ype-II [4+4]环加成反应构建出高张力[5.3.1]桥环体系的研究
含有桥头烯烃的桥环结构被称为反Bredt规则（anti-Bredt rule）桥环系统，是一类具有显著环张力的结构，曾经是天然产物化学和有机合成的难点与挑战。在此高张力的体系内引入本身就具有环张力的中环体系（例如8元环）或者另一个桥头烯烃，是否存在这样的结构，其合成问题如何解决呢？近日，中国海洋大学的徐涛团队报道了基于Rh催化C-C键活化的type-II [4+4]环加成反应构建出具有苯并桥头碳结构的高张力[5.3.1]桥环体系。
碳碳键是有机化学中最不活泼的化学键之一，因为性质稳定，也构成了大部分有机化合物的碳链骨架，在自然界中具有极高的丰度。过渡金属催化的碳碳键活化在近10年来蓬勃发展，已成为有机合成的新热点领域。具有桥头双键的桥环（anti-Bredt bridged rings）化合物广泛存在于诸多天然产物中并具有药物开发潜力：如Taxol（广谱抗癌药物）、Pleuromutilin（抗菌消炎）等。具有 anti-Bredt烯烃的高张力桥环，特别是含有中环体系的桥环结构，一直是有机合成领域极具挑战的研究目标。中国海洋大学团队在前期研究的基础上，以简单的酰胺类苯并环丁烯酮衍生物为底物，在催化量Rh(I)的作用下发生C1-C8键的活化，实现了type II型[4+4]环化过程并构建了一种新颖的苯并[5.3.1]桥环结构，桥头含有连续四个sp2碳的[5.3.1]桥环结构一类具有极大张力的全新桥环结构，此前从未见诸报道。该类化合物丰富了anti-Bredt规则桥环化合物的结构类型。该反应底物的适应性广泛且有效转化率高，符合原子经济性的要求。在系列产物衍生化的研究中，实现了桥环结构向复杂稠环化合物的高效转化。作者通过调控和优化实验条件，对反应机理进行了探究和初步阐释，借助氘代实验证明了串联的1,5-氢转移/碳正离子诱导的烯烃环化/Schmidt重排是实现桥环向稠环化合物转化的反应机理。该新颖方法是对type II型[4+4]环加成反应的重要发展，为具有桥头双键的复杂桥环天然产物的全合成研究提供了新策略。
图1. Type II[4+4]环加成反应合成桥环及其到并环的转化。图片来源：徐涛课题组
这一成果近期发表在Nature Communications 上，文章的第一作者是中国海洋大学博士研究生张建宇和王溪。
