中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)系傅堯教授
有機(jī)含硼化合物可以發(fā)生豐富的碳-硼鍵官能團(tuán)轉(zhuǎn)換, 形成碳-碳鍵或碳-雜鍵, 構(gòu)建重要功能分子骨架, 在生物醫(yī)藥、合成化學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[1]. 在其轉(zhuǎn)化形式中, 碳-硼鍵氧化有特殊的歷史地位與合成價值. 烷基含硼化合物C(sp3)—B鍵氧化為C—O鍵是最早被發(fā)現(xiàn)的硼官能團(tuán)轉(zhuǎn)化模式, 伴隨烯烴氫硼化反應(yīng)的發(fā)展, 已經(jīng)成為教科書收錄的經(jīng)典反應(yīng)[2-3](Scheme 1a). 同樣, 烯基或芳基硼酸酯C(sp2)—B鍵氧化成羰基化合物或酚的方法也得到長足發(fā)展(Scheme 1b)[4]. 相比之下, C(sp)—B鍵氧化過程至今仍是硼化學(xué)研究領(lǐng)域一項空白.
圖式1 C—B鍵氧化反應(yīng)
最近, 湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院趙萬祥課題組在前期有機(jī)含硼化合物合成與轉(zhuǎn)化研究的基礎(chǔ)上[5], 報道了首例C(sp)—B鍵氧化反應(yīng), 以端炔為原料, 炔基硼酸酯為反應(yīng)過程中間產(chǎn)物, 便利合成羧酸、酯和酰胺等(Scheme 1c)[6].
作者提出炔基硼酸酯的氧化過程可能涉及硼酸炔醇酯、烯酮等中間體(Scheme 2). 炔基硼酸酯在氧化條件下發(fā)生炔基B→O遷移生成硼酸炔醇酯, 進(jìn)一步水解形成炔醇, 互變異構(gòu)為關(guān)鍵中間體烯酮, 烯酮親核加成生成目標(biāo)產(chǎn)物. 氧化劑Oxone的選擇是反應(yīng)成功的關(guān)鍵因素: (1)由于存在競爭性的碳-碳三鍵氧化反應(yīng), 底物容易生成1,2-二酮副產(chǎn)物, 并進(jìn)一步氧化成酸酐導(dǎo)致三鍵裂解; (2)炔基硼酸酯與水或醇等親核試劑反應(yīng)過程中, 可能發(fā)生脫硼質(zhì)子化反應(yīng), 生成端炔并被氧化.
圖式2 C(sp)—B鍵氧化反應(yīng)的可能機(jī)理
反應(yīng)具有廣泛的底物適用范圍和官能團(tuán)兼容性(Scheme 3, 1～8). 芳基乙炔和烷基端炔都能有效轉(zhuǎn)化. 親核試劑類型涵蓋了水、伯醇、仲醇、伯胺、仲胺等, 分別可以得到羧酸、酯和酰胺等產(chǎn)物, 展現(xiàn)出該方法的普適性. 反應(yīng)雖然使用Oxone作為氧化劑, 仍然能夠兼容烯基雙鍵、苯并呋喃等氧化敏感官能團(tuán), 烷基鹵素等具有重要合成化學(xué)價值的官能團(tuán)也能保留.
圖式3 底物范圍
該反應(yīng)在藥物分子合成和多肽后期修飾方面具有應(yīng)用潛力, 充分證明了該方法的實用性. 作者使用該反應(yīng)實現(xiàn)了多種氨基酸和多肽的?；揎?/span>, 以高收率得到相應(yīng)的酰胺和肽, 為多肽的合成與修飾提供了高效、便捷的方法(Scheme 3, 8, 9).此外, 作者還展示了該反應(yīng)在丙烯酸類非甾體抗炎藥合成方面的應(yīng)用和ACAT抑制劑(CI-1011)的關(guān)鍵中間體克級制備(Scheme 4).
圖式4 藥物分子合成
總之, 廉價Oxone氧化炔基硼酸酯為合成羧酸、酯和酰胺提供了一種有效且通用的方法. 該方法底物適用范圍廣泛, 官能團(tuán)兼容性優(yōu)良, 能夠應(yīng)用于藥物分子合成和多肽后期修飾. 同時, 作為首例C(sp)—B鍵氧化反應(yīng), 該研究有望為硼化學(xué)和烯酮化學(xué)發(fā)展發(fā)揮作用.
湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院趙萬祥教授課題組
該文發(fā)表在Chin.J.Org.Chem.2020,40(8):2590-2591.
DOI:10.6023/cjoc202000049,
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