近日，我校化学与材料科学学院姜波、郝文娟团队在“固有手性不对称构建”研究领域取得了重要进展，该成果发表在国际知名期刊Nature Communications上，其题为“Enantioselective Synthesis of Saddle-Shaped Eight-Membered Lactones with Inherent Chirality via Organocatalytic High-Order Annulation （有机催化高阶环化合成固有手性的马鞍形八元环内酯）”。江苏师范大学为第一署名单位，我校硕士研究生时绍青和崔晨畅为论文共同一作，姜波教授、郝文娟副教授以及广西大学王坚毅教授为共同通讯作者。该论文得到了国家自然科学基金及江苏师范大学经费支持。
手性是自然界的一个基本属性，手性分子广泛存在于天然产物、药物和有机材料。一般来说，绝大多数手性分子含有一种或多种手性元素，如中心手性，轴向手性，平面手性和螺旋手性等(图1a)。与常规中心、轴向、平面及螺旋手性不同，固有手性解锁了具有凹形和刚性构象分子的内在性质(图1a、最右侧)。近年来化学家们在具有固有手性的马鞍形八元中环分子的不对称合成研究领域取得了一定进展(图1b)，然相关实例数量十分有限，其不对称合成面临显著挑战。因此，创新性地开发通用的手性马鞍形八元杂环合成策略的研究价值显而易见，但同时也面临诸多挑战，如构建中环时会涉及的不利跨环相互作用和熵效应。
氮杂环卡宾(NHC)不对称催化是一类极具吸引力的手性化合物构建策略，其中大多数方法涉及炔基酰唑鎓参与的不对称(3 + n (n =2,3,4))环加成，以实现手性分子的合成。然而，目前尚无关于NHC催化固有手性八元内酯不对称合成的相关报道（图1c），这可能源于以下三个问题：（1）缺乏合适可用的合成前体；（2）需克服中环骨架构建涉及的不利跨环相互作用和熵效应；（3）对映体选择性的有效控制。
针对这些问题，姜波、郝文娟团队提出了一种不对称催化高阶（5 + 3）中环化策略，即利用手性NHC催化1-(2-吲哚基)萘-2-酚与1,3-双亲电的α,β-炔醛进行不对称转化，通过分子间高阶（5 + 3）中环化过程，实现了具有固有手性的马鞍形八元环内酯的高效合成（图1d）。这一研究成功将NHC催化应用于固有手性的不对称构建，拓展了NHC催化的反应类型，为固有手性的策略性构建提供了新机遇、新思路。
图1. 手性元素类型及固有手性的马鞍形八元中环的不对称合成策略概述
Enantioselective synthesis of saddle-shaped eight-membered lactones with inherent chirality via organocatalytic high-order annulation. Shao-Qing Shi, Chen-Chang Cui, Lin-Lin Xu, Jin-Peng Zhang, Wen-Juan Hao,* Jianyi Wang,* Bo Jiang* Nat. Commun. 2024, 15, 8474; DOI:10.1038/s41467-024-52823-3
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52823-3
作者简介：
姜波教授（课题组主页http://tjchemgroup.jsnu.edu.cn/）主要围绕金属催化、光电催化及不对称合成等研究领域开展研究，以通讯作者在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Catal., Chin. Chem. Lett.等国际高影响力期刊发表学术论文250余篇， 连续5年（2020-2024）入选“World's Top 2% Scientists”榜单。荣获江苏省研究生教育改革成果奖优秀奖、江苏省科学技术二等奖、教育部自然科学二等奖、江苏省高等学校科学技术研究成果奖三等奖、新和成《中国化学》创新奖等奖项。担任《有机化学》、Chin. Chem. Lett.青年编委，Tetrahedron, Tetrahedron Let.和Photocatalysis: Research and Potential国际编委。
郝文娟副教授（课题组主页http://tjchemgroup.jsnu.edu.cn/）主要围绕金属催化、串联反应等研究领域开展研究，近年来以通讯作者在Nat. Commun., ACS Catal., Chin. Chem. Lett., Chin. J. Chem., Org. Lett., Chem. Commun.等国际高影响力期刊发表学术论文180余篇。荣获江苏省研究生教育改革成果奖优秀奖、江苏省科学技术二等奖、江苏省高等学校科学技术研究成果奖三等奖等奖项。
