药学院焦宁团队唤醒尘封百年试剂，破解烯烃制备炔烃世界难题
发布时间: 2026-03-20 10:00:56
2026年3月17日，北京大学药学院天然药物及仿生药物全国重点实验室焦宁教授团队在国际顶尖期刊《自然》（Nature）上在线发表题为《烯烃直接转化为炔烃》（“Direct conversion from alkenes to alkynes”）的原创性工作。团队借助一种硒蒽试剂攻克了自1861年烯烃合成炔烃方法反应条件苛刻、适用范围窄的长期难题，为结构多样性炔烃的快速获取及新药研发奠定了基础。
论文截图
烯烃与炔烃，是现代合成化学的重要基石。从烯烃聚合、硼氢化反应、烯烃复分解到点击化学，相关突破多次获得诺贝尔化学奖，足见其科学与应用价值。然而，与烯烃来源丰富形成的供需平衡相比，炔烃的供给远不抵需求——种类有限、价格高昂，严重制约了其应用。此外，将折线形的烯烃“拉直”为直线型炔烃，这一局部“角度编辑”可重塑分子整体构型与性质，为新药研发开辟新径。因此，如何将廉价烯烃高效转化为炔烃成为科学界持续关注的焦点。
图1. 烯烃到炔烃转化方法开发的应用价值
这一探索始于1861年，著名的马氏规则的提出者马尔科夫尼科夫首次报道由烯烃合成炔烃，但方法需高温强碱，官能团兼容性差（图2）。遗憾的是，此后160余年，始终未出现温和实用的替代方案。
图2. 烯烃到炔烃经典转化的局限性
北京大学焦宁团队在碳碳键的重构与转化领域已经深耕多年并积累了丰富经验（图3），通过他们提出的“级联活化”和“熵增重构”策略，团队实现了从碳碳单键的氮化重构（Science. 2020, 367 , 281）、到苯环的开环转化（Nature. 2021, 597 , 64），再到碳碳双键的断裂重构（Science. 2025, 387 , 1083），一系列成果为本次突破奠定了坚实基础。基于上述级联活化思路，团队另辟蹊径，没有继续选择160余年来都在使用的卤素，而是设计并寻找具备活化与离去双重优越能力的新型试剂作为开启这一难题的钥匙。经过系统研究，结合团队对其氧化（Acc. Chem. Res. 2017, 50 , 1640）和卤化（Acc. Chem. Res. 2024, 57 , 3161）体系中针对硫（S）、硒（Se）试剂的催化性能研究，最终发现一种诞生于1894年的含硒杂环分子——Selenanthrene（硒蒽）兼具这种对烯烃“上得去、下得来”的双重潜力。有趣的是，自问世130余年以来，合成化学家们对该类分子鲜有问津，几乎未有研究将其应用于合成反应之中。正是这枚积满历史尘埃的“旧钥匙”，被团队用来打开一道尘封了160余年的“锁”。
图3. 焦宁课题组在碳碳键的重构与转化领域的代表性工作
深入研究发现，硒蒽具有独特的结构与活性，且只需一步即可大量制备，纯化简单，稳定易储存。尽管其自身无法直接与烯烃发生反应，但经团队发展的级联活化策略，该试剂展现出优异的对烯烃加成“上得去”的活性，并在弱碱、温和条件下完成“下得来”的过程，且可被回收循环使用，从而高效驱动烯烃向炔烃的转化。该方法由于其条件温和，展现出优异的官能团兼容性：不仅对易发生消除或取代的敏感基团（图4），如卤代烷、对甲苯磺酸酯（OTs）、芴基甲氧基羰基（Fmoc）、三氟乙酸酯、环氧基等具有良好的耐受性，醛基、羧基、氨基、酰胺基、叠氮基等活性基团也可兼容。此外，反式、顺式及末端烯烃（包括苯乙烯类底物）均可顺利转化，体现了广泛的底物适用范围。
图4. 硒蒽介导的烯制炔及代表性产物
通过对反应机制的深入解析，团队以反应中间体为切入点，发展了一系列立体选择性的转化策略（图5）。例如，可实现烯烃顺式与反式异构体的互相转化，以及从顺反异构体混合物中精准分选出其中一种异构体，这是此前已知方法难以实现的。
图5. 烯烃顺反异构体的互相转化及精准分选
本研究首次实现了以丰富多样的商品化与天然来源的烯烃为结构模板，快速获取炔烃，不仅拓宽了结构多样性炔烃的供给渠道，更为释放炔烃化学的应用潜力奠定了坚实基础。
北京大学药学院2022级直博生蒙骏鸿为论文第一作者，焦宁为通讯作者。北京大学药学院天然药物及仿生药物全国重点实验室为第一通讯单位。该项研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和新基石科学基金等项目支持。
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