天然产物是药物研发的重要化学来源，约
50%
的新药源自天然产物或其类似物。众所周知的案例包括青蒿素和非那雄胺，它们均由青蒿酸和雄烯二酮通过碳碳双键（
C=C
）断裂而得。这些案例表明，复杂分子中
C=C
键的结构重塑在合成化学和药物发现中起着重要作用。在过去的几十年里，已经公开了几种备受瞩目的
C=C
双键断裂方法。然而，除了一些温和的复分解和臭氧分解外，这些方法由于条件苛刻或功能团兼容性有限，很少用于复杂分子的重塑。
与促进新
C=C
双键和羰基形成的烯烃复分解和氧化裂解方法相比，
C=C
双键的氮化在构建重要的含氮化合物中同样至关重要。例如，发展良好的
C=C
双键氮杂环丙烷化和双官能化为合成不改变烯基骨架的含氮化合物提供了有效的方法。最近，
Kwon
等人报道了一种优雅而温和的氨基脱烯基化反应，通过
C(sp
3
)–C(sp
2
)
键断裂生物活性化合物的烯基骨架，从而能够高效地对药物、多肽和核苷进行骨架重塑，避免多步转化。尽管具有潜在的实用性，但由于复杂分子中存在多个反应位点和各种功能团，天然和生物活性化合物中
C=C
双键的解构氮化仍未得到充分开发。此外，电子缺陷型
C=C
双键的断裂反应性较低，很少有报道。
北京大学焦宁教授、中国石化夏长久等研究人员
设计了一种可回收的非均相铜催化剂（
CuO/
h
-TS-1
），用于
C=C
双键的有氧氮化，从而能够合成高价值的含氮和含氧化合物。具体来说，将各种
C=C
键，包括缺电子烯烃和复杂分子中的
C=C
键（这些是之前的
2,2,6,6-
四甲基哌啶
-1-
氧基
(TEMPO)
催化方法无法接近的），转化为
C=O
和
C≡N
键，并且通过
C=C
双键断裂为天然产物和复杂生物活性分子（包括萜烯、糖醛和类固醇）提供了一种创新的重塑方法。
相关研究成果2025年3月6日以“
Catalytic remodeling of complex alkenes to oxonitriles through C=C double bond deconstruction
”为题发表在
Science
上。
创新的催化体系
：开发了一种可循环使用的异质铜催化剂（
CuO/h-TS-1
），实现了
C=C
双键的高效断裂，将双键两侧的碳原子分别转化为羰基和氰基。该催化剂在反应中展现出高活性和选择性。
CuO/h-TS-1
催化剂在多次反应循环中表现出优异的稳定性和可回收性，几乎无铜流失，确保了催化剂的长期使用。
广泛的底物适用性
：成功应用于多种复杂分子的重塑，包括萜类、糖苷、类固醇和生物活性分子，展示了该方法在合成化学和药物开发中的潜力。不仅适用于复杂分子，还成功应用于简单烯烃的转化，生成具有高附加值的含氮和氧的化合物。
高效的功能化
：通过
C=C
双键的断裂，高效地引入氮和氧官能团，构建了氮杂环化合物和其他含氮化合物，为药物设计提供了新的思路。该方法不仅限于单个官能团的引入，还可以实现多个官能团的同时引入，为复杂分子的多功能化提供了可能。
温和的反应条件
：反应在较为温和的条件下进行，避免了传统方法中苛刻的反应条件，如高温、高压等，减少了副反应的发生。反应过程中使用氧气作为氧化剂，符合绿色化学的理念。
图
1.C=C
双键的断裂
图
2.
类固醇修饰
图
3.
萜类化合物修饰
图
4.
非均相催化好氧氮化的烯烃范围
图
5.
机理研究
碳氮键是现代药物的基石，化学家们不断努力寻找更有效的方法来制造它们。目前有两项研究报告了断裂碳碳双键并在其位置形成碳氮三键的不同方法。
Brägger
等人使用高价碘试剂来生产腈产物，而这项研究则使用非均相铜催化剂与氧气结合。在这两种情况下，碳碳双键都是转化各种复杂分子的便捷方法。
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