余[5 2 1]环化及其合成应用

1、(±)-asterisca-3(15),6-diene的全合成

全合成路线如下：从商业化的醛出发经三步可以得到余[5+2+1]环化前体烯-乙烯基环丙烷（ene-VCP），随后在Rh催化下得到5-8并环骨架。经羰基保护、双键单羟基化、氧化成酮和脱保护可以的关键二酮中间体，最后经三步反应可以实现(±)-asterisca-3(15),6-diene的全合成（Tetrahedron 2009, 65, 4709– 4713）。

2、(+)-hirsutene的全合成

全合成路线<一>如下：从商业化的醛出发经三步可以得到siloxy-ene-VCP，随后经余[5+2+1]环化/aldol 串联反应能以62%的收率得到5-5-5并环骨架。最后经酯化、脱氧氢化和Wittig反应实现(+)-hirsutene的快速全合成（J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13, 4421–4430）。

全合成路线<二>如下：从商业化的醛出发经三步可以得到余[5+2+1]环化前体烯-乙烯基环丙烷（ene-VCP），随后在Rh催化下得到5-8并环骨架。经羰基还原、羟基保护、双键单羟基化和脱保护可以的关键二醇中间体，最后按文献报道的反应可以实现(+)-hirsutene的全合成（Tetrahedron 2009, 65, 4709– 4713）。

3、(±)-pentalenene的全合成

全合成路线如下：从商业化的醛出发经三步可以得到余[5+2+1]环化前体烯-乙烯基环丙烷（ene-VCP），随后在Rh催化下得到5-8并环骨架。经羰基保护、双键单羟基化、氧化成酮和脱保护可以的关键二酮中间体，二酮中间体经三步反应可以得到二烯中间体，最后经两步文献报道的反应可以得到(±)-pentalenene（Tetrahedron 2009, 65, 4709– 4713）。

4、(+)-Asteriscanolide的全合成

Asteriscanolide是全合成领域的明星分子， Paul A. Wender、Leo A. Paquette、M. E. Krafft和Marc L. Snapper等多个课题组都参与到其合成当中。通过余[5+2+1]环化可以简化其合成步骤（Chem. Commun.2011, 47, 6659−6661）。

5、(±)-1-desoxyhypnophilin的全合成

全合成路线如下：从商业化的醛出发经三步可以得到siloxy-ene-VCP，该前体经余[5+2+1]环化/aldol 串联反应能以62%的收率得到5-5-5并环骨架。随后经Wittig烯化、SeO₂烯丙位氧化、Swern氧化和H2O2环氧化反应实现(±)-1-desoxyhypnophilin的全合成（J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13, 4421–4430）。

6、(±)-hirsuticacid C的全合成

(±)-hirsuticacid C的全合成吸引了Schuda、Ikegami和Banwell等多个课题组的研究兴趣。基于余[5+2+1]环化和Aldol串联反应可以高效构建5-5-5并环核心骨架。随后经Wittig反应、烯丙位羟基化、氧化和消除等步骤能实现(±)-hirsuticacid C的全合成（Tetrahedron Lett. 2010, 51, 5674– 5676）。

7、(+)-antrodiellin B、(-)-hypnophilin和(-)-coriolin的集群式全合成

全合成路线如下：从易得的氰出发经四步反应可以得到ene-VCP前体，随后经余[5+2+1]环化能以较高收率得到5-8并环核心骨架。5-8并环化合物经m-CPBA环氧化、Cp₂TiCl₂促进的跨环反应和PDC氧化可以制备关键化合物1。关键化合物1经脱保护和Wittig烯化可以实现(+)-antrodiellin B的全合成。关键化合物1经Wittig烯化、烯丙位羰基化和消除反应可以得到关键化合物2，关键化合物1可以进一步生成(-)-hypnophilin和(-)-coriolin（Cell Reports Physical Science, 2023, 4, 101302）。

8、Isohirsut-4-ene的全合成

全合成路线如下：ene-VCP前体经余[5+2+1]环化能以较高收率得到5-8并环核心骨架。随后经羰基环亚甲基化、InCl₃促进的跨环反应、LAH酯还原、醇羟基磺酸酯化和LAH脱氧氢化反应可以高效实现Isohirsut-4-ene的全合成，总合成路线仅需六步。

9、(+)-fusicoauritone、(+)-fusicogigantone A、(+)-fusicogigantone B、(+)-fusicogigantepoxide和(+)-anadensin的集群式全合成

全合成路线如下图所示：关键反应为余 [5+2+1]环化反应和氧化Nazarov环化反应。从商业化易得的(S)-柠檬烯（(0.1 US $/g)）出发经两步可以大量得到15, 15经格氏试剂加成、消除成烯和羰基烯化三步生成余[5+2+1]环化反应前体14, 14经余[5+2+1]环化能高效构建5-8双环骨架得到13。13经11步可以得到氧化Nazarov环化反应前体12,12经两步能高效得到环戊烯酮类产物11，11作为关键中间体可以实现五个Fusicoccane二萜的集群式全合成（Cell Reports Physical Science2023, 4, 101302）。

【总结】多环骨架广泛存在于天然产物中，然而一步构建多个环系的方法较少。余[5+2+1]环化在构建5-8并环骨架方面表现突出，并且能用于n/5/8、5555和6/5/5/5等复杂环系的构建。余[5+2+1]环化的机理研究比较成熟，适用范围广，已经成功用于十多个天然产物分子的全合成当中。随着余[5+2+1]环化的深入研究和普及，相信会越来越多的被合成化学家所使用。

推荐文献：

1、J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10060−10061 （余[5+2+1]环化的首次报道）

2、J. Am. Chem. Soc.2022, 144, 2624−2636 （余[5+2+1]环化的反应机理研究）

3、Acc. Chem. Res. 2015, 48, 2288−2296 （余志祥教授课题组的总结性评述）

4、Chem. Rev.2020, 120 (13) , 5910-5953 （Yu-[5+2+1]的首次提出）

5、Cell Reports Physical Science2023, 4, 101302（首篇标题含Yu [5+2+1] cycloaddition的研究论文）

6、Nat. Prod. Rep.,2019, 36, 174 （对余[5+2+1]环化的合成应用进行了总结）