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异丙基硼酸在有机合成中有哪些应用? 1

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引言:

异丙基硼酸在有机合成中广泛应用,其作为重要的有机硼试剂,能够有效地参与偶联反应、还原反应和不对称催化等多种反应,为复杂分子的构建提供了可靠的手段和选择性。


简述:

异丙基硼酸,英文名称:Isopropylboronic acid,CAS:80041-89-0,分子式:C3H9BO2,外观与性状:白色片状,密度:0.921 g/cm3,折射率:1.385,熔点95-100 ℃ (lit.)。


在有机合成中的应用

1. 优势

异丙基硼酸中独特的异丙基结构赋予了它一系列优良特性:

1)稳定性高

相比其他硼酸衍生物,异丙基硼酸对原脱硼化反应更稳定,避免了偶联效率下降的副反应。


2)溶解性好

在多种有机溶剂中均表现出良好的溶解性,易于操作和加入反应体系。


在有机合成领域,异丙基硼酸扮演着多面手的角色。它能够与各种化合物发生反应,形成重要的碳碳键,为构建复杂的具有特定功能的有机分子奠定基础。


2. 应用

2.1 Suzuki-Miyaura反应

将芳基或乙烯基卤化物与异丙基硼酸偶联,在钯等金属催化剂的帮助下形成碳碳键。

1)应用举例

冷延国等人报道了一种合成4-氟-5-异丙基-2-甲氧基苯硼酸的方法。从间氟苯甲醚出发,与碘反应发生碘化,接着与异丙基硼酸进行催化偶联,最后在TEMPLi或TEMPMgCl条件下选择性去质子/硼化,水解后得到产物。


2)反应机理研究

章雨桐等人采用密度泛函理论 (DFT) 计算,研究了钯催化2-溴-1,3,5-三甲基苯和异丙基硼酸发生Suzuki-Miyaura偶联反应的机理,并考察了催化剂中的膦配体对产物选择性的影响.计算结果表明,反应机理主要包含3个步骤,涉及氧化加成、转金属化和还原消除.与没有碱基和水参与的反应相比,转金属化步骤在K3PO4和水的辅助下更容易发生。根据Shaik等提出的能量跨度模型,5c是反应的决速中间体,还原消除步骤中生成产物的过渡态是反应的决速过渡态,并决定了反应产物的选择性。此偶联反应能够生成3种产物,理论计算表明,product-1是主要产物,product-2和product-3是次要产物,这与实验的数据是一致的.进一步计算表明,采用大配体钯催化剂可以抑制异构化和还原副反应,有利于生成期待的产物product-1。

钯催化2-溴-1,3,5-三甲基苯和异丙基硼酸发生SuzukiMiyaura偶联反应可能的机理如下:

C–Br氧化加成得到了中间产物A.接下来的转金属化通过一个四元环的过渡态生成了中间产物B,最终经历还原消除得到了实验观察到的偶联产物。


2.2 Negishi反应

利用钯催化剂将烷基或烯基卤化物与异丙基硼酸偶联,拓展了有机合成的范围。


2.3 Hiyama反应

Negishi偶联类似,但使用不同的金属催化剂体系,实现芳基或乙烯基卤化物与异丙基硼酸的偶联。


参考:

[1] 章雨桐,曹梦娜,戈光琼,等. 钯催化2-溴-1,3,5-三甲基苯和异丙基硼酸Suzuki-Miyaura偶联反应中配体对产物选择性调控的理论研究[J]. 中国科学(化学),2019,49(2):380-390. DOI:10.1360/N032015-00115.

[2] 沧州普瑞东方科技有限公司. 一种合成4-氟-5-异丙基-2-甲氧基苯硼酸的方法. 2016-06-15.

[3]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3703777/

[4]https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja300236k

[5]https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/

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