双环[1.1.0]丁烷（BCB）是制备富含C(sp³)的芳烃生物等效物的重要修建模块，因其可以有显着效果地代替平面芳香环，成为了现代药物化学研讨的热门。但是，虽然BCB的环加成反响在组成三维结构方面取得了明显发展，但催化的非对称环加成反响没有得到充分发展，特别是在生成富含对映体的三维生物等效物方面仍面对应战。因而，南开大学化学学院资伟伟教授团队以及香港中文大学章兴龙教授协作规划了乙烯基-羰基-BCB，并选用钯催化剂进行[3+2]环加成反响。经过密度泛函理论（DFT）核算，作者提醒了该反响经过双阳离子机制进行，包含σ键开裂、亲核加成和烯丙基替代。运用(R,R)-ANDEN-苯基Trost配体，作者成功完成了钯-双阳离子烯醇与羰基的非对称加成，获得了富含对映体的2-氧双环[2.1.1]己烷。此外，作者还展现了环加成产品的后续转化，证明了该办法的实用性。此研讨为BCB的催化非对称组成供给了新思路，具有极端严重的组成运用远景。
本文经过多种表征手法深入研讨了乙烯基-羰基-双环[1.1.0]丁烷（VC-BCB）与羰基化合物的[3+2]环加成反响，提醒了反响机制和生成物的结构特征。首要，选用核磁共振（NMR）和质谱（MS）技能对反响产品做多元化的剖析，确认了2-氧双环[2.1.1]己烷（2-OBCH）的构成。这些手法有用地供给了分子结构信息，协助作者了解反响中构成的中心体和终究产品的化学性质。在进一步的研讨中，运用密度泛函理论（DFT）核算探究了反响的微观机制。经过核算，作者提醒了反响的双阳离子机制，这中心还包含σ键开裂、亲核加成以及烯丙基替代的进程。这一理论剖析为作者供给了对反响动力学的深刻了解，标明钯催化剂怎么经过促进电子搬运和键开裂，从而增强反响的功率和挑选性。针对反响的立体挑选性，作者选用了高效液相色谱（HPLC）剖析手法，评价了不同配体对反响挑选性的影响。运用(R,R)-ANDEN-苯基Trost配体时，成果显现在反响进程中可以有用操控钯-双阳离子烯醇与羰基的加成立体挑选性，以此来完成了非对称[3+2]环加成，组成了富含手性的2-OBCH。这一发现为后续药物组成和资料规划供给了新的战略。此外，红外光谱（IR）和紫外可见光谱（UV-Vis）剖析进一步证明了反响进程中中心体的存在及其改变。经过这一些光谱技能，作者可以观察到反响进程中化学键的构成与开裂，清晰了反响的途径和生成物的电子特性。
在此根底上，经过这一些表征手法和剖析，成果显现VC-BCB的环加成反响具有十分杰出的底物适应性，能快速组成多种不同功用的2-OBCH。这一研讨的要点在于探究富含C(sp³)的芳烃生物等效物的组成办法，推进了新资料的开发与运用。
图4. VC-BCBs 1a与苯甲醛的对映挑选性[2σ+ 2π]环加成反响。
图5. VC-BCBs与醛的对映挑选性[2σ+ 2π]环加成反响的底物规模。
本文提醒了双环[1.1.0]丁烷（BCB）与羰基化合物进行催化非对称[3+2]环加成反响的潜力，特别是运用乙烯基-羰基-BCB的规划，为制备富含C(sp³)的芳烃生物等效物供给了新战略。这一研讨不只展现了钯催化的双阳离子机制，包含σ键开裂和亲核加成的详尽进程，还强调了手性配体（如(R,R)-ANDEN-苯基Trost配体）在操控立体挑选性方面的重要性。这一办法的成功施行不只为快速组成多种2-氧双环[2.1.1]己烷拓荒了新的途径，也为后续功用化反响供给了杰出的根底，展现出广泛的运用远景。经过进一步的后续转化，研讨标明该办法在药物化学和有机组成中的实用性，预示着未来在组成手性药物和新式生物资料方面的潜在运用。因而，这项研讨为催化非对称组成范畴供给了新的思路，有望推进生物等效物的开发，为药物规划供给更丰厚的挑选。参考文献：Qin, T., He, M. & Zi, W. Palladium-catalysed [2σ + 2π] cycloaddition reactions of bicyclo[1.1.0]butanes with aldehydes. Nat. Synth (2024).
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