붕소의 건설 | (주)카탈리스트

Nature Communications 13권, 기사 번호: 2624(2022) 이 기사 인용

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잘 발달된 탄소-입체 화학과 비교하여, 붕소-입체 화합물의 구성은 여전히 미개발되고 도전적입니다. 여기서, 이전에 파악하기 어려웠던 붕소-입체 화합물의 촉매 거울상 선택적 구성은 거울상 선택적 비대칭 B-H 결합 삽입 반응을 통해 달성되었습니다. 키랄 구리 촉매 하에서 다양한 디아조 화합물과 2-아릴피리딘-보란의 B-H 결합 삽입 반응은 우수한 거울상 선택성을 갖는 붕소-입체 생성 화합물을 제공할 수 있습니다. 더욱이, 이 반응의 합성 유용성은 확장성과 하류 변환에 의해 입증됩니다. DFT 계산은 반응 메커니즘과 입체선택성의 기원에 대한 통찰력을 제공합니다.

붕소는 유기화학에서 중요한 준금속 원소입니다. 붕소는 일반적으로 탄소 입체 중심이 있는 삼배위 키랄 유기 붕소 화합물을 형성하며, 이는 광학 활성 분자에 접근하는 중요한 합성 시약 역할을 합니다1,2,3,4,5. 또한, 삼배위 유기 붕소 화합물은 축 키랄 골격으로 설계될 수도 있으며, CB 결합 축을 포함하는 키랄 유기 붕소 화합물의 비대칭 촉매 제조에 대한 노력이 각각 우리 그룹6 및 Tan & Zhang 그룹7에 의해 달성되었습니다(그림 1A). 3배위 유기 붕소 화합물은 루이스 염기 또는 친핵체로부터 전자를 받아들여 4면체 기하구조를 갖는 4배위 유기 붕소 화합물을 형성할 수 있는 빈 p-오비탈을 가지고 있습니다8,9,10,11,12,13,14,15. 4배위 유기붕소 화합물의 4개의 치환기가 모두 다른 경우, 붕소 원자는 탄소, 인16,17,18,19, 황20,21,22 또는 규소23,24 중심과 유사한 입체 중심이기도 합니다. 실제로 붕소 입체형성 화합물은 천연물25과 물질26,27에서도 발견될 수 있습니다(그림 1B). 붕소-입체 형성 화합물의 중요성에도 불구하고, 이러한 키랄 화합물의 구성을 위한 거울상 선택성 촉매 방법은 파악하기 어렵습니다. 지금까지 He et al.에 의해 보고된 거울상 강화 프로토콜은 단 하나뿐입니다. CuAAC 클릭 화학(그림 1C)을 통해 이아세틸성 사배위 붕소 종의 비대칭화에 의해 달성된 이러한 붕소-입체 화합물을 조달하기 위해(그림 1C)28 이에 대한 다른 알려진 접근법은 키랄 분해 또는 키랄 기질 유도 프로세스로 제한됩니다29,30 ,31,32,33,34,35,36,37,38. 주목할 점은 (탄소, 질소, 황, 인 등과 같은 입체 중심을 나타낼 수 있는 매우 알려진 원자에 비해) 붕소 원자의 크기가 작기 때문에 거울상 선택성 반응 부위가 직접적으로 존재하는 경우 문제가 될 것입니다. 붕소 그 자체. 따라서, 이는 큰 공간을 남겨두고 다양한 구조를 갖는 붕소-입체 화합물의 촉매적 거울상 선택성 합성의 개발을 매우 매력적이면서도 도전적이게 만듭니다.

키랄 유기붕소 화학의 현재 상태. B 자연산물과 물질에 존재하는 붕소입체화합물. C 붕소-입체 생성 화합물의 합성을 위한 비대칭 CuAAC(He et al.). D 붕소-입체 화합물을 향한 촉매 비대칭 BH 삽입(본 연구).

