烷基硼酸酯是一種通用的合成中間體，因為它們?nèi)菀淄ㄟ^與鹵化物的轉(zhuǎn)化而得到不同的碳鏈的部分，也具有一定的穩(wěn)定性。因此，它們在復(fù)雜分子的合成中發(fā)揮著越來越重要的作用。在各種制備烷基硼酸酯的方法中，Matteson增碳反應(yīng)是一種獨特的方法，因為它提供了一種可控制策略，將簡單的硼酸酯轉(zhuǎn)化為更復(fù)雜的。在典型的Matteson反應(yīng)(Scheme 1a)中，具有α離去基的碳負離子，在低溫下進攻親電性硼中心，形成相對穩(wěn)定的硼酸中間體，而在高溫下，硼酸鹽上的碳取代基經(jīng)過1,2-遷移，通過“背面”進攻取代離去基。整個過程可以看作是硼酸鹽C-B鍵上碳的插入反應(yīng)。
來自美國芝加哥大學(xué)的董廣彬教授團隊設(shè)想是否可以將類似卡賓插入到雜原子?硼鍵中，如N?B鍵(Scheme 1b)。這種 “氮雜-Matteson”反應(yīng)將提供一種快速、模塊化的方法來得到硼取代的烷基胺，從而為衍生或制備官能化的含氮分子提供了一條新的途徑。因此作者報道了一步合成各種α和β硼取代叔胺的的例子(Scheme 1c)。
首先作者以氨基硼烷1a作為模板底物進行了條件篩選，通過CH2Br2和nBuLi原位生成類卡賓CH2BrLi與1a反應(yīng)再加入ZnCl2可以以86%的產(chǎn)率的得到產(chǎn)物2a(entry 1)，當(dāng)使用其他類卡賓前體時產(chǎn)率都會明顯下降(entry 2-4)。使用MgBr2替代或不用ZnCl2時，仍然可以形成所需的產(chǎn)物，但產(chǎn)率較低(entry 5-6)。增加或減少ZnCl2的當(dāng)量并不能得到更高的產(chǎn)率。
在優(yōu)化的條件下，作者研究了底物的范圍。具有不同電子性質(zhì)或取代基的(3a?3l)的芳基都是可以反應(yīng)的。在最佳反應(yīng)條件下，氟(3d)、氯(3e，f)、溴(3g)、縮醛(3u)、縮酮(3ai)、烷基和芳基醚(3h和3i)、硅醚(3al)和酯(3aj)等官能團是相容的。雜環(huán)，如吲哚(3m)、噻吩(3n)和呋喃(3o)，以及多芳環(huán)(3p)和萘(3q和3r)都能夠進行反應(yīng)。除了簡單的烷基外，芐基(3t?3w)和烯丙基(3x和3y)也是合適的取代基。當(dāng)采用體積較大的取代基(3z和3aa)時，產(chǎn)率較低。環(huán)胺，如吲哚(3ab)和四氫喹啉(3ac)也是活性底物。有趣的是，咔唑(3ad)、吲哚(3ae)和二苯胺(3af)底物也能夠進行反應(yīng)，更富電子的N，N-二芳胺底物(3ag和3ah)更有利于雙亞甲基插入。這種氮雜Matteson反應(yīng)也可以用于修飾復(fù)雜的生物活性分子，(3ai-3ao)以中到好的產(chǎn)率得到了所需的產(chǎn)物。
之后作者又對2t底物進行了轉(zhuǎn)化，烷基硼酸酯2t可以經(jīng)過常規(guī)的Matteson增碳反應(yīng)，在氧化后得到γ-氨基醇5，并通過suzuki偶聯(lián)芳基得到產(chǎn)物6。用Morken的胺化方法將C?B鍵轉(zhuǎn)化為C?N鍵，得到1，2-二胺7。最后，通過轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的三氟硼酸鹽8。
除了簡單的亞甲基外，在相似的條件下，作者使用二溴甲烷取代的卡賓也可以兩次結(jié)合到N?B鍵上，從而得到具有鄰近立體中心的產(chǎn)物。從而生成了二次插入產(chǎn)物（9a-9f），吲哚底物則得到了單插入產(chǎn)物11。
作者發(fā)現(xiàn)使用MgBr2代替ZnCl2時可以得到單次插入的產(chǎn)物12，通過進一步的偶聯(lián)得到穩(wěn)定產(chǎn)物13。各類烷基芳基二級胺都能以中等的收率得到對應(yīng)的產(chǎn)物。
此外作者還通過控制不同類型的類卡賓實現(xiàn)了N-B鍵的選擇性順序插入反應(yīng)，該方法可以得到不同類型的β-氨基硼酸酯。
作者認為該反應(yīng)的機理為，首先底物1在CH2BrLi的作用下生成硼酸鹽中間體A1，之后通過N-1,2遷移得到硼酸酯12再在另外一分子CH2BrLi的作用下形成更穩(wěn)定的硼酸鹽A2之后通過C-1,2-遷移，得到雙插入產(chǎn)物2。如果胺部分相對缺電子或氮電子更離域(如吲哚底物)，那么A1在?78°C會更穩(wěn)定，因此有利于單插入產(chǎn)物12。
10.1021/jacs.1c06186
