在藥物研發領域中，開發新型藥物的合成方法相當重要。過去數十年間，芳香環化合物在藥物分子中非常常見，這主要是因為金屬催化交叉偶聯反應在藥物合成上被廣泛應用，讓科學家能夠透過簡單的片段連接，進而合成出芳香分子。然而，這些反應大多只產生不飽和平面結構，其往往具有不理想的藥物特性，例如過高的脂溶性、較差的代謝穩定性。因此，近年科學家在積極尋找能夠高效合成三維結構的方法，這些結構可作為芳香環的替代品，且同時保持相似的藥理活性和更理想的藥物特性。雙環[2.1.1]己烷（BCH，bicyclo[2.1.1]hexane）骨架就是一種備受青睞的結構，它能夠根據取代基的位置，分別模擬對位、間位或鄰位取代的芳香環。目前合成BCH的主要策略是利用雙環[1.1.0]丁烷（BCB）與普通烯烴反應，但這些方法通常需要高溫、特定的路易士酸、光化學活化或自由基引發劑等條件，這導致了合成反應的高複雜性和高成本。

近日，美國加州大學洛杉磯分校的研究團隊，成功開發出一種利用環重烯（cyclic allene）與BCB的σ鍵插入反應，在溫和條件下高效合成BCH骨架。這種反應的特點是，即使在無外部刺激（如光照、高溫、自由基引發劑或單電子氧化還原劑）的常溫條件下，反應也能順利進行。研究人員發現，反應的驅動力來自兩種反應物中固有的「二自由基性質」（diradical character），這種性質源於分子的嚴重幾何扭曲。透過理論計算，他們證實環重烯具有14%的二自由基性質，而BCB具有6%的二自由基性質，這些微量的二自由基性質足以使反應在溫和條件下進行。研究人員發現，該反應有優異的區域選擇性，且產率高達90%以上。除此之外，該方法不僅適用於單取代的BCB，也能有效地應用於雙取代的BCB，實現四取代BCH的合成；同時還能兼容多種官能基，包括芳基酮、烷基酮、Weinreb醯胺和碸等等。而且，該方法不僅適用於純碳的環重烯，也適用於含氧或含氮的雜環重烯。研究團隊表示，這大大拓展了BCH骨架的合成範圍，為藥物發現提供了實用的合成工具。