螺桨烷骨架广泛存在于天然产物中，其独特的三维结构对于拓展药物化学空间具有重要意义。然而，该类骨架中相邻的两个桥头季碳中心对合成化学提出了挑战，传统方法多采用“逐环构建”策略，步骤冗长且效率较低。余志祥课题组在研究镍催化乙烯基环丁酮与炔的[4+2]反应时，意外发现当使用大位阻膦配体时，反应可一步构建三个环系，生成[3.3.3]螺桨烷产物，他们将这一新反应命名为“螺旋桨烷化反应”。进一步研究表明，该反应具有良好的底物普适性，各类烷基、芳基及杂芳基取代的炔烃均能顺利反应，以中高产率得到相应螺桨烷产物。他们还将该反应应用于天然产物 Modhephene 的形式合成，展示了其在复杂分子构建中的实用价值。通过DFT计算和氘代实验，研究了该反应的机理，发现该反应是通过炔烃与羰基的氧化环金属化启动的，随后经过Cope重排、β-H消除及关键的三烯醇环化，最终经还原消除得到产物，此外，通过实验和计算化学相结合还揭示了桥连基团和炔烃取代基对反应选择性的调控机制。该工作为复杂的[3.3.3]螺桨烷结构的高效构建提供了新策略。

近日，该工作以 " One-Step-Three-Ring Propellanation Reaction of Yne-vinylcyclobutanones Catalyzed by Nickel: Reaction Development, Mechanism and Formal Synthesis of Modhephene " 为题发表在Journal of American Chemical Society 杂志上。该文的研究工作是在余志祥教授指导下由课题组的博雅博士后马继国和博士研究生李冰文作为共同第一作者完成，感谢国家自然科学基金委、中国博士后基金的资助和北京大学高性能计算平台的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c21425

审核：牛林，刘志博