Строительство бора
Nature Communications, том 13, номер статьи: 2624 (2022) Цитировать эту статью
5663 Доступа
6 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 тетракоординированных борорганических соединений различны, атом бора также является стереогенным центром, подобным углеродному, фосфиновому 16,17,18,19, серному20,21,22 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 построения 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, такими 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 тетракоординированные 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 возможности создания энантиообогащенных стереогенных соединений бора58.