7.3.1　金催化的双烯双炔环化异构化反应

受到萜类化合物生源合成途径的启发，有机化学家设计并发展了许多高效的多烯串联环化反应。虽然这些反应可被用于构筑含有五元碳环和六元碳环的天然产物，但是由于环化过程中存在不利的跨环相互作用和熵效应，此类反应往往很难被用于七元碳环等中环体系的构筑。2014年，余志祥课题组发展了一种金催化的双烯双炔环化异构化反应，通过巧妙地引入1-烯基-2-炔基环丙烷的Cope重排，高效地合成了具有七元碳环的6-7-5三环化合物^[31]。

后续的机理研究表明，该反应经由配体交换、环丙烷化、1-烯基-2-炔基环丙烷的Cope重排、C—H键插入^{[14，32，33]}和1，2-氢迁移等基元步骤完成（图7-15）^[34]。其中，反应的决速步是环丙烷化步骤。通常情况下，通过1-烯基-2-炔基环丙烷的Cope重排所得到的七元环联烯在合成上的价值不大，这是由于其可以发生后续的二聚反应。而在余志祥课题组的工作中，七元环联烯C具有一个烯基正离子共振式D。烷基C—H键活化正是通过该烯基正离子对C—H键进行快速插入得以实现的（理论计算结果表明，这一步的活化能仅为1.5kcal/mol）。

上述反应及其机理适用于X为O或NTs的底物，而不适用于双酯桥底物。这是由于氧桥和氮桥底物的环丙烷化具有endo-dig选择性[图7-16（a）中左图]，从而能够引发后续的Cope重排；而双酯桥底物的环丙烷化具有exo-dig选择性[图7-16（a）中右图]，不能引发后续的Cope重排。基于此，他们提出了一个设想：如果使用缩碳底物，则exo-dig环化将生成具有高度张力的4/3并环骨架，因而得到抑制。进一步的密度泛函理论计算支持了这一观点，相较于endo-dig环化，exo-dig环化在动力学上不利。基于这些理论预测和理论计算，他们随后在实验上成功实现了缩碳底物的环化异构化反应，为构建具有全碳骨架结构的5-7-5三环化合物和5-7-6-6四环化合物提供了新的合成路径[图7-16（b）]。

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图7-15 金催化的双烯双炔环化异构化反应

图7-16 通过机理研究设计新的环化异构化反应