在国家自然科学基金项目（批准号：21801043、22071030）的资助下，复旦大学蔡泉研究团队与加州大学洛杉矶分校的理论计算化学家K. N. Houk教授、杭州师范大学杨丽敏副教授团队合作，在不对称交叉Diels−Alder（DA）反应方面取得重要进展。该成果以“具有‘两可’反应模式的不对称交叉Diels−Alder反应及合成应用(An enantioselective ambimodal cross-Diels−Alder reaction and applications in synthesis)”为题，于2021年10月18日在《自然•催化》(Nature Catalysis)上在线发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-021-00687-x。
DA反应是利用共轭二烯与烯烃合成六碳环的非常便捷的方法。然而，两种不同共轭二烯之间交叉DA反应的周环选择性(periselectivity)、区域选择性及立体选择性较差，限制了其在有机合成中的广泛应用。
该团队利用缺电子的2-吡喃酮和非活化环状共轭二烯作为双烯体，通过铜和手性噁唑啉配体的催化，实现了周环选择性的不对称交叉DA反应，为官能团化手性双环结构的构建提供了新思路，并以此为方法学基础，完成了生物活性分子青蒿素和冠菌素的高效不对称全合成。实验和密度泛函理论计算研究揭示了一种特殊的“两可”反应模式，即：反应由一种过渡态同时得到两种对映选择性相同的[4+2]和[2+4]环加成产物，这两种产物通过Cope重排反应过渡态可相互转化，最终得到热力学稳定的反电子需求的环加成产物（图1）。该研究不仅发展了一种新型模式的DA反应，同时对理解周环反应的选择性调控机制具有启发意义。
图1 不对称交叉Diels−Alder反应