“塵封”老試劑讓廉價(jià)烯烴高效轉化為炔烴

如何將來(lái)源豐富、價(jià)格低廉的烯烴，一步轉化為功能強大的炔烴，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化為炔烴，為結構多樣性炔烴的快速獲取及新藥研發(fā)奠定了基礎。相關(guān)論文17日在線(xiàn)發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

烯烴和炔烴，是現代合成化學(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(lèi)有限、價(jià)格高昂。烯烴分子碳碳雙鍵呈“折線(xiàn)形”，炔烴的碳碳三鍵則呈“直線(xiàn)形”，將烯烴中的碳碳雙鍵“拉直”為炔烴直線(xiàn)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)則是對分子骨架的深度重構。傳統方法往往需要高溫、強堿等苛刻條件，應用范圍極為有限。自19世紀化學(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。

在碳碳鍵重構與轉化領(lǐng)域深耕多年的焦寧團隊沒(méi)有沿著(zhù)前人使用鹵素試劑的舊路繼續走，而是回到化學(xué)史的“故紙堆”尋寶。經(jīng)過(guò)系統研究，團隊鎖定了一種誕生于19世紀末的含硒雜環(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。焦寧團隊提出級聯(lián)活化策略，發(fā)現硒蒽展現出雙重特性：既能“抓住”烯烴進(jìn)行反應，又能在完成結構改造后溫和“脫身”。

在硒蒽的介導下，原本需要苛刻條件的烯烴到炔烴的轉化，如今在弱堿溫和條件下就能高效、精準地完成。硒蒽只需一步即可大量制備，純化簡(jiǎn)單，穩定易儲存且可回收循環(huán)使用。團隊還基于對反應機制的深入解析，做到了此前難以實(shí)現的烯烴順?lè )串悩嬻w的互相轉化和精準分選。

焦寧表示，該研究不僅拓寬了炔烴的合成路徑，更為釋放炔烴結構多樣性化學(xué)的應用潛力奠定了基礎。“它有望優(yōu)化部分精細化學(xué)品的供給結構，降低對復雜合成路徑的依賴(lài)，為醫藥、農藥、材料等領(lǐng)域提供更豐富、更具經(jīng)濟性的炔烴來(lái)源。我們還需繼續努力，進(jìn)一步實(shí)現硒試劑的催化循環(huán)。”焦寧說(shuō)。