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研究团队在碳碳键断裂转化领域取得重要研究成果，该研究通过设计合成非均相铜催化剂，实现了烯烃类复杂分子到羰基腈的转化，完成了药物、天然产物等复杂分子骨架的精准编辑，有望推动合成化学和药物发现等相关领域的发展。相关成果日前在线发表于国际学术期刊《科学》。
碳碳键构成了有机化合物的基本骨架，其断裂转化对化石能源利用、废弃聚烯烃及生物质转化、分子骨架编辑等领域至关重要。例如，石化工业中利用高温、高压或催化条件实现的石油裂化与裂解其本质是碳碳键断裂过程。
碳碳双键在大宗化学品、天然产物及药物分子中广泛存在。焦宁介绍，长期以来，碳碳双键的断裂转化方式有限，主要集中于传统的氧化反应和烯烃复分解，分别将碳碳双键转化为碳氧键和新的碳碳键。但是，经过碳碳双键断裂将氮原子引入分子中的氮化反应很少被实现。由于含氮化合物被广泛应用在农药、香料、染料、材料等领域，向分子中引入氮这一重要的生命元素能显著提升分子功能或成药性，精准、高效的氮化反应一直是合成化学最受关注的领域之一。然而，由于碳碳键键能高、活性低、选择性难以控制，尤其是复杂分子中存在多个反应位点、反应环境复杂，实现复杂分子的双键断裂氮化反应更具挑战。
研究团队围绕这一关键科学问题，创新研究方法，实现了烯烃高效、高选择性的双键断裂需氧氮化反应，并在提高催化效率的同时，实现了催化剂的循环利用。“可以说，该研究不仅为优势骨架分子编辑及合成提供了一种新颖、有效的合成工具，开拓分子新化学空间，还有望推动合成化学和药物发现等相关领域的发展。”焦宁表示。