特定构型的取代碳环骨架是组成天然产物和生物活性分子的主要构件，探索新的成环途径一直是化学界的研究热点。在这方面，催化 a,w -二烯的碳环化成为一个获取碳环的重要途径。此方法具有原料简单，反应底物易得，碳环骨架多样等优点。传统的二烯的环化包括环化异构化和环化功能化（硅氢化，硼氢化和金属碳化）反应。利用传统方法可以将二烯转化成含有双键的碳环和具有功能基团的碳环，需要进一步转化（例如C-C键的生成反应）才能够生成取代的碳环产物。同时对于一些含有复杂取代基的碳环合成，还可能存在一些二烯底物制备上的困难。
 

  理论上，催化二烯和碳氢键的直接环化可以有效的避免这些不利因素，提供了一种理想的生成取代碳环的途径。然而，二烯和碳氢键的直接环化成功的案例却鲜有报道，主要原因基于两个方面：一是碳氢键的键能较大，难于活化和转化；二是二烯底物易于异构化，导致产物复杂。我校化工学院陈延辉教授将具有强Lewis酸性的阳离子稀土钪烷基催化剂应用于此反应，成功解决了这一科学难题，实现了惰性芳烃碳氢键和1,5和1-6-二烯的直接一步环化，生成具有芳烃取代的五原碳环产物，具有优秀的空间选择性。这一合成工艺反应条件温和（25-70oC）,具有100%的原子效率，单一的化学和区域选择性及良好的非对应选择性（>97%）。催化剂用量为2-4mol%,碳氢底物为各种苯甲醚类和N,N-二取代的苯胺。值得注意的是，1，5-基二烯的碳氢环合生成芳基化的cis-1，3-取代的五原碳环骨架，而1，6-庚二烯生成苄基化的反式1，2-取代的五原碳环，这些独特的反应现象完全不同于传统的二烯功能化反应，并且这些产物很难用传统的合成方法获得。另外，三烯和碳氢键环合也可应用与此催化体系，一步生成取代的螺环碳骨架。这项研究成果在合成领域可能具有重要的应用价值。
 

  基于当前的研究成果，课题组目前正在着手催化剂改造，通过引入手性环境，进行不对称催化二烯和惰性碳氢键环合研究，有望一步实现在碳环骨架分子中引入两（多）个手性碳中心。