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stille交叉偶聯(lián)反應(yīng)(4):錫試劑與硼試劑穩(wěn)定性比較及硼試劑脫硼質(zhì)子化

 新用戶67548723 2024-09-20 發(fā)布于北京

有機(jī)硼酸或硼酸酯試劑的穩(wěn)定性不如有機(jī)錫烷,尤其是在堿性條件下,硼酸可能通過下面步驟脫硼而質(zhì)子化。在其參與Suzuki反應(yīng)過程中可能會降低收率,甚至是沒有產(chǎn)物生成。

有機(jī)錫烷中,C-Sn鍵化學(xué)能較高,不易被帶電粒子進(jìn)攻,相比與硼試劑更難被質(zhì)子化。所以對于一些容易發(fā)生脫硼質(zhì)子化的Suzuki反應(yīng)底物,習(xí)慣上可以替換成錫試劑,再通過Stille反應(yīng)實(shí)現(xiàn)碳碳鍵的構(gòu)建。比如下圖所示路線。

Route 1中,通過Suzuki反應(yīng)實(shí)現(xiàn)異喹啉溴代衍生物和喹唑啉硼酸酯的C-C偶聯(lián)。但當(dāng)在苯硼酸酯基團(tuán)的鄰位增加氟原子后再進(jìn)行Suzuki反應(yīng),鄰位雙鹵原子取代的硼酯結(jié)構(gòu)會發(fā)生脫硼質(zhì)子化而降低收率。如果將異喹啉溴代物做成硼酸酯再進(jìn)行Suzuki反應(yīng)如何呢?還是不行,吡啶2位取代的硼酸酯由于鄰位存在吡啶類氮原子也容易發(fā)生脫硼質(zhì)子化,所以猜測異喹啉硼酸酯也不夠穩(wěn)定。

這個問題可通過Stille偶聯(lián)來解決。Route 2中將異喹啉溴代物做成錫試劑再與喹唑啉溴代物Stille偶聯(lián)得到終產(chǎn)物。這是Stille偶聯(lián)反應(yīng)替代Suzuki反應(yīng)的一個很好的示例,實(shí)際上2,6-二鹵代芳硼酸()結(jié)構(gòu)以及2-吡啶硼酸酯在堿性條件下均容易發(fā)生脫硼質(zhì)子化。在一些專利中也有使用Negishi偶聯(lián)來替代Suzuki構(gòu)建碳碳鍵,但有機(jī)鋅試劑的合成過程對底物基團(tuán)的容忍度低,所以應(yīng)用不廣。

另外,硼酸試劑一經(jīng)合成做為原料參與到下一步的suzuki反應(yīng)中,因?yàn)榕鹚峤Y(jié)構(gòu)對酸和堿都不夠穩(wěn)定,而錫試劑則可進(jìn)行衍生化反應(yīng)后再參與到交叉偶聯(lián)中。

基于此,本文以文獻(xiàn)為基礎(chǔ)探討一下什么類型的有機(jī)硼酸結(jié)構(gòu)容易發(fā)生脫硼質(zhì)子化,以便大家遇到的時候能多個解決的思路。雖然通過某些更復(fù)雜的鈀催化前體有時候也可以解決這個問題,但往往受困與成本和時間的限制。

()環(huán)硼酸在Suzuki反應(yīng)轉(zhuǎn)金屬化過程中作為親核性試劑存在。富電子芳()環(huán)更有利于提高其親核性。所以貌似缺電子或者鄰位高位阻取代的硼酸結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生脫硼質(zhì)子化。但情況往往要更復(fù)雜。

第一類:多鹵代芳基硼酸

Paul Alan Cox的一篇文獻(xiàn)(DOI:10.1021/jacs.6b03283)中,表明硼酸的脫硼質(zhì)子化受到m位氟取代基的抑制,并且通過o/p位的氟取代基加速。o-F的更大加速歸因于B(OH)3–和F之間的靜電排斥。所以2,6-二氟代苯硼酸更容易脫硼反應(yīng)。Perrin(DOI:10.1021/jo500734z)在此基礎(chǔ)上將底物進(jìn)行了擴(kuò)展:鄰位二個吸電子基團(tuán)取代的芳基硼酸(2,6-二取代),取代基團(tuán)包括F,Cl,Br,CF3均容易發(fā)生脫硼反應(yīng)。

第二類:雜環(huán)硼酸

Buchwald證實(shí)了除多氟取代的芳基硼酸外,五元及苯并五元的2-雜環(huán)硼酸(3-8)容易在磷酸鉀溶液/THF中發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng)。并發(fā)現(xiàn)單齒雙芳基膦配體可以促進(jìn)這些偶聯(lián)過程?;诖耍浒l(fā)明了一種新型鈀催化前體(下圖化合物13)可以在溫和條件下實(shí)現(xiàn)Suzuki反應(yīng),且很少出現(xiàn)脫硼產(chǎn)物。

除此之外,下列吡啶硼酸結(jié)構(gòu)中,吡啶類氮原子的鄰位硼酸,可通過水加合的二性離子方式加速脫硼。然而3位或4位取代的吡啶硼酸卻能保持相對穩(wěn)定。五元雜環(huán)5-噻唑硼酸和吡唑硼酸也能夠通過二性離子加速脫硼。

總結(jié):

不穩(wěn)定硼酸酯結(jié)構(gòu)參與Suzuki反應(yīng)可能會降低偶聯(lián)效率,穩(wěn)定的錫試劑可作為一種有效的替換方式。

容易脫硼質(zhì)子化的硼酯結(jié)構(gòu)特征:1.二六二吸電子基團(tuán)(F,Cl,Br或三氟甲基)取代芳香環(huán)硼酸。2.二號位硼酸取代的吡啶。3.二號位取代的噻吩、呋喃、吡咯及其苯并環(huán)硼酸。4.五號位取代的噻唑、吡唑硼酸。

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