，但其合成路徑復(fù)雜、種類有限，導(dǎo)致價(jià)格高昂，嚴(yán)重制約了下游應(yīng)用。

將儲量豐富的“折線形”烯烴雙鍵，“拉直”轉(zhuǎn)化為“直線形”的炔烴三鍵，這一看似簡單的“角度編輯”，卻能從根本上改變分子的幾何構(gòu)型、電子性質(zhì)和反應(yīng)活性，為創(chuàng)造新物質(zhì)提供無限可能。正因如此，如何實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化，成為有機(jī)合成化學(xué)家孜孜以求的“圣杯”。

這一探索始于1861年。俄國化學(xué)家、著名的“馬氏規(guī)則”提出者馬爾科夫尼科夫（Vladimir Markovnikov）首次報(bào)道了由烯烴合成炔烴的方法。然而，傳統(tǒng)方法（如鹵化-消除法）存在致命缺陷：反應(yīng)條件極其苛刻，需要高溫、強(qiáng)堿（如KOH、NaNH?）環(huán)境。

這種“暴力”手段如同用炸藥拆房子，在改造分子骨架的同時(shí)，極易破壞分子上其他脆弱的官能團(tuán)（如氨基、羧基、醛基、酰胺鍵等），導(dǎo)致官能團(tuán)兼容性極差。此外，傳統(tǒng)方法對烯烴的立體構(gòu)型（順式/反式）缺乏控制力，無法實(shí)現(xiàn)異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化或精準(zhǔn)分離。

在長達(dá)160余年的時(shí)間里，全球化學(xué)家前赴后繼，但始終未能找到一種溫和、通用、高效的替代方案。這道難題，仿佛被歲月塵封，成為橫亙在合成化學(xué)發(fā)展道路上的一道天塹。

面對這道百年難題，焦寧團(tuán)隊(duì)沒有沿著前人160年來使用鹵素試劑的舊路繼續(xù)走，而是選擇回到化學(xué)史的“故紙堆”中尋寶。經(jīng)過系統(tǒng)性的研究與篩選，他們的目光鎖定在一種誕生于1894年的含硒雜環(huán)分子——硒蒽（Selenanthrene）上。令人驚訝的是，自問世130多年來，這個(gè)化合物幾乎被合成化學(xué)界遺忘，從未被真正應(yīng)用于重要的合成反應(yīng)中。

這枚積滿歷史塵埃的“舊鑰匙”，真的能打開160年的“舊鎖”嗎？焦寧團(tuán)隊(duì)?wèi){借在碳碳鍵轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的深厚積累，給出了肯定的答案。他們發(fā)現(xiàn)，硒蒽本身并不能直接與烯烴反應(yīng)，但其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含著巨大的潛力。

團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地發(fā)展了“級聯(lián)活化”策略，成功喚醒了硒蒽的雙重天賦。在溫和的弱堿條件下，經(jīng)過活化的硒蒽試劑能夠精準(zhǔn)地“抓住”烯烴分子，完成加成步驟（“上得去”）；隨后，它又能在完成結(jié)構(gòu)改造使命后，溫和地從產(chǎn)物中“脫身”離去，完成消除步驟（“下得來”），并且自身可以回收循環(huán)使用。在這一精巧的“分子手術(shù)”中，硒蒽扮演了高效催化橋梁的角色，驅(qū)動(dòng)著烯烴向炔烴的溫和轉(zhuǎn)化。

隨著這項(xiàng)溫和、高效、通用的烯烴制炔烴技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，它有望優(yōu)化精細(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，為醫(yī)藥、農(nóng)藥、材料等領(lǐng)域注入新的活力。中國科學(xué)家正從“分子編輯”這一化學(xué)最基礎(chǔ)的層面出發(fā)，為全球科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級貢獻(xiàn)著關(guān)鍵的智慧與方案。