宁波大学新药技术研究院D. W. Stephan/吴翊乐课题组采用五配位氧膦烷/硼烷组成受阻路易斯酸碱对(FLP),可以对一系列亲核底物发生与光延反应类似的烷基化反应,并提出了相应的FLP机理。通过对一系列反应中间体的分离及表征,为探索光延反应的可能机理,以及拓展光延反应的应用范围提供了全新的思路。
图1 光延反应与高活性的磷正离子 1967年,光延旺洋教授报道了首例羧酸与醇在当量三苯基膦/偶氮二甲酸二乙酯的条件下发生缩合反应。此后光延反应被拓展到许多其他的亲核试剂,成为一个具有较好普适性的反应。2019年,Denton教授等人发展了一种膦氧催化剂,可以在分子筛作为脱水机的条件下催化羧酸与醇或磺酰胺的缩合反应。光延反应的机理较为复杂,有多种可能的途径,Morrison–Brunn–Huisgen季鏻盐加合物是其中受到较多认可的一种中间体。然而尽管有许多原位的谱学研究探索了光延反应的机理,然而目前并没有任何稳定的中间体被分离鉴定。 在Denton教授的膦氧催化剂中,配体与磷中心的协同作用产生了活泼的亲电性季鏻正离子(electrophilic phosphonium cations, EPCs),从而促进了底物的活化。同时,亲电性的季鏻阳离子同时也可以活化惰性的化学键(如C-F键)。2021年,Greb课题组利用四氯邻苯二醌配体构筑了具有超强Lewis酸性的磷正离子,可以发生磷-配体协同作用活化C-H键。 图2 中间体A的分子结构 宁波大学新药技术研究院D. W. Stephan/吴翊乐课题组利用具有四氯邻苯二醌配体的五配位氧膦烷为原料,与三(五氟苯基)硼烷反应,构筑了具有高活性的两性离子化合物,即同时具有磷正离子和硼阴离子的中间体A,该中间体可以与包括卡宾、亚胺、氰基、咪唑等亲核试剂反应,最终构建C-C、C-N、C-Cl及C-H键产物。南方科技大学刘柳课题组通过理论计算发现,该反应具有与光延反应类似的机理,在路易斯酸的作用下将五配位烷氧基膦烷转变为四配位的膦氧结构,从而实现亲核试剂与烷基的偶联。 论文信息 Alkoxyphosphorane/Borane Cooperative Alkylations: A Frustrated Lewis Pair Version of the Mitsunobu Reaction Dr. Ting Chen, Dr. Yanbo Mei, Prof. Dr. Liu Leo Liu, Prof. Dr. Yufen Zhao, Dr. Yile Wu, Prof. Dr. Douglas W. Stephan Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202300264