거울상 선택적 비대칭화는 키랄 분자에 접근하기 위해 가장 자주 조사되는 전략 중 하나로 나타났습니다. 알려진 전략과는 달리 붕소 원자에 직접 붕소-입체 중심을 구축하기 위해서는 두 개의 동일한 반응 부위를 갖는 적합하고 안정적인 4배위 유기 붕소 기판이 이 목표 성공의 열쇠입니다. 반면, 카르벤 방향 B-H 결합 삽입 반응은 새로운 CB 결합 생성을 위한 효율적인 접근법을 나타냅니다45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57 . 촉매 과정은 Curran48과 Zhou & Zhu49에 의해 개척되었으며, 후자의 두 사람은 포스핀-보란 부가물(M2HP·BH3)의 B-H 결합에 최초의 비대칭 카르벤 삽입을 달성했습니다. 가장 주목할 만한 것은 대상 제품이 두 개의 동일한 BH 결합을 포함하는 안정적인 4배위 유기보란이며, 이는 우리의 요구 사항을 완벽하게 충족하고 우리의 목적에 이상적인 출발 물질이 될 수 있다는 것입니다. 지식에 기초하여, 우리는 디아조 화합물과 함께 이러한 사배위 보란(L·BH2R)의 금속 촉매 거울상 선택적 비대칭 BH 결합 삽입이 원하는 거울상 입체 생성 화합물(L·B*HRR')을 붕소 원자에 직접 렌더링할 수 있다고 상상합니다. . 그러나 이 화학은 몇 가지 주요 과제에 직면하게 됩니다. (1) 현재 BH 결합 삽입 반응은 주로 4배위 보란(L·BH3)의 첫 번째 BH 결합에서 발생하며, 4배위 보란(L·BH2R)의 두 번째 BH 결합은 상대적으로 불활성이며 거의 조사되지 않았습니다. (2) 알려진 4배위 유기브레인(L·BH2R)은 선형이고 불안정한 특성을 갖고 있으므로 4배위 보란 기질에 적합한 골격을 선택하는 것이 가설의 성공을 위해 필수적입니다. (3) 우리가 아는 한, BX(X = C, H, O, N, P) 결합이 붕소-입체 화합물의 구성에 직접적으로 관여한다는 이전 보고는 없습니다. 우리의 이전 보고서에서 영감을 받아, N 함유 리간드를 가진 고리형 4배위 붕소는 견고한 지지체를 제공하여 거울상 강화 붕소 입체 형성 화합물의 제조 가능성을 향상시킬 것입니다.

20:1) (entries 1-6, Fig. 6). Further solvent screening indicated that the best reaction efficiency was endowed by DCE (entries 6-8, Fig. 6). It should be noted that this reaction was diastereoselective even in the absence of chiral ligand (entry 9, Fig. 6), however, the ratio of the two diastereomers are only 2:1, with the help of chiral ligand, both enantioselectivity and diastereoselectivity are dramatically improved (entry 2, Fig. 6). Interestingly, the diastereomers of this reaction were isolable. And the absolute configuration of 5a was unambiguously assigned by X-ray crystallographic analysis (CCDC 2104867)./p>20:1 vs 3.3:1). In general, a series of 7-substituted 2-phenylpyridine-boranes 1 reacted smoothly with ethyl α-diazophenylacetate (4a), the corresponding enantioenriched boron-stereogenic compounds 5b, 5d-5l were procured in good to excellent yields and enantioselectivities as well as excellent diastereoselectivities (dr > 20:1). For example, a variety of halogen substituents were tolerated well, all yielding the target boron-stereogenic molecules 5b, 5d-5k in both excellent enantioselectivities (93-99% ee) and diastereoselectivities (>20:1 dr), no matter they were mono- or disubstituted ones. The methyl (5 g, 5k and 5 m) and trifluoromethoxy (5 l) groups substituted 2-phenylpyridine-boranes all participated efficiently in this process, only compound 5 m rendered with a relative poor dr value (6.5:1). To our delight, 2-heteroarylpyridine-boranes were also good substrates for this enantioselective desymmetric B–H bond insertion reaction, boron-stereogenic products 5n and 5o were obtained in good yields with good diastereoselectivities and excellent enantioselectivities. The introduction of substituent at the 1 position of pyridine ring had minimal influence on the reactivity and enantioselectivity of this transformation, however, it lowered the diastereoselectivity (5p, 91% ee vs 3:1 dr). Next, the scope of α-diazoarylacetates 4 was investigated. Changing the ester moiety of α-diazoarylacetates to methyl, benzyl, tert-butyl and phenyl did not change the excellent outcomes, they were all good candidates to deliver the corresponding product 5q-5t in excellent enantioselectivities and diastereoselectivities. Both electron-rich (5u-5y) and electron-poor (5z, 5aa) groups, as well as halogens (5ab-5ad) on the benzene ring of α-diazoarylacetates underwent this enantioselective desymmetric B–H bond insertion reaction with moderate to excellent enantioselectivities and excellent diastereoselectivites. Moreover, α-diazo 2-naphthylacetates (5ae) was also compatible to this reaction./p>