Angew：东京工业大学Takaya课题组实现钌催化芳基磷的邻位C-H硼化
叔磷的分子间C-H官能团化是合成含磷化合物的重要方法，而磷介导的芳基磷的邻位官能团化研究鲜有报道，其困难在于：1）磷与过渡金属配合物的强配位易使催化剂失活；2）芳基磷邻位官能团化反应中形成的四元金属环中间体不稳定。目前，有文献报道了氧化磷和硫化磷介导的邻位官能团化，但需要额外的还原步骤来获得叔磷（Figure 1a）。最近，Clark课题组报道了铱催化磷介导的苄基磷和二芳基磷衍生物的C(sp2)-H硼化反应（Figure 1b）；史壮志、余广鳌和支志明等人开发了铑催化二芳基磷和1-萘基磷的直接C-H芳基化反应。然而，以上反应发生在-PR2基团的γ-或δ-位，并且底物范围有限。近日，东京工业大学Jun Takaya课题组首次开发了一种钌催化芳基磷的邻位C-H硼化方法（Figure 1c），该成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上（DOI: 10.1002/anie.201813278）。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
首先，作者对钌催化剂进行了筛选（Table 1），发现[RuCl2(p-cymene)]2是最佳催化剂，PPh3和HBpin（1当量）可以63％的收率得到1a。作者对反应溶剂、温度、催化剂负载量和底物当量进一步优化后，1a的分离收率达到80％。在这类反应条件下，硼化选择性地发生在一个苯环的邻位上。通常钌催化的C(sp2)-H硼化需要吡啶、亚胺或酰胺作为导向基团。此外，Clark开发的铱催化剂不能促进PPh3的C-H硼化，表明钌催化剂具有独特的反应性。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
随后，作者考察了芳基磷衍生物的适用范围（Table 2）。当三芳基磷对位含有给电子或吸电子取代基时，反应具有良好的收率，并且可以耐受各种卤素和酯基；当间位含取代基时，硼化发生在位阻较小处。该反应不仅适用于三芳基磷，还适用于更富电子的(烷基)n(芳基)3-n磷。各种烷基(二苯基)磷（烷基=i-Pr、Cy、t-Bu、Et）可以中等至良好的收率得到磷上具有三个不同取代基的叔磷（Table 3）。在1.5 mol% [RuCl2(p-cymene)]2的催化下，二乙基(苯基)磷可以37%的收率得到5a。此外，亚磷酸酯衍生物如(-)-二苯基亚磷酸薄荷酯可以良好的收率得到(邻硼苯基)亚磷酸酯衍生物6。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
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接下来，作者利用含两个硼化位点的芳基底物研究了钌催化C-H硼化的区域选择性。二苯基(1-萘基)磷的硼化发生在苯基上而非萘基的C8位（Scheme 1a）；2-联苯基(二苯基)磷的硼化发生在苯基上，但由于空间位阻的影响，催化剂效率较低（Scheme 1b）；苄基(二苯基)磷的硼化发生在苄基上（Scheme 1c）。此外，钌催化剂/HBpin（3当量）可以实现苄基2,6-位的双重硼化。因此，钌催化C-H硼化的区域选择性顺序为苄基>苯基>>2-联苯基和1-萘基。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
为了阐明其机理，作者研究了三芳基磷的电性对反应的影响（Table 4）。竞争实验结果显示，反应速率顺序为P(4-CF3C6H4)3>P(4-MeOC6H4)3>PPh3>P(3-MeOC6H4)3，说明磷原子的电性不影响反应性，并且当邻位碳原子缺电子时，硼化反应速率增加。另一方面，PPh3/P(C6D5)3的氘标记实验结果表明，两个平行反应的KIE为2.0，而分子间竞争反应的KIE为2.2（Scheme 2a和2b）。PPh2(C6D5)的分子内反应的KIE为1.3（Scheme 2c）。此外，作者在HBpin与P(C6D5)3的反应中观察到邻位H/D交换，表明C-H活化步骤是可逆的（Scheme 2d）。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
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最后，硼化产物经过化学转化可以得到各种叔磷（Scheme 3）。1a经H2O2氧化可以定量得到(邻羟基苯基)磷衍生物14；经KHF2处理可以得到稳定的三氟硼酸盐15。硼酸16与PhI进行偶联可得到(邻联苯基)二苯基磷17。钌催化C-H硼化及C-B键的转化可以扩展叔磷的结构多样性，增加了其在合成化学中的新用途。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
小结：
Jun Takaya课题组首次开发了一种钌催化芳基磷的邻位C-H硼化方法，该反应具有很高的反应效率和广泛的底物适用性。通过该方法得到的C-B键可以转化为各种官能团，通过后期结构修饰还可以获得各种官能团化的磷配体。
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