近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室院士李燦、研究員劉等在仿生催化領(lǐng)域取得新進展，通過模仿四環(huán)色烯縮酮的生物合成路徑，發(fā)展了金-鈧雙金屬協(xié)同手性催化原位生成鄰位亞甲基醌（o-QMs）和色烯中間體的過程，實現(xiàn)了四環(huán)色烯縮酮的不對稱催化合成。
四環(huán)色烯縮酮廣泛存在于天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)并具有突出的抗病毒活性。然而由于四環(huán)色烯縮酮的結(jié)構(gòu)中有不穩(wěn)定的縮酮骨架和連續(xù)構(gòu)建所需的手性中心，因此合成四環(huán)色烯縮酮一直面臨挑戰(zhàn)。發(fā)展手性催化的合成方法，特別是發(fā)展仿生的一步合成方法，對于此類結(jié)構(gòu)的多樣性和藥物活性化合物的篩選具有十分重要的意義。
仿生催化合成手性四環(huán)色烯聚酮化合物
o-QMs不僅是有機合成中重要中間體，也被認為是色烯縮酮類天然產(chǎn)物生物合成的中間體。研究團隊長期致力于仿生催化研究，前期模仿生物催化中水的作用機制，利用水油界面調(diào)控的策略發(fā)展了系列手性堿催化基于o-QMs的催化反應(yīng)（Angew. Chem. Int. Ed.，2015；Angew. Chem. Int. Ed.，2017；Chem. Commun.，2019；Chem. Eur. J.，2021）。本工作中，該團隊在前期工作的基礎(chǔ)上，模仿四環(huán)色烯縮酮的生物合成路徑，設(shè)計了金鈧雙金屬催化體系，通過分別催化反應(yīng)底物2-炔丙基芐醇和2-羥甲基苯酚，得到了o-QMs和色烯的中間體，并協(xié)同催化雜Diels–Alder反應(yīng)，最終獲得了高活性和高立體選擇性的四環(huán)色烯縮酮類產(chǎn)物。該工作不僅建立了四環(huán)色烯縮酮類化合物的手性合成方法，還實現(xiàn)了仿生催化在有機合成中的應(yīng)用。與生物合成相比，該仿生合成方法擴展了底物的限制，實現(xiàn)了天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的多樣性。
相關(guān)研究成果以“Biomimetic Approach to the Catalytic Enantioselective Synthesis of Tetracyclic Isochroman”為題，于近日發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。該工作的第一作者是大連化物所2016級博士研究生林祥豐。上述工作得到國家自然科學(xué)基金委等項目的資助。
