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我科學家用一把“舊鑰匙”打開困擾化學界160年的“鎖”

“烯烴”高效轉化為“炔烴”難題被攻克

2026年03月20日09:03 | 來源:光明日報222
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原標題:“烯烴”高效轉化為“炔烴”難題被攻克

一把塵封了130多年的“舊鑰匙”,被北京大學藥學院/天然藥物及仿生藥物全國重點實驗室焦寧教授團隊拾起,意外打開了一道困擾世界化學界長達160余年的“鎖”。

這是一項關於如何將廉價“烯烴”高效轉化為高價值“炔烴”的原創性研究。焦寧介紹,烯烴與炔烴,是現代化學工業的兩塊基石。從烯烴聚合、硼氫化反應、烯烴復分解到點擊化學,相關突破多次獲得諾貝爾化學獎,足見其科學與應用價值。從塑料到藥品,它們無處不在。然而,這“兄弟倆”的命運卻天差地別:烯烴來源豐富,價格低廉﹔炔烴種類稀少,身價不菲。如果能將儲量豐富的折線形烯烴“拉直”為直線型的炔烴,無異於點石成金。

這個念頭,化學家們想了160多年。早在1861年,著名“馬氏規則”提出者——俄國化學家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和強鹼,條件太過苛刻,兼容性也不好。此后一個多世紀,全球科學家無數次探索都無功而返,這道難題仿佛被歲月塵封。

焦寧團隊的思路,跳出了前人的框架。他們沒有像過去160年裡的同行那樣,執著於使用鹵素試劑,而是把目光投向了一個化學數據庫裡的“老古董”——一種名為“硒蒽”的含硒雜環分子。這種化合物誕生於1894年,但在長達130多年的歷史裡,合成化學家們對它鮮有問津,幾乎只是個躺在目錄裡的名字,從未被真正用於合成反應。

這枚積滿歷史塵埃的“舊鑰匙”,能行嗎?

研究團隊發現,硒蒽具有獨特的結構與活性。盡管其自身無法直接與烯烴發生反應,但使用經團隊發展的級聯活化策略,該試劑展現出優異的對烯烴加成“上得去”的活性,並在溫和條件下完成“下得來”的過程。它就像一位“做好事不留名”的活雷鋒,在二者之間架起一座天橋橋梁,精准符合了高效驅動烯烴向炔烴轉化的要求。

“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。”焦寧說,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鹼的敏感基團,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。同時,硒蒽隻需一步即可大量制備,純化簡單,穩定易儲存且可回收循環使用。“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,為新藥研發提供了源源不斷的‘積木’。”

更有趣的是,通過深入解析反應機制,研究團隊還能像玩魔方一樣,精准操控分子的立體構型,實現順式和反式異構體之間的互相轉化,甚至是分選。這在此前是難以想象的。該方法不僅拓寬了炔烴的合成路徑,更為釋放炔烴結構多樣性的化學應用潛力奠定了堅實基礎。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,為醫藥、農藥、材料等領域提供更豐富、更經濟的炔烴來源。(記者晉浩天)

(責編:郝孟佳、李依環)

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