近日，武汉大学化学与分子科学学院、高等研究院、泰康生命医学中心周强辉教授课题组 应化学领域权威期刊 Accounts of Chemical Research （《化学研究评述》）的邀请撰写综述文章，题为Benzo-Fused-Ring Toolbox Based on Palladium/Norbornene Cooperative Catalysis: Methodology Development and Applications in Natural Product Synthesis(《钯/降冰片烯协同催化构建芳并环工具箱：方法的建立以及在天然产物全合成中的应用》)。该文章系统介绍了团队自2015年以来基于钯/降冰片烯（Pd/NBE）协同催化策略构建芳并环工具箱的研究进展，包括构环方法的建立以及在全合成中的应用。论文第一作者为程鸿刚副教授和2022级博士生贾仕虎，通讯作者为周强辉教授。 全合成和合成方法学的发展紧密相连，是一种相互促进、良性互动的关系。高效全合成策略的设计依赖于新颖合成方法学的发展。芳并环骨架广泛存在于药物分子、农药、天然产物、催化剂以及其他有机功能材料中。因此，如何快速、高效地合成这类骨架是有机合成化学的前沿研究领域。Pd/NBE协同催化（亦称作“Catellani 反应”） 可依次在芳基碘化物邻位C−H键和原位C−I键引入官能团，是一种快速制备多取代芳烃的有效策略。自2000年以来，该策略被Lautens、Catellani等课题组应用于合成结构多样的芳并环骨架。然而，这些成环方法未能在全合成中得到广泛应用。周强辉课题组另辟蹊径，选取简单易得的环氧化物、氮杂环丙烷、含（高）烯丙醇片段的烷基溴代物和含环己酮片段的胺化试剂等为新型双功能试剂，通过Pd/NBE协同催化，发展了一系列高效的构环新反应构筑重要的芳并杂环和芳并碳环，包括异色满、苯并氧杂环庚烷、苯并二氢呋喃、1,3-顺式-四氢异喹啉、1,3-反式-四氢异喹啉、1-亚烷基-四氢异喹啉、二氢化茚、四氢化萘以及含氮桥环骨架等。这些新反应组成了非常有用的“芳并环工具箱”，其显著的特色在于Pd/NBE协同催化以及新型双功能试剂的使用实现了多组分反应和串联反应的有效衔接，同步提升了构环反应的原子经济性、步骤经济性和产物分子结构的复杂度，具有良好的全合成应用潜力。此外，该课题组以上述“芳并环工具箱”中的构环新反应作为关键步骤，完成了多种药物分子和复杂天然产物的高效全合成，包括抗失眠药ramelteon（雷美替胺，商品名：RozeremTM）的“三步合成法”，镇痛药eptazocine（依他佐辛，商品名：SedapainTM）的“四步合成法”、抗癌活性天然产物(–)-berkelic acid的八步全合成、抗炎生物碱dactyllactone A的首次全合成、四氢异喹啉生物碱cularine、stepharine、pronuciferine、korupensamines A & B以及michellamines B & C的高效全合成。值得一提的是这些基于新型芳并环工具箱的全合成应用都是相关药物分子和天然产物迄今最短、最高效的全合成路线。
文章最后对Pd/NBE协同催化构建芳并环策略目前所面临的机遇、挑战和未来发展方向进行了分析和展望，为该领域的进一步发展提供新思路。
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.2c00781
