2026年3月17日，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在國際頂尖期刊《自然》（Nature）上在線發表題為《烯烴直接轉化為炔烴》（“Direct conversion from alkenes to alkynes”）的原創性工作。團隊借助一種硒蒽試劑攻克了自1861年烯烴合成炔烴方法反應條件苛刻、適用范圍窄的長期難題，為結構多樣性炔烴的快速獲取及新藥研發奠定了基礎。

論文截圖

烯烴與炔烴，是現代合成化學的重要基石。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。然而，與烯烴來源豐富形成的供需平衡相比，炔烴的供給遠不抵需求——種類有限、價格高昂，嚴重制約了其應用。此外，將折線形的烯烴“拉直”為直線型炔烴，這一局部“角度編輯”可重塑分子整體構型與性質，為新藥研發開辟新徑。因此，如何將廉價烯烴高效轉化為炔烴成為科學界持續關注的焦點。

圖1. 烯烴到炔烴轉化方法開發的應用價值

這一探索始于1861年，著名的馬氏規則的提出者馬爾科夫尼科夫首次報道由烯烴合成炔烴，但方法需高溫強堿，官能團兼容性差（圖2）。遺憾的是，此后160余年，始終未出現溫和實用的替代方案。

圖2. 烯烴到炔烴經典轉化的局限性

北京大學焦寧團隊在碳碳鍵的重構與轉化領域已經深耕多年并積累了豐富經驗（圖3），通過他們提出的“級聯活化”和“熵增重構”策略，團隊實現了從碳碳單鍵的氮化重構（Science. 2020, 367 , 281）、到苯環的開環轉化（Nature. 2021, 597 , 64），再到碳碳雙鍵的斷裂重構（Science. 2025, 387 , 1083），一系列成果為本次突破奠定了堅實基礎。基于上述級聯活化思路，團隊另辟蹊徑，沒有繼續選擇160余年來都在使用的鹵素，而是設計并尋找具備活化與離去雙重優越能力的新型試劑作為開啟這一難題的鑰匙。經過系統研究，結合團隊對其氧化（Acc. Chem. Res. 2017, 50 , 1640）和鹵化（Acc. Chem. Res. 2024, 57 , 3161）體系中針對硫（S）、硒（Se）試劑的催化性能研究，最終發現一種誕生于1894年的含硒雜環分子——Selenanthrene（硒蒽）兼具這種對烯烴“上得去、下得來”的雙重潛力。有趣的是，自問世130余年以來，合成化學家們對該類分子鮮有問津，幾乎未有研究將其應用于合成反應之中。正是這枚積滿歷史塵埃的“舊鑰匙”，被團隊用來打開一道塵封了160余年的“鎖”。

圖3. 焦寧課題組在碳碳鍵的重構與轉化領域的代表性工作

深入研究發現，硒蒽具有獨特的結構與活性，且只需一步即可大量制備，純化簡單，穩定易儲存。盡管其自身無法直接與烯烴發生反應，但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，并在弱堿、溫和條件下完成“下得來”的過程，且可被回收循環使用，從而高效驅動烯烴向炔烴的轉化。該方法由于其條件溫和，展現出優異的官能團兼容性：不僅對易發生消除或取代的敏感基團（圖4），如鹵代烷、對甲苯磺酸酯（OTs）、芴基甲氧基羰基（Fmoc）、三氟乙酸酯、環氧基等具有良好的耐受性，醛基、羧基、氨基、酰胺基、疊氮基等活性基團也可兼容。此外，反式、順式及末端烯烴（包括苯乙烯類底物）均可順利轉化，體現了廣泛的底物適用范圍。

圖4. 硒蒽介導的烯制炔及代表性產物

通過對反應機制的深入解析，團隊以反應中間體為切入點，發展了一系列立體選擇性的轉化策略（圖5）。例如，可實現烯烴順式與反式異構體的互相轉化，以及從順反異構體混合物中精準分選出其中一種異構體，這是此前已知方法難以實現的。

圖5. 烯烴順反異構體的互相轉化及精準分選

本研究首次實現了以豐富多樣的商品化與天然來源的烯烴為結構模板，快速獲取炔烴，不僅拓寬了結構多樣性炔烴的供給渠道，更為釋放炔烴化學的應用潛力奠定了堅實基礎。

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