“金光闪闪”的“金”化学：F. Dean Toste

近期，X-MOL陆续为大家盘点了几位有机化学领域的新生代大牛，希望这些大牛的成长经历和科研成就也能让读者们心有所感。几周下来，小编发现关注美女化学家的人数明显超过关注帅哥化学家的，读者朋友们更爱女神一点啊 : )

这一次介绍的新生代有机大牛是UC Berkeley的F. Dean Toste，之所以说他“金光闪闪”，一方面是因为他主要做关于金催化的化学，另一方面他的化学也确实足够耀眼，如金子般闪闪发亮。且看F. Dean Toste是如何在化学创业路上不断创新的。

图片来源：ImperialCollegePress

F. Dean Toste于1971年出生于葡萄牙，不久就去了加拿大，并分别于93年和95年在加拿大的多伦多大学获得学士学位及硕士学位；2000年在斯坦福大学获得博士学位，师从金属有机大牛B. M. Trost教授；01-02年在加州理工学院做博士后研究，师从诺奖得主R. H. Grubbs教授；02年开始任职于UC Berkeley，09年升级成为教授。

F. Dean Toste的研究兴趣在于开发金催化的方法学并将其用于天然产物的全合成中。独立工作以来，已有163篇Paper进账，其中有超过80篇的JACS、超过20篇的ACIE、4篇Nature以及3篇Science。10年来，F. Dean Toste课题组也为业界培养了许多化学精英，国内的就有北大深圳研究生院的赵劲教授、兰州大学的舒兴中教授和石赟讲师等。

F. Dean Toste教授开发的金催化方法学主要包括：1、一价金催化的Rautenstrauch重排反应；2、5-exo-dig和5-endo-dig环化反应；3、一价金催化的联烯的环加成反应。F. Dean Toste教授也将这些方法学用于了天然产物全合成中。

1、一价金催化的Rautenstrauch重排反应

早在80年代，Rautenstrauch就报道过Pd催化的烯炔环化反应构建环戊烯酮的方法学，即Rautenstrauch 重排反应。F. Dean Toste在前人工作基础上，开发了一价金催化的Rautenstrauch 重排反应，用于构建多取代的环戊烯酮结构，并可用于复杂的并环体系的构建。

2、5-exo-dig和5-endo-dig环化反应

对于2-位含有炔基链的1,3-二羰基化合物，根据侧链长度不同以及炔烃取代基的不同，在金催化下可分别经由5-exo-dig 和 5-endo-dig 环化反应得到不同产物，可用于构建多种复杂的并环体系。

反应的机理如下：

在此基础上，作者也开发了烯醇硅醚-炔的环化反应，在金催化下，经由5-exo-dig或5-endo-dig环化反应构建6-5、5-6、7-5等并环或者螺环体系。并通过引入BINOL类型的手性金催化剂实现了对映选择性的合成，产率和ee值都非常优秀。

3、一价金催化的联烯的环加成反应

在不同金催化剂下，烯烃-联烯底物分别经由[2+2]环加成反应和环化反应生成相应的四元环产物和五元环产物，都取得了优秀的结果。

而在金催化剂的设计方面，作者基于BINOL结构，通过计算和几何构型研究，设计出了带有螺环的以及各种大位阻的金催化剂，在不同的反应中表现出了良好的催化活性。

可以看出，金催化剂具有底物适应性广泛的优点，尤其是对炔烃和联烯类底物具有极好的活性，而且反应条件温和，金催化剂对水分和氧气都不甚敏感，是当前发展较多的催化反应，可用于很多天然产物的全合成中。

F. Dean Toste就将其发展的金催化方法学用于了许多生物碱的全合成中，通过金催化的环化反应生成的重要的Building Block A就可用于Lycopodium 家族生物碱的合成中。

以其中(-)-Laurebiphenyl的合成为例，总共12步反应，5.8%的总收率，关键步骤正是金催化的环化反应构建了其中的五元环，产率高达96%，ee值也达到了95%以上。

现在，除了研究各种金的络合物以及三价金的结构和化学性质之外，F. Dean Toste又开发了金催化和小分子联合催化、金催化和光催化联合催化的方法学，也体现了其在化学创业路上的与时俱进。

F. Dean Toste课题组主页：

http://www.cchem.berkeley.edu/toste/toste.html

（作者：普天同庆）