吗啡烷 (morphan，或称 2-azabicyclo[3.3.1]nonane) 结构一直以来是合成化学的研究热点。在著名的生物碱morphine 和strychnine 以及近十年来akuammiline 家族系列生物碱的全合成中，该核心骨架是新方法和新策略研究的方向标。尽管吗啡烷的合成方法众多，但如何快速构建天然产物的核心骨架并设置易于后续转化的官能团，依然是当前合成研究的重点。
中国科学院上海有机化学研究所天然产物有机合成化学重点实验室的洪然课题组从设计新颖的反应类型入手，巧妙地将亚硝基-烯反应 (nitroso-ene) 应用于2-azabicyclo[3.2.1]octane 环系的构建，完成了具有显著生理活性的Hosieine A 的首次不对称合成 (Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 10940)。这是亚硝基-烯反应首次在含氮桥环化合物合成中的应用，也开辟了合成该类独特骨架的新方法。最近，他们拓展了亚硝基-烯反应的反应模式，用于构建吗啡烷 (Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, doi:10.1002/anie.200706018)。该反应条件温和 (0℃或室温)，收率高，具有优异的区域选择性，有很好的官能团容忍度，且对氮、氧杂环的底物同样适用，为吗啡烷类活性筛选提供系列药物先导化合物。与理论化学家的合作研究表明该类酰基亚硝基化合物在反应过程中，不仅可以经历双自由基中间体，也可能有两性离子中间体参与，也揭示了后续快速攫氢过程需要满足一定的构象要求。这些计算结果为实验现象提供了有力的理论支持。该方法学也在生物碱kopsone的首次合成中得到成功的应用。洪然课题组在合成方法学和全合成相结合的领域所取得的研究成果也获得同行的关注，受邀发表了研究专题 (Synlett 2017, 28, 762) 和专著章节的撰写。目前他们正致力于反应类型的拓展和应对复杂天然产物合成应用中的挑战。
上述研究工作得到国家自然科学基金委、中科院前沿科学重点研究项目、中科院战略性先导科技专项(B类)和上海市科委的经费支持。
含吗啡烷结构类型的代表性天然产物和亚硝基-烯反应构建桥环体系
