近日，我校化学与材料科学学院邓清海教授/曹柱讲师团队在《Nature Communications》上发表论文“Catalyst-controlled regiodivergence in enantioselective synthesis of spirocyclicγ- versusδ-lactams”，发展了一种通过简单切换金属/配体催化剂体系，从同一底物出发高区域选择性和高对映选择性合成两种不同类型螺环内酰胺的新方法。2025级博士生吴少华为论文第一作者，邓清海教授、曹柱讲师为论文通讯作者。

螺环γ-内酰胺和δ-内酰胺是药物化学和天然产物中广泛存在的优势结构单元，其刚性螺环手性骨架能够实现药效基团的三维精准排列，从而提升靶点选择性和代谢稳定性。代表性例子包括具有抗菌活性的Chaetochalasin A、强效抑制腺泡形态发生的真菌代谢物Fusarisetin A、抗肿瘤MDM2抑制剂以及海洋毒素Surugatoxin等。然而，由于螺环季碳手性中心的构建极为困难，这类结构的不对称合成长期以来一直是合成化学领域的重大挑战。根据Baldwin规则，在离子型反应中5-exo-dig环化优于6-endo-dig途径，这是因为亲核试剂对炔烃内部碳的进攻会受到取代基的稳定化作用。相比之下，6-endo-dig过渡态往往面临不利的跨环相互作用和更高的熵垒。因此，开发一种能够通过简单切换金属盐和手性配体来调控环化模式的通用催化策略，并在两条途径中同时实现高区域选择性和高对映选择性，一直是有机合成领域一项尚未解决的重要挑战。

邓清海教授/曹柱讲师团队长期致力于新型配体的设计与不对称合成研究。在此基础上，该团队发展了一种催化剂控制的区域发散性不对称环化新策略。该方法以炔丙基β-酮酰胺为统一底物，通过简单切换Cu(I)/Pyrabox和Ni(II)/Box两种催化剂体系，即可精准调控环化模式：Cu(I)/Pyrabox体系选择性促进动力学更优的5-exo-dig环化途径，以高达96%的对映选择性获得螺环γ-内酰胺产物；切换至Ni(II)/Box催化剂后，反应完全转向热力学有利但通常难以实现的6-endo-dig环化途径，以高达93%的对映选择性获得螺环δ-内酰胺产物。

该工作得到了国家自然科学基金、上海自然科学基金、上海市“曙光计划”项目、上海师范大学、资源化学教育部重点实验室与国际合作联合实验室、上海市仿生催化前沿科学研究基地、上海绿色能源化工工程技术研究中心、中国科学院上海有机化学研究所先进氟氮材料全国重点实验室以及上海市稀土功能材料重点实验室等资金支持。

论文链接：doi.org/10.1038/s41467-026-77228-2

（供稿、图片：化学与材料科学学院）