【有机】ACS Catal.：(CACC)Cu催化端炔的区域选择性碳-硼化反应

有机硼化合物在生物和材料科学中具有重要的作用并且碳-硼键可以很容易地转换成各种各样的碳-碳和碳-杂原子键。因此，利用简单易得的原料发展简洁高效的合成方法来实现有机硼化合物的合成具有重要意义。近些年，铜催化端炔的烯丙基硼化或烷基硼化反应得到化学家们的关注，但是控制其区域选择性仍具有较大的挑战。对于端炔来说，目前发展出的绝大多数的催化体系将硼基选择性连接到末端(β)位置（Scheme 1A）。尽管2016年 Xiao和Fu小组报道了利用CuCl作为催化剂，DMAP为配体，B₂pai₂作为硼试剂与端炔反应，可以实现α-选择性的碳硼化过程，但是反应需要使用较为昂贵的硼试剂B₂pai₂，并且部分重要官能团不可兼容，这使得反应具有一定的局限性。基于此，最近，加利福尼亚大学圣地亚哥分校Guy Bertrand、Rodolphe Jazzar课题组与斯克利普斯研究所Keary M. Engle课题组联合报道了一种(CACC)Cu催化端炔的区域选择性碳-硼化反应。该反应可以兼容不同的碳亲电试剂并具有较好的α-选择性。利用此方法可以简洁高效地制备多种较难合成的三取代烯基硼化物。相关成果发表在ACS Catal., 2022, 12, 7243-7247上（Scheme 1C）。

（图片来源：ACS Catalysis）

作者首先以端炔1a和两种不同的碳亲电试剂（烯丙基磷酸酯和碘甲烷）作为起始原料进行条件筛选（Table 1）。选择这两种碳亲电试剂的原因是烯丙基磷酸酯在前人报道中并没有实现α-选择性的例子，碘甲烷在前人报道中参与反应时产率较低。当反应选择L1作为配体时，可以分别以较好的选择性和相对高的产率得到相应的α-选择性产物2aa和2ad。值得注意的是，当选择铜硼化学中经常使用的卡宾类配体L8时，反应基本不发生。

（图片来源：ACS Catalysis）

随后，作者尝试对端炔与烯丙基磷酸酯的α-选择性烯丙基硼化反应的底物范围进行探索（Table 2）。实验结果表明反应具有较好的官能团兼容性、区域选择性和底物适应性。之后作者又对端炔与烷基碘化物的α-选择性烷基硼化反应进行底物拓展，实验结果表明反应仍具有较好的底物适应性和官能团兼容性，但是部分底物α-选择性相对差一些（Table 3）。

（图片来源：ACS Catalysis）

（图片来源：ACS Catalysis）

基于上述实验结果和文献报道，作者提出了此反应可能的反应机理（Scheme 2A）。对于Table 3中观测到的不同C(sp³)亲电试剂具有不同的区域选择性的结果，一个可能的解释是炔烃的硼-铜化步骤是可逆的。在这种情况下，C(sp³)亲电试剂的性质以及C-C键形成的速度将影响区域选择性。为了验证这一假设，作者进行了控制实验。首先作者利用L1·CuCl与 LiO^t-Bu反应，随后加入B₂pin₂和苯乙炔1j，1小时后可以以70%的核磁产率观察到络合物III的生成。随后在体系中加入端炔1a反应12小时后，可以观察到两种硼铜物种III和III’。上述实验结果可以证明炔烃的硼-铜化步骤是可逆的（Scheme 2B）。接下来作者进行了反应的动力学研究，实验所得的速率规律与所提出的机理一致（Scheme 2C）。为了探索烷基化步骤的反应机理，作者利用三元环底物进行了自由基钟实验（Scheme 2D）。由于产物中三元环并没有开环，表明烷基化步骤中可能并没有涉及自由基中间体。

（图片来源：ACS Catalysis）

总结：

加利福尼亚大学圣地亚哥分校Guy Bertrand、Rodolphe Jazzar课题组与斯克利普斯研究所Keary M. Engle课题组联合报道了一种(CACC)Cu催化端炔的区域选择性碳-硼化反应。此反应可以兼容不同的碳亲电试剂并具有较好的α-选择性。此方法的发展三取代烯基硼化物的合成提供了新的方法和路径。

论文信息：

(CAAC)Copper Catalysis Enables Regioselective Three-Component Carboboration of Terminal Alkynes

Yang Gao, Nana Kim,‡ Skyler D. Mendoza,‡ Sima Yazdani, Andre Faria Vieira, Mingyu Liu, Aaron Kendrick, IV, Douglas B. Grotjahn, Guy Bertrand,* Rodolphe Jazzar,* and Keary M. Engle*

ACS Catalysis DOI: 10.1021/acscatal.2c00614

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