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研究團隊在碳碳鍵斷裂轉化領域取得重要研究成果，該研究通過設計合成非均相銅催化劑，實現(xiàn)了烯烴類復雜分子到羰基腈的轉化，完成了藥物、天然產物等復雜分子骨架的精準編輯，有望推動合成化學和藥物發(fā)現(xiàn)等相關領域的發(fā)展。相關成果日前在線發(fā)表于國際學術期刊《科學》。
碳碳鍵構成了有機化合物的基本骨架，其斷裂轉化對化石能源利用、廢棄聚烯烴及生物質轉化、分子骨架編輯等領域至關重要。例如，石化工業(yè)中利用高溫、高壓或催化條件實現(xiàn)的石油裂化與裂解其本質是碳碳鍵斷裂過程。
碳碳雙鍵在大宗化學品、天然產物及藥物分子中廣泛存在。焦寧介紹，長期以來，碳碳雙鍵的斷裂轉化方式有限，主要集中于傳統(tǒng)的氧化反應和烯烴復分解，分別將碳碳雙鍵轉化為碳氧鍵和新的碳碳鍵。但是，經過碳碳雙鍵斷裂將氮原子引入分子中的氮化反應很少被實現(xiàn)。由于含氮化合物被廣泛應用在農藥、香料、染料、材料等領域，向分子中引入氮這一重要的生命元素能顯著提升分子功能或成藥性，精準、高效的氮化反應一直是合成化學最受關注的領域之一。然而，由于碳碳鍵鍵能高、活性低、選擇性難以控制，尤其是復雜分子中存在多個反應位點、反應環(huán)境復雜，實現(xiàn)復雜分子的雙鍵斷裂氮化反應更具挑戰(zhàn)。
研究團隊圍繞這一關鍵科學問題，創(chuàng)新研究方法，實現(xiàn)了烯烴高效、高選擇性的雙鍵斷裂需氧氮化反應，并在提高催化效率的同時，實現(xiàn)了催化劑的循環(huán)利用。“可以說，該研究不僅為優(yōu)勢骨架分子編輯及合成提供了一種新穎、有效的合成工具，開拓分子新化學空間，還有望推動合成化學和藥物發(fā)現(xiàn)等相關領域的發(fā)展。”焦寧表示。
