近日，我所催化杂环合成研究组（202组）万伯顺、王春翔等人在催化环加成反应研究工作中取得新进展，成功实现了氮杂七元环吖庚因类杂环的选择性合成，相关结果以通讯的形式发表在近期的《德国应用化学》上（Angew. Chem. Int. Ed.2016,55,2861-2865）。 

　　不饱和含氮化合物参与的环加成或环化反应是构建含氮杂环化合物非常有效的手段之一。其中具有张力环的小分子化合物由于其化学性质的多样性而受到有机化学家的关注和重视，并在天然产物和药物合成中的应用也越来越广泛。氮杂丙烯啶（2H-azirines）是自然界中最小的不饱和含氮三元环化合物，其环张力较大，光化学活性高，因此键的断裂方式比较丰富。但迄今为止，氮杂丙烯啶主要是通过C–N单键断裂方式产生三原子合成子参与不同的环加成或环化反应，用于构建多种多样的含氮杂环化合物，比如吡咯、吡啶、吲哚、异喹啉和吡嗪等。相比之下，氮杂丙烯啶中C–C单键断裂的键能较高（在热条件下高于50.0 kcal/mol），在反应中通常不易发生。 

　　近年来，万伯顺研究员团队一直致力于发展催化杂环合成的新方法新策略，并成功实现了氮杂五元环（Angew. Chem. Int. Ed.2012,51, 1693；Angew. Chem. Int. Ed.2015,54, 10613）、六元环（Angew. Chem. Int. Ed.2011,50, 7162）和桥联八元环（Angew. Chem. Int. Ed.2014,53, 11940）化合物的选择性合成。然而通过环加成反应构建七元含氮杂环化合物一直是该领域的研究难点。研究组在前期工作中发现，二炔（diyne）与三原子合成子的环加成反应很难构建七元环化合物，反应通常停留在[3+2]环加成阶段生成五元含氮化合物（Chem. Commun.2013,49, 5073）。为了解决这个问题，该研究组尝试选用氮杂丙烯啶作为合成子。通过研究发现，在钌催化剂条件下，氮杂丙烯啶可以和二炔发生[3+2+2]环加成反应得到氮杂七元环吖庚因类衍生物（azepines）。该反应可以在室温下发生，条件温和、底物范围广、具有高度专一选择性。反应过程中氮杂丙烯啶通过β-碳消除的方式发生C–C单键断裂，从而作为三原子合成子参与到环加成反应中。该研究为深入了解氮杂丙烯啶化学以及进一步构建和发展其它杂环化合物提供了新的思路。 

    以上研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。（文/吴凡 图/李腾飞）