钴催化2-芳基乙烯基环丙烷的不对称硼氢化/异构化/硼氢化

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手性双硼试剂是有机合成、材料科学和药物中的有用骨架。手性二硼化合物的不对称合成如二硼化、交叉偶联、硼氢化和同源化反应,已被用于手性偕二硼、1,2-双硼,1,3-双硼,1,4-双硼(图1)。然而,手性 1,5-双硼试剂受到的关注较少,这主要是由于从简单易得的起始原料进行直接制备是较为局限的。

图1

      乙烯基环丙烷是一种理想的合成子,通过开环途径具有五碳接头。多次硼氢化是从简单的起始材料(如烯烃、炔烃和二烯)构建多种含硼化合物的直接方法, 然而,乙烯基环丙烷的高选择性多次硼氢化尚有报道。作者认为该反应存在几个挑战:1)乙烯基环丙烷的硼氢化通常会产生区域选择性较差的单硼产物,而双硼氢化很少会产生外消旋的 1,3-双硼。2)由于空间位阻效应,作为第二步的内烯烃的硼氢化反应会发生氢化等副反应。3)为了获得1,5-双硼,应实现内部烯烃异构化为热力学不利的末端烯烃和末端烯烃的不对称硼氢化。

      本篇文献作者浙江大学陆展教授团队首次报道了钴催化的2-芳基乙烯基环丙烷的双硼氢化反应。通过三取代烯烃中间体的不对称异构化/硼氢化,构建具有优异对映选择性的手性 1,5-双硼。所得手性1,5-双硼可进一步转化为多种手性1,5-双官能化合物(图2)。

图2

      作者首先对反应条件进行了筛选(图3),延用了作者课题组的三齿N配体,对配体进行了一些修饰后能得到优秀的产率及对映选择性。

图3

       接着,作者对底物进行了普适性考察(图4),对于各类芳环的底物都有很好的适用性,但烷基取代的底物以及三元环上有位阻的底物不能进行该反应。

图4

      作者还做了克级反应和合成应用与转化(图5),并成功合成了药物分子(-)-preclamol,对映选择性得以很好地保留。

图5

       另外,作者将产物进行了一系列地偶联衍生化,成功合成了各种带有天然产物骨架的手性硼化合物(图6)。

图6

      为了探寻反应机理,作者做了如下控制实验(图7),证明了3,17应为反应的中间体。

图7

       于是作者提出了可能的机理循环如下(图8):通过形成烯基硼中间体,再通过双键异构化官能化实现双硼化。

图8

       最后,作者进行了DFT理论计算,说明了该双硼化最可能的途径与提出的一致(图9)。

图9

       此外,作者还对反应中烯烃插入一步对控制对映选择性做出了计算说明(图10)。

图10

       总结:文章发展了一种Co催化乙烯基环丙烷的不对称硼氢化/异构化/硼氢化过程,实现了1,5双硼化合物的不对称合成。手性1,5双硼化合物由于其C-B键多样的转化性,可以成功衍生各类含有天然产物结构的手性分子,在合成上有潜在应用。

文章链接:doi.org/10.1002/anie.202205619



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