一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法

chem 有机方法 6.2K+ 0

硼酸酯在有机合成中应用十分广泛,是构建碳碳键最常用的一种方法。目前实验室制备硼酸酯最常用的方法是钯催化的Suzuki-Miyaura反应,有些时候常规的偶联条件并不能解决问题,从而迫使我们不得不更改路线,甚至放弃部分化合物的合成。

文献(J. Org. Chem. 2021, 86, 1, 103-109doi.org/10.1021/ acs.joc. 0c 01758)报道了一个对现有反应条件改进的方法,作用使用亲油性碱(: 2-乙基己酸钾/2-KEH),在温和条件下(35°C),钯催化剂用量仅0.5mol%,底物在2h内即可完全转化,且收率都很可观。文中指出羧酸阴离子会对Pd的循环催化进行抑制,这也就是常规条件有时需要高温及反应时间长的原因,而2-乙基己酸根对催化剂的抑制作用非常非常小,这也是该文献的重点所在。以下表格及图片均来自该文献。

文献条件的摸索:作者通过对碱、反应溶剂、催化剂、反应温度及反应时间进行考察,最终筛选出最优的反应条件。由于作者做了大量的工作,这里只部分介绍与合成硼酸酯有关的一些内容。

条件筛选的模板反应如下图

一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法  第1张

其中IPAC是乙酸异丙酯

首先作者对碱进行了筛选,结果如下表

一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法  第2张

从表格中可以看出醋酸钾为碱时反应效果最好,DBU,TEAKSAc为碱时反应效果最差,底物几乎不反应;条目1,6 to 10对比这些碱的反应效果可以发现:在都为钾盐的情况下,只有只有碱中酸根为乙酸根时,反应效果是最好的;这也间接表明传统方法用醋酸钾为碱也是经过摸索的。

接着作者固定碱中酸根离子都为乙酸根,对碱中阳离子类型进行考察,结果如下表

一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法  第3张

条目1 to 6可以看出在酸根离子都为乙酸根时,碱中阳离子类型对反应的影响很大,K+NMe4+反应效果最好;条目7 to 11作者又对反应效果好的碱进行反应温度考察,在55度时K+,NMe4+Cs+三种类型的碱反应效果差不多,并没有哪一种碱具有绝对优势;在35度时反应效果明显差别很大,具体结论还需要与下面表格对比后才能给出。

接着作者又固定了阳离子为K+,对酸根类型进行考察,结果如下表

一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法  第4张

通过该表格与上面表格对比,综合考虑下,确定反应温度为35度,反应所用碱为2-乙基己酸钾/2-KEH(cas:3164-85-0,价格便宜)。通过以上两个表格可以表明亲油性的羧酸根与中等硬度的阳离子都对反应有促进作用,排序大致为(Cs ∼ NMe4 >K > Na)。

确定了反应温度及碱后,作者又对反应溶剂进行了考察,如下表

一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法  第5张

从上表中可以看出,在综合考虑反应温度,反应时间及产率(转化率)后,IPAC具有绝对优势,反应溶剂确定为IPAC(乙酸异丙酯)。

最后作者又对催化剂类型进行了考察,如下表

一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法  第6张

确定催化剂(Xphos)(allyl)PdCl为最优催化剂。

反应条件筛选出来,作者考察了该条件的普适性,卤代(碘,溴,氯)芳环反应效果都很好;并且对于脂肪族,烯丙位及杂环芳环都有很好的普适性。如下表

一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法  第7张

一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法  第8张

一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法  第9张

一种高效且温和制备芳基硼酸酯的方法  第10张

反应操作:Aryl halide (21.7mmol), B2Pin2(1.2 eq), 2-KEH (2.2 eq), and Xphos (0.005 eq) are charged into the vessel and dissolvedwith IPAC (5.2 L/mol of ArX). Under N2 atmosphere, the mixture washeated up to 35 °C (oil bath), and then, (Xphos)(Allyl)PdCl (0.005 eq) wasadded. The reaction was stirred until full conversion. Then, the organic phasewas washed 3-4 times with aqueous NaHCO3 5% aq solution (5.2 L/moleach wash).

(Xphos)(Allyl)PdCl催化剂的制备方法:The general procedure was followed using 858mg (2.36mmol) of [(allyl)PdCl]2,2.26g (4.74 mmol) of XPhos, and 5 mL of anhydrous THF with a stir time of 3h. The product was precipitated by the addition of 10 mL of pentane to give 3.04g (4.62mmol, 97%) of the title compound as a light yellow solid. Productcontains ~5 mol % of THF.(参考文献DOI: 10.1021/acs.joc.5b0100)

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