有“硼”自远方来┃NUS许民瑜课题组Nat. Catal.报道铁催化的烯烃( 二 )
基于以上研究 , 作者提出了如图2d所示的反应机理 。 首先是反应的引发过程:即原位生成的铁-硼物种i与烯烃ii进行加成 , 然后β-H消除以提供假定的铁-氢物种iv , 同时释放副产物iii(可通过气相色谱分析检测) 。 随后铁-氢物种iv通过可逆和连续的烯烃插入/β-H消除步骤的迭代序列或通过HAT与另一分子烯烃ii反应以引发C=C键迁移 。 作者认为 , 链行走的驱动力是最终形成最稳定的二取代烯烃v , 随后与铁-硼物种i进行区域选择性syn-硼金属化生成Fe-烷基vi 。 随后由于DMA的质子化而产生的痕量t-BuOH的质子解得到了最终产物vii并完成了催化循环 。 其中延迟释放t-BuOH到溶液中是至关重要的 , 因为要留出足够的时间在质子化硼化反应之前完成ii到v的烯烃异构化 。 较高的质子浓度将与铁-氢催化剂反应(释放H2) , 从而干扰链行走 , 导致过早的硼烷基加成和较差的位点选择性 。
本文插图
图3. 底物范围 。 图片来源:Nat. Catal.
接下来 , 作者考察了各种官能化的高烯丙基底物(图3a) , 带有不同电性和位阻的芳基、杂芳基都能兼容该反应 , 以41-74%的产率和85:15-96:4的区域异构体比率(β/其他异构体)得到β-硼化产物5b-5o 。 此外 , 烯丙基底物也能实现远程质子化硼化 , 得到所需的2-硼基烷烃10a-10m , 产率高达83% , β-选择性 > 98%(图3b) 。 控制实验表明 , 烯丙基底物以相似的方式进行反应(即烯烃异构化、质子化硼化) , 而不是直接进行位点特异性质子化硼化 。 对于产物10g、10h、10j , 需要额外加入0.25当量t-BuOH以抑制不希望的二硼产物 。 有意思的是 , 该反应还能兼容环状烯烃(5p)、环烷基(10g、10h)、炔烃(10i)、硼酸酯(10j)、硅烷(5q、10k)以及1,2-二取代内烯烃(5r、10l、10m) , 而先前报道的铁催化的未活化烷基取代烯烃的硼氢化反应通常通过反马式加成得到1-硼基烷烃 。 另外 , 作者还考察了一系列长链烯烃的远程质子化硼化反应(图4a) 。 其中乙酸铁(ii)效果最佳 , 可以≥ 84%的位点选择性得到β-硼基烷烃 , 这表明在硼基加成前 , 烯烃的异构化在扩展的碳骨架上(高达9个C=C键迁移)同样有效 。
最后 , 作者对产物进行了衍生化(图4b) 。 衍生自市售17的末端烯烃经远程质子化硼化、碘化反应 , 以40%的总收率和> 98%的β-选择性得到碘化物18 。 经催化加氢烷基化后 , 以64%的收率获得了化合物20 , 仅需四步便可得到鞘氨醇-1-磷酸受体调节剂21的中间体 。 另外 , 硼酸酯5d经脱保护/芳基化、氟化 , 以46%的总产率、> 98%的β-选择性得到3 , 即线粒体复合物1抑制剂的β-氟类似物 。 本方法的一个必然结果是实施区域收敛硼化的可行性 , 这将使廉价的化学原料(例如未精制的烯烃异构体)一步法转化为含有Cβ-B立体中心的增值产品 。 在模板条件下用5 mol%的Fe-1处理烯烃22a、22b、22c的1:1:1区域异构体混合物 , 以70%的收率、91%的β-选择性得到5r(图4c) 。 这与特定位点的硼基加成反应相反 , 后者必须使用一种特定的烯烃区域异构体才可提供单一的硼化产物 。 此外 , 通过适当调节质子添加剂的浓度以抑制C=C键迁移来进行位点特异性反应(图4d) 。 在标准条件下 , 使用2.5 mol%Fe-1 , 如果在DMA中添加10当量t-BuOH , 则可以选择性地生成1-硼基烷烃23 , 产率为96% , 区域异构率为88:12(1/其他异构体) 。 另一方面 , 在2.5 mol%的Fe络合物(源自FeBr2和neocuproine)下 , 在DMA中添加0.25当量的t-BuOH , 优先获得2-硼基烷烃24(产率64% , 位点选择性84%) 。 因此 , 可以通过一个通用的催化体系实现从一种烯烃底物向不同的有机硼区域异构体的发散性合成 。
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