近日，國際權(quán)威雜志《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）刊發(fā)了武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院王春江/董秀琴團(tuán)隊關(guān)于雙金屬順序催化立體發(fā)散性精準(zhǔn)合成手性螺吡咯烷-γ-丁內(nèi)酯的最新研究論文，題為“Stereodivergent Construction of Spiropyrrolidine-γ-Butyrolactones Enabled by Cu/Ru Sequential Catalysis and Stereoselective Reduction”。武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院已畢業(yè)博士生熊祺、博士后田奎、博士生劉新蓮為論文共同第一作者，其他合作者包括博士生何玲、碩士生宋曜雯和劉祎。武漢大學(xué)王春江教授和董秀琴教授為論文通訊作者，武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院為第一署名單位。
長期以來，高效合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜且具有重要生物活性的雜環(huán)分子，一直是合成化學(xué)和藥物化學(xué)的前沿領(lǐng)域。其中，吡咯烷因其廣泛的生理活性被認(rèn)為是優(yōu)勢的氮雜環(huán)骨架，在2013至2023年間獲FDA批準(zhǔn)的小分子藥物中位列第三。與此同時，γ-丁內(nèi)酯作為另一類重要的含氧雜環(huán)結(jié)構(gòu)，也因其顯著的生物相關(guān)性備受關(guān)注。將上述藥效團(tuán)進(jìn)一步整合至螺環(huán)骨架中，相較于平面結(jié)構(gòu)類似物，可顯著提升靶點選擇性與代謝穩(wěn)定性，在當(dāng)前藥物研發(fā)中備受關(guān)注。另一方面，開發(fā)簡潔、高效的立體發(fā)散性合成策略，精準(zhǔn)構(gòu)建含有非相鄰手性中心的手性分子，仍是不對稱催化領(lǐng)域的一項關(guān)鍵挑戰(zhàn)，此類結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)合成方法往往受制于冗長的合成路徑。相比之下，順序或接力催化策略展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，能夠?qū)B續(xù)反應(yīng)步驟中生成的手性中心進(jìn)行獨立的立體化學(xué)控制，從而可實現(xiàn)從簡單原料出發(fā)，以符合綠色化學(xué)原理的一鍋法方式立體發(fā)散性獲得所有可能的立體異構(gòu)體。
近年來，王春江/董秀琴團(tuán)隊基于借氫催化策略在雙金屬Cu/Ru接力催化領(lǐng)域取得了一系列代表性成果（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202206517; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202315325; Chem. Sci. 2024, 15, 10135; Chem. Sci. 2025, 16, 1233; J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 5014; J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 26102; J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 33288）。在上述工作基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊進(jìn)一步聚焦于具有重要合成價值的手性螺吡咯烷-γ-丁內(nèi)酯骨架，以氯代酮與環(huán)狀亞胺酯為原料，通過不對稱親核取代、不對稱轉(zhuǎn)移氫化及內(nèi)酯化的串聯(lián)反應(yīng)，高效構(gòu)建了含有兩個非相鄰手性中心的手性螺二氫吡咯烷-γ-丁內(nèi)酯。隨后通過高立體選擇性亞胺還原步驟，以優(yōu)秀的非對映選擇性（>20:1 dr）成功引入第三個手性中心，從而構(gòu)筑了具有三個非相鄰手性中心的獨特螺環(huán)骨架，最終實現(xiàn)了該類結(jié)構(gòu)全部四種立體異構(gòu)體的立體多樣性合成。在合成應(yīng)用方面，該類手性螺吡咯烷-γ-丁內(nèi)酯可作為仲胺催化劑，成功應(yīng)用于催化醛的不對稱氯代反應(yīng)、Aldol縮合以及Michael加成，取得了良好的催化效果，展現(xiàn)了潛在的應(yīng)用前景。
上述研究受到了國家重點研發(fā)計劃（2023YFA1506700）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金（2042025kf0032）、國家自然科學(xué)基金（22271226和22371216）以及武漢大學(xué)科研公共服務(wù)條件平臺的支持。
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202519537
王春江課題組鏈接：https://wanglab.whu.edu.cn/
