Строительство бора

Nature Communications, том 13, номер статьи: 2624 (2022) Цитировать эту статью

6051 Доступов

9 цитат

2 Альтметрика

Подробности о метриках

По сравнению с хорошо развитой углерод-стереогенной химией конструирование бор-стереогенных соединений остается неразвитым и сложным. Здесь ранее неуловимое каталитическое энантиоселективное конструирование борстереогенных соединений было достигнуто посредством энантиоселективной реакции внедрения десимметричной связи B–H. Реакция внедрения связи B–H 2-арилпиридинборанов с универсальными диазосоединениями под действием хирального медного катализатора может дать борстерогенные соединения с энантиоселективностью от хорошей до превосходной. Более того, синтетическая полезность этой реакции демонстрируется масштабируемостью и последующими преобразованиями. Расчеты DFT дают представление о механизме реакции и происхождении стереоселективности.

Бор — важный металлоидный элемент в органической химии. Бор обычно образует трехкоординированные хиральные борорганические соединения с углерод-стереогенными центрами, которые служат важными синтетическими реагентами для доступа к оптически активным молекулам1,2,3,4,5. Кроме того, трехкоординированные борорганические соединения также могут быть созданы в виде аксиальных хиральных каркасов; усилия по асимметричному каталитическому получению хиральных борорганических соединений, несущих ось связи CB, были предприняты нашей группой6 и группой Тана и Чжана7 соответственно (рис. 1А). Трехкоординированные борорганические соединения имеют пустую p-орбиталь, которая может принимать электроны от оснований Льюиса или нуклеофилов с образованием тетракоординированных борорганических соединений с тетраэдрической геометрией8,9,10,11,12,13,14,15. Если все четыре заместителя в тетракоординированных борорганических соединениях различны, атом бора также является стереогенным центром, подобным углеродному, фосфиновому 16,17,18,19, серному 20,21,22 или кремниевому 23,24 центру. Фактически, стереогенные соединения бора можно обнаружить и в природных продуктах25, а также в материалах26,27 (рис. 1Б). Несмотря на значимость борстереогенных соединений, энантиоселективные каталитические методы создания таких хиральных соединений неуловимы, и на данный момент существует только один энантиообогащенный протокол, о котором сообщили He et al. Чтобы получить такие борстереогенные соединения, что было достигнуто путем десимметризации диацетилированных тетракоординированных форм бора с помощью клик-химии CuAAC (рис. 1C)28, другие известные подходы к ним ограничиваются хиральным разрешением или хиральными субстрат-индуцированными процессами29,30 ,31,32,33,34,35,36,37,38. Следует отметить, что из-за небольшого размера атома бора (по сравнению с очень известными атомами, которые могут обнаруживать стереогенные центры, такие как углерод, азот, сера, фосфор и т. д.), было бы сложно, если бы центр энантиоселективной реакции находился непосредственно на сам бор. Таким образом, это оставляет большой простор и делает разработку каталитического энантиоселективного синтеза борстереогенных соединений разнообразной структуры чрезвычайно привлекательной, но одновременно и сложной задачей.

Современное состояние хиральной борорганической химии. Б Борстереогенные соединения в природных продуктах и ​​материалах. C Асимметричный CuAAC для синтеза борстереогенных соединений (He et al.). D Каталитическое дезсимметричное внедрение BH по отношению к борстереогенным соединениям (настоящая работа).

Энантиоселективная десимметризация стала одной из наиболее часто исследуемых стратегий доступа к хиральным молекулам39,40,41,42,43,44. Чтобы построить борстереогенный центр непосредственно на атоме бора, что отличалось от известной стратегии, ключом к успеху этой цели является подходящий и стабильный тетракоординированный борорганический субстрат с двумя идентичными реакционными центрами. С другой стороны, реакция внедрения связей B–H, направленная на карбен, представляет собой эффективный подход для создания новых связей CB45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57. . Каталитический процесс был впервые использован Курраном48 и Чжоу и Чжу49, а последние два достигли первого асимметричного внедрения карбена в связи B-H аддуктов фосфин-борана (M2HP•BH3). Самое примечательное, что целевыми продуктами являются стабильные тетракоординированные органобораны, несущие две одинаковые связи BH, которые идеально соответствуют нашим требованиям и могут служить идеальным исходным материалом для нашей цели. Основываясь на этих знаниях, мы полагаем, что катализируемое металлом энантиоселективное внедрение десимметричных связей BH таких тетракоординированных боранов (L•BH2R) с диазосоединениями может привести к образованию желаемых энантиообогащенных борстереогенных соединений (L•B*HRR') непосредственно на атоме бора. . Однако эта химия столкнется с некоторыми серьезными проблемами: (1) Текущая реакция внедрения связи BH в основном происходит по первой связи BH тетракоординированного борана (L•BH3), а вторая связь BH тетракоординированного борана (L•BH2R) относительно инертны и редко исследуются48. (2) Известные тетракоординатные органобраны (L•BH2R) являются линейными и имеют лабильную природу, поэтому выбор подходящего скелета для тетракоординированных борановых субстратов будет иметь важное значение для успеха гипотезы. (3) Насколько нам известно, прецедентных сообщений о том, что связь BX (X = C, H, O, N, P) непосредственно участвует в построении борстереогенных соединений, нет. Согласно нашему предыдущему отчету, циклические тетракоординированные боры с N-содержащим лигандом могут обеспечить жесткий каркас, который повысит осуществимость создания энантиообогащенных стереогенных соединений бора58.