近日，我所精细化工研究室仿生催化合成研究组（211组）陈庆安研究员团队联合香港中文大学章兴龙教授团队，在异戊二烯催化转化方面取得新进展。团队开发出配体调控的镍催化腙与异戊二烯的选择性调聚反应和氢官能化反应体系，实现了香叶基衍生物和反异戊烯基衍生物的构建，为从大宗化学品合成非天然萜类化合物提供了新思路。
异戊二烯是重要的大宗石化基础化学品，来源广泛、产能充足（全球年产量超百万吨），是合成橡胶、精细化学品及高端功能材料的关键原料。将廉价易得的大宗异戊二烯通过高效、高选择性催化转化，定向合成高附加值精细化学品、药物中间体与功能分子，是提升石化资源利用效率、延伸产业链价值、实现低碳绿色化工的重要路径。但异戊二烯分子内四个烯烃位点电子效应与空间位阻十分接近，传统异戊二烯转化往往存在选择性差、副产物多等问题，发展精准可控的催化策略，对推动大宗化学品高端化、精细化利用具有重要产业价值与科学意义。
萜类化合物是一类结构多样、分布广泛的天然产物，其基本骨架由异戊二烯单元构成。在生物合成过程中，半萜主要来源于异戊烯基焦磷酸或二甲基烯丙基焦磷酸的直接代谢，仅含有单个异戊二烯结构单元；而单萜主要来源于酶催化异戊烯基焦磷酸与二甲基烯丙基焦磷酸缩合所生成的香叶基焦磷酸。天然生物合成受酶蛋白的选择性约束，萜类分子的结构多样性因此受到天然体系的限制。为突破这一局限并拓展萜类化合物的结构多样性，研究人员通过调控过渡金属催化体系，实现了单萜骨架的发散性构建。
在本工作中，陈庆安团队在前期相关研究（Angew. Chem. Int. Ed.，2019；Angew. Chem. Int. Ed.，2020；Angew. Chem. Int. Ed.，2021；Nature Catal.，2022；Nature Chem.，2022；Angew. Chem. Int. Ed.，2022；NatureCommun.，2023；Angew. Chem. Int. Ed.，2024；J. Am. Chem. Soc.，2025；NatureCommun.，2025；NatureCommun.，2026；Angew. Chem. Int. Ed.，2026）的基础上，利用腙介导的羰基极性反转，使其作为苄基亲核试剂等价体参与C–C键构建，并通过调节三芳基膦配体的位阻和电子性质，使反应选择性进入调聚或氢官能团化路径，从而由异戊二烯和醛来源腙获得不同类型的非天然萜类产物，并保持较好的化学选择性和区域选择性。团队结合实验与理论计算阐明：两类配体可分别促进不同关键基元反应，进而调控异戊二烯在两条反应路径之间切换，三乙基硼（BEt3）通过不同程度稳定竞争过渡态提高区域选择性。两种反应模式均具有较广的底物适用范围，所得烯烃产物可进一步进行环氧化、氧化、烯烃异构化和交叉偶联等转化，还可进一步构筑更高阶萜类骨架，验证了该合成方法的实用性。该策略拓展了萜类化合物的结构多样性，为药物研发中非天然萜类化合物的合成提供了新路径。
相关研究成果以“Ligand-Controlled Chemodivergent Telomerization and Hydrofunctionalization of Isoprene With Hydrazones Under Ni Catalysis”为题，发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。该工作的共同第一作者是我所211组博士研究生张立明和香港中文大学博士研究生李子涵。上述研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 张立明）
