问题——芳环转化难题长期制约高值化应用 芳香环结构是药物分子、功能材料和化工原料的重要组成，堪称有机化学与工业制造的基础骨架。但芳环稳定性强、键能高、反应路径复杂，传统方法依赖高温裂解或强氧化还原条件，存能耗高、选择性差、副产物多等问题。如何在温和条件下实现芳环选择性开环并转化为目标化合物，一直是有机合成与催化领域的重大挑战。 原因——稳定性和选择性制约产业化 专家分析，芳环难以开环主要受制于两上：一是芳香性带来的热力学和动力学稳定性；二是开环过程易发生多位点竞争和副反应，难以实现定向转化。虽然生物体系能在特定条件下改造芳环，但对环境要求苛刻，工业化难度大。现有工业方法多采用高温裂解，但成本高昂且选择性不足，难以满足高端化工需求。 影响——为关键单体合成开辟新途径 北京大学焦宁团队与海外合作者提出铜催化级联活化策略，在温和条件下实现惰性芳环选择性断裂，生成烯基腈等链状产物。该成果发表于《自然》期刊。研究表明，该方法能以较高选择性和收率将芳胺转化为目标中间体，为合成己二腈等重要化合物提供新思路。 己二腈是尼龙66生产的关键原料，市场需求大、工艺要求高。业内认为，这种温和条件下从芳香原料高效制备腈类化合物的方法，不仅能拓宽尼龙等材料的来源，也为化工过程节能减排提供了新方向。此外，该技术有望应用于木质素衍生物、煤焦油等含芳资源的转化利用。 对策——级联活化实现定向转化 研究团队采用金属催化选择性活化芳香底物，引入可参与重排的中间体，推动芳环发生可控的"断裂-重组-官能化"过程。结合理论计算和机理研究，团队阐明了关键中间体的反应路径和能垒变化，为反应选择性提供了理论依据。专家指出，这种基于机理的设计思路有助于减少试错成本，提高反应的可重复性和放大潜力。 需要指出，该团队长期致力于"难活化反应"研究，此前曾开发用安全氮源替代高风险试剂的方法，反映了绿色化学的系统性思考。这些积累为攻克芳环开环难题奠定了方法学基础。 前景——工业化应用仍需突破多重挑战 虽然芳环选择性开环的突破为芳烃高值化转化开辟了新途径，但要实现工业应用仍需解决三大问题：扩大底物适用范围、优化催化体系降低成本、解决放大生产中的工程问题。 在"双碳"目标推动下，化工行业对低能耗、高选择性技术的需求日益迫切。未来若能将该技术与可再生原料、绿色溶剂和连续流工艺相结合，有望在材料单体、精细化学品和药物中间体等领域发挥更大作用，为含芳资源的高效利用提供更多选择。
从稳定芳环到可控开链的突破，展现了基础研究对产业变革的推动作用；面向绿色低碳发展需求，如何将更多关键反应从高能耗路径转向温和高效的催化新路线，需要科研创新与工程转化的协同努力。此进展不仅拓展了科学边界，也为化工原料体系革新提供了新的可能。