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新闻
铱催化的8-芳基喹啉选择性硼基化 2022-02-22
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#Thieme未来星计划荣誉推出有机化学专题,我们将与未来星计划的小伙伴们持续推荐解读相关的论文与研究,欢迎关注。同时,欢迎感兴趣的小伙伴加入我们。

本期推荐 & 解读  BY

朱雨欣 | 中科院上海有机所

↓ 有机化学专题丨01

喹啉结构广泛存在于药物分子与生物活性分子中,在许多领域例如电子产品和染料中具有广泛应用。因此,发展官能化喹啉的高效合成方法值得化学家的关注与研究。传统的合成方法基于以相应的苯胺为起始原料的转化,然而由于步骤冗长、条件苛刻以及总收率低等特点使其应用受限。近年来,C-H活化研究的快速发展使之成为解决这一问题的可能策略。

Special topic

Bond Activation – in Honor of Prof. Shinji Murai

Iridium-Catalyzed Site-Selective Borylation of 8-Arylquinolines

M. Md M. Hassan et al.

Synthesis 2021; 53(18): 3333-3342
DOI: 10.1055/a-1506-3884

其中,Ir催化的C-H键硼基化反应条件温和,官能团兼容性好,后续转化多样,被认为具有成为芳环或杂芳环官能化通用方法的潜力。例如,Ishiyama、Miyaura、Hartwig等人发展的吲哚C3位的区域选择性活化(图1 Scheme 1A);Sawamura和Marder报道的以硅胶-SMAP为配体的吲哚C8位的硼基化(图1 Scheme 1B)。

2005年,Liu课题组报道了8-苯基喹啉与Ir的六元螯合化合物(图 1 Scheme 2)。 受这一工作的启发,Chattopadhyay课题组认为,合适的配体可以使8-苯基喹啉中的N与Ir催化剂配位后,对其中的苯基进行区域选择性的C-H键活化,从而实现官能化,并基于此设想报道了相关工作(图 1 Scheme 1C)。

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图1 | 研究背景与本次工作

首先,他们对配体骨架进行了筛选。由配体L1~L3在选择性上的缺乏可以推测,强的共配位作用使空间位阻导向与喹啉的配位导向发生竞争,导致了这一结果。而应用配体L4,反应的区域选择性正如所料有了极大的提升。随后,他们以此为思路对配体结构进行了修饰与优化,得到了能够实现近乎单一区域选择性的配体L8(图 2)。

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图2 | 配体筛选

在最佳条件下,作者应用L8拓展了底物范围,合成了一系列8-苯基喹啉衍生物。这一反应体系可以兼容包括卤原子、氰基、芳基等取代基,均能以优秀及以上收率得到相应产物(图 3)。

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图3 | 底物拓展

此外,作者利用硼谱表征了产物2a,其化学位移值为8.7 ppm,表明了B与N之间存在较强的配位作用,这一相互作用也使其表现出离子化合物的性质以及强荧光吸收。值得一提的是,产物2r中的硼化学位移值约31 ppm,作者推测可能的原因是空间位阻导致的旋转受阻使B与N之间缺乏配位作用(图 4)。

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图4 | N-B配位作用表征

进一步的克级规模实验以及官能化研究表明了该方法潜在的应用价值,后者包含卤化、叠氮化氨基化和各类偶联反应等转化。值得注意的是,后续的衍生化均可以原位(in situ)进行,在合成中具有步骤经济性(图 5)。

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图5 | 克级规模实验和官能化研究

总结与评述


Chattopadhyay课题组设计并发展了一类铱催化的8-苯基喹啉的硼基化方法,以喹啉结构中的N进行邻位的配位导向,使这一转化具有高区域选择性。此外,该反应官能团兼容性好,配体高效易得,所得的硼基化产物能够以一锅法实现多种官能化。

美中不足在于总体收率不能满足合成应用中的期望;另外这一导向模型带来高选择性的同时也使底物结构略有局限。然而此导向模式仍具有参考价值,可以为C-H键活化的发展提供启发与思考。

Synthesis

3.157  ↑18%

Impact Factor 2020

本刊为国际性论文全文期刊,致力于推动合成化学科学的发展。它涵盖了所有涉及合成有机化学领域,包括催化、有机金属、医药、生物学和光化学,也包括其他相关学科。SYNTHESIS上的内容翔实地记载了实验流程,完整地描述了所有重要新产品,提供了可靠的研究成果和科学原始数据。

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