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橋環(huán)體系廣泛存在于活性天然產物或藥物中（圖1）。具有橋環(huán)體系的天然產物，一直是全合成領域中極具挑戰(zhàn)性的一大類目標分子。具有復雜橋環(huán)體系的明星分子并已經成藥的天然產物有：紫杉醇（Taxol）與巨大戟醇甲基丁烯酸酯（Ingenol mebutate）。其中，紫杉醇具有雙環(huán)[5.3.1]橋環(huán)體系，是已發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)秀的天然抗癌藥物之一，在臨床上已經廣泛用于乳腺癌、卵巢癌和部分頭頸癌和肺癌的治療。巨大戟醇（Ingenol）具有雙環(huán)[4.4.1]橋環(huán)體系，其衍生類似物Picato（ingenol mebutate）在臨床上已經用于日光性角化病的局部治療。由于橋環(huán)天然產物具有廣泛和重要的生理活性，其相關的全合成研究一直是合成化學家持續(xù)關注的焦點，但是橋環(huán)體系的環(huán)張力普遍較高，其合成難度相對于并環(huán)體系更具有合成挑戰(zhàn)性。文獻中鮮有關于一步直接合成橋環(huán)體系的高效通用合成方法的報道。 

圖1. 具有橋環(huán)體系的代表性天然產物（圖片來源：Acc. Chem. Res.）

發(fā)展高效通用的合成方法來構建橋環(huán)體系，是合成化學領域長期以來充滿挑戰(zhàn)性的科學難題之一。南科大李闖創(chuàng)團隊于2014年首次發(fā)展了Type II [5+2]環(huán)加成反應，該獨特反應對于構建高度官能團化的雙環(huán)[m.n.1]橋環(huán)體系具有良好的普適性，而且為高效的構建橋頭雙鍵提供了一條簡便的合成策略（Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 1745）。該團隊經過數(shù)年的不懈研究，發(fā)現(xiàn)該方法學的反應前體易得，且具有獨特的非對映選擇性，而這些特性對于復雜橋環(huán)天然產物的全合成研究極其重要。近幾年來，該團隊采用Type II [5+2]環(huán)加成反應作為關鍵策略，相繼攻克了數(shù)個合成挑戰(zhàn)度很高的活性天然產物；例如，2018年4月，在國際上首次完成了具有雙環(huán)[4.4.1]橋環(huán)體系的甾體天然產物Cyclocitrinol的不對稱全合成（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 5365）；2019年2月，首次完成了具有獨特的雙環(huán)[4.4.1]橋環(huán)體系和乙烯基環(huán)丙烷片段的活性二倍半萜類天然產物Cerorubenic acid-III的不對稱全合成（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2872）；2019年9月，完成了具有雙環(huán)[5.3.1]橋環(huán)體系的明星二萜分子Vinigrol的高效不對稱全合成，為該分子合成歷史上最短的合成路線（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 15773）。

圖2. Type II [5+2]環(huán)加成在橋環(huán)天然產物全合成中的應用（圖片來源：Acc. Chem. Res.）

圖3. Cyclocitrinol的不對稱全合成（圖片來源：Acc. Chem. Res.）

圖4. Cerorubenic acid-III的不對稱全合成（圖片來源：Acc. Chem. Res.）

圖5. Vinigrol的高效不對稱全合成（圖片來源：Acc. Chem. Res.）

總結：李闖創(chuàng)團隊首次發(fā)展的Type II [5+2]反應，頗具特色，為橋環(huán)體系與橋頭雙鍵的快速構建提供了一個新策略，其團隊利用此獨特反應已經完成了若干復雜橋環(huán)天然產物的高效全合成。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.accounts.9b00640

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撰稿人：詩路化語