近日，我所精细化工研究室仿生催化合成研究组（211组）陈庆安研究员和季定纬副研究员团队，联合功能有机分子与材料研究组（210组）胡向平研究员团队，在异戊二烯官能化转化方面取得新进展。团队开发出配体、溶剂和添加剂协同调控的钯催化异戊二烯与吲哚酮的选择性调聚反应体系，为类香叶基取代的单萜类化合物的合成提供了新思路。
异戊二烯是重要的大宗石化基础化学品，其来源广泛、产能充足，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之一。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、精细化利用具有科学意义和应用价值。
单萜类化合物是一类结构多样、分布广泛的天然产物，其基本骨架由两个异戊二烯单元构成。根据异戊二烯单元的连接方式，线性单萜可分为头—尾、尾—尾、尾—头和头—头四种偶联类型。在生物合成过程中，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，因此大部分天然单萜都是头—尾偶联骨架。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（ Nat. Catal.，2022；Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Nat. Commun.，2023；J. Am. Chem. Soc.，2025；Nat. Commun.，2025）的基础上，利用小位阻配体三（2-呋喃基）膦和碱性添加剂三乙烯二胺，在大极性非质子性溶剂中实现了钯催化吲哚酮的尾—尾型类香叶基化产物的合成；利用新设计合成的双膦单氧化物膦配体，在质子性溶剂甲醇中实现了钯催化吲哚酮的尾—头型类香叶基化产物的合成。团队结合实验和理论计算发现，异戊二烯与金属钯的氧化环金属化步骤为可逆的过程，质子解为反应的决速步与区域选择性控制步骤。此外，通过钯催化烯烃异构化反应，以及烯烃、氰基和氧化吲哚骨架的一系列衍生化反应，团队验证了该合成方法的实用性。该策略突破了天然生物合成中头—尾连接的局限，拓展了单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“Palladium-Catalyzed Regiodivergent Telomerization of Isoprene with Oxindoles”为题，发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。该工作的第一作者是我所211组博士研究生刘盈盈和孙韶含。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 刘盈盈、季定纬）
