【有机】Angew:二级硼烷基铜的不对称共轭加成反应
有机金属试剂的不对称共轭加成反应(Michael加成)可以高效构建手性碳中心。一般来说,反应需要手性催化剂来催化当量的有机金属试剂以进行不对称加成(Scheme 1A, a)。尽管这类反应由来已久,但是手性二级烷基金属物种对Michael受体进行加成生成两个相邻手性碳的报道却较少。在前人的工作中,这种类型的反应主要依赖于以下过程来实现:1)手性有机Li试剂的手性保持迁移过程;2)当量手性辅基诱导的不对称加成(Scheme 1A, b)。
催化不对称串联反应可以由简单易得的原料出发,一步构建复杂分子,在这类串联反应的发展中,精准地控制反应的化学选择性是反应成功的关键。最近几十年中,CuH催化的不对称氢化官能团化反应得到了极大的发展,其可由不饱和化合物与相应亲电试剂出发,高效合成手性分子,这种反应避免了使用当量的有机金属试剂。其中,韩国成均馆大学的Jaesook Yun课题组及其他课题组报道了CuH催化的烯基硼酸酯参与的不对称氢化官能团化反应,可用于合成手性有机硼化合物。最近,JaesookYun课题组报道了一级硼烷基-铜物种的不对称加成反应,但反应范围仅限于1,1-二硼甲烷化合物,对于1,1-二硼乙烷化合物却不适用。本文中Jaesook Yun课题组设想由烯基硼酸酯出发,经CuH催化的氢铜化过程产生二级硼烷基-铜物种,从而与Michael受体进行不对称加成反应,可用于合成具有两个连续手性中心的手性烷基硼化合物。这个设想成功的关键在于:1)CuH更倾向于与烯基硼酸酯进行氢铜化过程,而不与Michael受体反应;2)二级硼烷基-铜物种对Michael受体有着足够的加成活性。作者的设想如Scheme 1B所示:首先CuH与烯基硼酸酯反应生成二级硼烷基-铜物种(II), 二级硼烷基-铜物种与Michael受体进行不对称加成反应,并在硅烷作用下再生CuH物种。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上(DOI: 10.1002/anie.202014425)。
(来源:Angew. Chem. Int. Ed.)
首先,作者采用烯基硼酸频那醇酯1a与亚苄基马来酸二乙酯2a为模板底物进行条件优化(Table 1)。通过对配体、硼取代基等反应条件的优化,作者确立了反应最优条件为:醋酸铜为金属盐、L3为配体、叔丁醇锂为碱、四甲基二硅烷为硅烷、四氢呋喃为溶剂,底物在40 ℃下反应12 h,最终可以86%的收率、95:5的dr值与95:5的er值得到目标产物。
(来源:Angew. Chem. Int. Ed.)
确定最优条件后,作者对反应的一般性进行了考察(Table 2)。首先是对烯基硼酸酯化合物的底物范围进行了拓展。通过最优条件,作者高收率、高对映选择性地合成了具有连续手性中心的手性烷基硼化合物,将反应扩大至2 mmol时也能以相似收率得到最终产物。在α,β-不饱和二酯化合物中,取代基的电性对于反应并没有明显的影响,噻吩、呋喃、吲哚等杂环也不会影响反应进行。另外,一级烷基取代的二酯化合物也能以良好的收率得到相应产物,但是β位有环己基取代时,反应收率较低。值得一提的是,反应具有良好的1,4-选择性。对于反应性较差的硼取代内烯底物,通过反应体系也可以得到目标产物。但是反应体系对于α,β-不饱和单酯、α,β-不饱和酮等其他不饱和化合物没有反应性。
(来源:Angew. Chem. Int. Ed.)
为了说明反应的实用性,作者对产物进行了后续转化(Scheme 2),包括:1)将Bdan氧化为羟基;2)水解脱羧;3)将Bdan转化为烯基;4)将Bdan转化为芳基。此外,作者还应用此体系实现了天然产物phaseolinic acid的合成。
(来源:Angew. Chem. Int. Ed.)
小结:Jaesook Yun课题组报道了CuH催化的不对称还原-共轭加成反应,反应具有良好的化学选择性与立体选择性,可用于合成具有两个连续手性中心的手性烷基硼化合物。