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通过铜催化实现立体专一的环丙烷双硼酸酯类化合物的合成

发布时间:2020-09-27  栏目类别:特色文章

环丙烷骨架广泛存在于具有生物活性的化合物中,使药物分子可以增强药效,增加新陈代谢的稳定性,改善与靶标的结合。因此一系列环丙烷骨架被加入到相关药物分子中来调节新药的活性和构象的刚性。通常,1,2,3-三取代的环丙烷结构单元广泛存在于具有生物活性的天然产物中,因此发展新的方法来合成包含更多反应位点利于后续衍生化的1,2,3-三取代环丙烷显得尤为重要。将硼酯官能团引入到环丙烷骨架中可以增加环丙烷结构的复杂性,可以通过SuzukiMiyaura、胺化、氧化反应来实现。然而直接获得高非对映选择性的环丙烷硼酯是一个重大挑战。现在的方法主要集中在SimmonsSmith反应、金属催化的烯基硼酯的卡宾环丙烷化、烯丙基化合物的硼化关环以及环丙烯的去对称化反应。基于环丙烷硼酯类化合物的重要性,通过原料易得的底物来合成该类化合物显得很有吸引力。

使用CO作为碳源来增长有机物的碳链是一种有效且经济性高的反应。尽管在过去半个世纪,羰基化反应已经取得了很多进展,但通过该方法合成环丙烷骨架的报道仍比较少。主要原因是CO的键能稳定,在298K时需要1076 kJ/mol的能量来断裂一个s键和两个π键。另一个难题是环丙烷化过程需要高活性的金属来克服环张力,然而当CO配位到金属中心会降低金属电子密度,不利于环丙烷化过程。

由于环丙烷硼酯类化合物潜在的应用价值,寻找有效的体系来克服上述挑战显得尤为有意义。基于Marder课题组在有机硼酯化合物的羰基化转化方面的研究,该课题组发现环丙烷硼酯可以通过铜催化的末端烯烃和B2pin2反应得到。一分子的CO被还原,其中C原子参与到环丙烷的构建中。相应环丙烷双硼酸酯的合成也可以被实现。

作者提出的反应机理如下:首先是活性物种IM1的形成,他将参与两个催化循环的过程。在其中一个催化循环中,IM1CO配位插入生成物种IM7,然后和B2pin2发生复分解,释放出物种IM8。在另一个催化循环中,烯基底物配位插入Cu-Bpin键形成烷基铜物种IM2,然后和原位产生的IM8反应,生成物种IM3,再经历分子内的重排得到IM4。随后1,3-铜迁移得到物种IM5,然后生成环丙烷硼酸酯并释放出IM6IM6B2pin2反应完成催化循环J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 14074-14079 )(推荐人:王晓清,检查人:丁艺璇)

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