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南京大學(xué)史壯志團(tuán)隊(duì)Angew: 偕-二硼酸酯烷烴化合物的合成

來(lái)源:化學(xué)加(ID:tryingchem)      2019-06-04
導(dǎo)讀:南京大學(xué)史壯志課題組報(bào)道了第一例可見(jiàn)光介導(dǎo)的烯基二硼酸與烷基鹵化物的加成/1,2-硼酸酯重排串聯(lián)反應(yīng),能以較高的收率得到各種偕-二硼酸酯烷烴化合物。作者以烷基溴化物作為烯烴1,2-硼烷遷移反應(yīng)的偶聯(lián)配體,能以中等至良好的收率得到含二硼基的天然產(chǎn)物和具有藥理活性的化合物。同時(shí),通過(guò)測(cè)量該反應(yīng)的量子效率,作者推測(cè)該反應(yīng)為自由基串聯(lián)反應(yīng)以及可能的機(jī)理。該成果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.201903721)。

烷基硼酸及烷基硼酸酯被廣泛應(yīng)用于材料化學(xué)、藥物研究和有機(jī)合成中。通過(guò)烯烴的硼化反應(yīng)以及硼化物的親核加成反應(yīng)合成該類(lèi)化合物的方法已經(jīng)取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。隨著時(shí)代的發(fā)展,交叉偶聯(lián)反應(yīng)、自由基反應(yīng)以及重排反應(yīng)這些強(qiáng)有力的合成方法被逐漸應(yīng)用到該類(lèi)化合物的合成中。其中表現(xiàn)尤為突出的是:基于自由基極性反轉(zhuǎn)策略,乙烯基硼酸的1,2-烷基/芳基遷移反應(yīng) (Figure 1a)。另一方面,-硼酸烷烴化合物的合成也受到研究團(tuán)體極大的關(guān)注。最近,Ingleson課題組報(bào)道了親電試劑介導(dǎo)的乙烯基二硼酸的1,2-酸酯重排反應(yīng),合成-硼酸烷烴化合物(Figure 1b),但該報(bào)道存在對(duì)空間位阻敏感和易生成分子間重排副產(chǎn)物等問(wèn)題?;谏鲜霰尘暗幕A(chǔ)上,南京大學(xué)史壯志課題組報(bào)道了第一例可見(jiàn)光介導(dǎo)的烯基二硼酸與烷基鹵化物的加成/1,2-硼硼酸酯重排串聯(lián)反應(yīng),得到-硼酸烷烴化合物(Figure 1c)。 

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(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.)

在藍(lán)色LED照射下,以乙烯基溴化鎂1a和聯(lián)硼酸頻那醇酯2aTHF溶液中原位生成的3a2-溴苯乙酮4a為模板底物,作者對(duì)該反應(yīng)條件進(jìn)行反復(fù)篩選,確定最佳條件為(Table 1)1 mol% Ru(bpy)3(PF6)2作為光催化劑,0.5 equiv TBAB作為相轉(zhuǎn)移催化劑,1.0 equiv KI作為添加劑,CH3CN作為最優(yōu)溶劑,室溫條件下反應(yīng)24小時(shí),能以78%的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物。

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(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.)

在最優(yōu)反應(yīng)條件下,作者考察了烷基鹵化物的底物范圍(Table 2)。各種取代的2-溴苯乙酮、2-乙?;镣约爸就寄芎芎玫倪m應(yīng)反應(yīng)條件,能以良好的收率得到相應(yīng)產(chǎn)物。各種伯碳、仲碳和叔碳取代的脂肪族酯均具有良好的耐受性,說(shuō)明空間位阻對(duì)該反應(yīng)的影響不大。此外,帶?;?、腈基以及含氟的烷基鹵化物也能較好的適應(yīng)反應(yīng)條件,能以較高的收率得到相應(yīng)產(chǎn)物。其中,含氟化合物已被廣泛存在于生物活性物質(zhì)和功能材料中。同時(shí),為了證明該反應(yīng)的合成效用,作者又將烷基溴化物作為烯烴1,2-硼烷遷移反應(yīng)的偶聯(lián)配體,合成具有藥理活性的化合物和天然產(chǎn)物。含手性α-羰基甲基的德羅斯塔諾酮衍生物、含雙鍵的諾波爾衍生物、(+)-α-生育酚衍生物、D-葡萄糖、羊毛甾醇以及松香胺衍生的仲酰胺均能很好的適應(yīng)反應(yīng)條件,能以較高的收率得到相應(yīng)產(chǎn)物。 炔雌醇甲醚可與末端炔烴反應(yīng)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的-二硼酸酯烷烴化合物。而且,通過(guò)該策略,作者實(shí)現(xiàn)了雌二醇α位的官能團(tuán)化。

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(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

緊接著,作者考察了烯基二硼酸的底物范圍(Scheme 1a)。烯基氯化鎂(1a')、β-甲基(1b)、α-甲基(1c)以及α,β-二甲基(1d)取代烯基溴化鎂均能很好的適應(yīng)反應(yīng)條件,能以中等至良好的收率得到相應(yīng)產(chǎn)物。但β,β'-二甲基(1e)取代烯基溴化鎂則不能得到相應(yīng)產(chǎn)物。令人高興的是,α-乙基、α-苯基取代的烷基鹵化物(1f'-1g')以及取代基空間位阻更大的烷基鹵化物(1h'-1i'能以中等的收率得到相應(yīng)產(chǎn)物(Scheme 1b)

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(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

通過(guò)測(cè)量該反應(yīng)的量子效率,作者推測(cè)該反應(yīng)為自由基串聯(lián)反應(yīng)以及可能的機(jī)理(Figure 2):1a2a原位生成的3a與活潑的Ru2+發(fā)生單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng),生成具有強(qiáng)還原性的Ru+以及副產(chǎn)物3a',其中,3a'可被GC-MS檢測(cè)出。Ru+可與烷基鹵化物4/6發(fā)生單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng),生成親電的自由基A以及Ru2+催化劑。緊接著,A3a發(fā)生加成反應(yīng),生成硼酸自由基B。B與烷基鹵化物4/6發(fā)生單電子氧化反應(yīng),進(jìn)而經(jīng)歷1,2-酸酯遷移反應(yīng)得到產(chǎn)物5/7,同時(shí)A再生進(jìn)入下一次循環(huán)。

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(圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.

小結(jié):南京大學(xué)史壯志課題組報(bào)道了第一例可見(jiàn)光介導(dǎo)的烯基二硼酸與烷基鹵化物的加成/1,2-酸酯重排串聯(lián)反應(yīng),能以較高的收率得到各種-硼酸烷烴化合物。作者以烷基溴化物作為烯烴1,2-硼烷遷移反應(yīng)的偶聯(lián)配體能以中等至良好的收率得到含二硼基的天然產(chǎn)物和具有藥理活性的化合物。同時(shí),通過(guò)測(cè)量該反應(yīng)的量子效率,作者推測(cè)該反應(yīng)為自由基串聯(lián)反應(yīng)以及可能的機(jī)理。

撰稿人:暖冬


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