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Ruben Martin课题组Angew:碱催化末端炔烃的立体选择性1,1-硅硼化

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近年来,通过π-体系的催化官能团化增加分子的复杂性是一类高效且实用的方法。其中,受到广泛关注的是炔烃类似物的位点选择性双官能团化反应,尽管炔烃通过单电子或双电子途径的1,2-双官能团化反应已经十分常见,但是1,1-双官能团化反应则少有报道(Scheme 1)。目前,这些方法主要受限于过渡金属催化,在大多数例子中需要使用复杂的配体或者复杂的有机金属试剂


近日,西班牙加泰罗尼亚化学研究所 Ruben Martin教授课题组报道了碱催化末端炔烃的立体选择性1,1-硅硼化,反应只需使用催化量的碱进行,并且具有优异的立体选择性。相关成果近期发表于Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.201913544)。


(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


首先,作者以苯乙炔(1a)和Et3SiBpin(2a)为模型底物进行条件考察(Table 1)。通过对溶剂、碱、硅源、硼源的考察,作者最终确定最佳条件为:KHMDS(20 mol%)作碱,DME作为溶剂,底物于70 ℃中反应。值得一提的是,该反应有以下几点优势:1、无需过渡金属参与;2、底物比例为1:1,碱为催化量,提供了一种原子经济以及步骤经济的方法;3、立体选择性地构建了两种不同的有机金属键(Scheme 2)。


(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


随后,作者对底物范围进行了考察(Scheme 3),该反应广泛适用于各种芳烃取代的末端炔烃。同时,也具备较好的官能团兼容性,对于氰基、咔唑、吡啶或酯基均适用。值得一提的是,在交叉偶联中经常作为底物的芳基卤代物、磺酸酯、醚以及硫代物在该反应中均无干扰,这为后期转化提供了优势。多炔烃取代底物通过控制原料比例可以得到单取代或全取代产物。该反应同样适用于非芳香乙炔底物,但是区域选择性明显下降。


(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


最后,作者对反应机理进行了研究。在氘代标记实验中(Scheme 3),如果使用氘代1a-D1作为底物则得到氘代转移产物3a-D1,而在氘代甲苯中则未得到明显氘代产物,排除了经由氢原子转移(HAT)过程的自由基机理。在氘代标记干扰实验中,产物3a3j发生明显的H/D交换。上述实验证明了1,1-双官能团化过程起始于苯乙炔sp C-H键脱质子,随后与Et3SiBpin进行加成。硅硼物种(I, Scheme 1)的形成可能包含协同[1,2]-迁移过程。该过程可由下面实验证明:将底物10与PhSiMe2Li反应,并未得到产物3b


(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


值得一提的是,作者将1v1w置于苯乙炔和2a的反应体系中时,在DME作溶剂的反应中,产物3v3w的立体选择性发生严重下降,而在甲苯作溶剂的反应中,则生成单一的异构体(Scheme 6)。前者可归因于DME对钾离子的强配位作用,因此产生一个分离型硅硼离子对,优先于经由[1,2]-迁移形成联烯型中间体。该过程可以由下面实验证明:底物1x在最优反应条件下观察到脱氟硅硼化产物。而在甲苯作溶剂时,更倾向于形成紧密型离子对,因此立体专一性地生成目标产物3v3w


(图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


小结Ruben Martin 课题组报道了碱催化末端炔烃的立体选择性1,1-硅硼化反应,该反应使用催化量的碱即可进行,并且具有优异的立体选择性。该研究提供了一种原子经济以及步骤经济的方法用于炔烃的双官能团化反应,所得产物中具有邻位C-Si和C-B键,有利于进行后期官能团化修饰,构建复杂性分子。



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