4039-32-1/華東理工大學(xué)曹松教授課題組：LiHMDS促進(jìn)下鈀或鐵催化芳基氟化物的脫氟硼化反應(yīng)

導(dǎo)語(yǔ)

斷裂、活化并官能團(tuán)化不同含氟化合物（含氟芳烴、含氟烯烴、含氟烷烴）的碳氟鍵是氟化學(xué)、有機(jī)合成以及有機(jī)金屬化學(xué)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。近二十年來(lái)的研究結(jié)果表明，碳氟鍵在不同鄰近基團(tuán)的影響下或在不同的反應(yīng)條件下，有時(shí)表現(xiàn)出很難斷裂，有時(shí)又很容易受到進(jìn)攻，呈現(xiàn)出反應(yīng)的多樣性和復(fù)雜性。正是碳氟鍵這種特異性和不確定性，使得碳氟鍵的斷裂成為有機(jī)合成中具有挑戰(zhàn)意義的課題。研究人員希望利用碳氟鍵斷裂和活化發(fā)現(xiàn)更多的新反應(yīng)，合成出結(jié)構(gòu)多樣的有機(jī)小分子。近日，華東理工大學(xué)曹松教授課題組報(bào)道了LiHMDS促進(jìn)下鈀或鐵催化芳基氟的脫氟硼化反應(yīng)（Scheme 1），相關(guān)成果發(fā)表于Org. Lett.（DOI: 10.1021/acs.orglett.8b02228）。

前沿科研成果

LiHMDS促進(jìn)下鈀或鐵催化芳基氟化物碳氟鍵的脫氟硼化反應(yīng)

硼酸頻哪醇酯（ArBpin或者RBpin）具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、顯著的官能團(tuán)容忍性和出色的官能團(tuán)轉(zhuǎn)換能力，其在Suzuki−Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)中能表現(xiàn)出強(qiáng)大的反應(yīng)性能，所以該類化合物在藥物、材料中應(yīng)用廣泛。近幾年，有機(jī)硼酸酯的合成成為有機(jī)合成的前沿研究領(lǐng)域。一般而言，鹵代芳烴（碘代、溴代、氯代芳烴）與雙聯(lián)頻哪醇硼酸酯（B2pin2）在過(guò)渡金屬催化下的硼化反應(yīng)是合成芳基硼酸酯的有效方法，而氟代芳烴不是硼化反應(yīng)合適的底物。近幾年來(lái)，已有文獻(xiàn)報(bào)道用鎳、銅、銠催化劑進(jìn)行芳基氟和多氟苯的脫氟硼化反應(yīng)。

首先，作者以對(duì)苯基氟苯（1a）與B2pin2為底物對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行篩選（Table 1）。結(jié)果表明，以甲苯為溶劑，2 mol% Pd2dba3為催化劑，2.0當(dāng)量LiHMDS作為堿，反應(yīng)溫度為80 ℃，將1a與1.5當(dāng)量的B2pin2在氬氣保護(hù)下反應(yīng)12 h，反應(yīng)收率最高（entry 20）。

作者在篩選出最優(yōu)反應(yīng)條件后，對(duì)芳基氟底物的普適性進(jìn)行了考察（Scheme 2）。含有供電子基團(tuán)（如甲氧基、氨基）的芳基氟和中等吸電子基團(tuán)的芳基氟（如羰基）都能以較好的收率獲得硼化產(chǎn)物。該反應(yīng)對(duì)氨基、羰基、三氟甲基、烷氧基以及硼基均表現(xiàn)出較好的兼容性。伯胺、仲胺和羰基與反應(yīng)條件也能兼容，為進(jìn)一步官能團(tuán)衍生化提供了可能，這一優(yōu)點(diǎn)在其它芳基氟的脫氟硼化反應(yīng)中未見(jiàn)報(bào)道。

接著，為了驗(yàn)證該反應(yīng)的實(shí)用性，作者在最優(yōu)條件下，對(duì)1-萘氟（1j）的脫氟硼化反應(yīng)進(jìn)行了克級(jí)放大。令人高興的是，1 mol% Pd2dba3即可使反應(yīng)順利進(jìn)行，并以中等收率得到目標(biāo)化合物。

鐵催化劑具有價(jià)廉易得、低毒環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)一步拓展過(guò)渡金屬催化碳氟鍵的脫氟硼化反應(yīng)，作者初步研究了鐵催化芳基氟的脫氟硼化反應(yīng)，經(jīng)過(guò)對(duì)催化劑、溶劑、堿、添加劑等反應(yīng)因素的考察后，發(fā)現(xiàn)在FeCl2/LiHMDS/toluene/HMPA反應(yīng)體系中，芳烴氟的脫氟硼化反應(yīng)能夠順利進(jìn)行。但遺憾的是，該方法的底物拓展性和官能團(tuán)兼容性還有待提高 。

最后，作者對(duì)鈀催化芳基氟的脫氟硼化反應(yīng)提出了可能的反應(yīng)機(jī)理。強(qiáng)堿LiHMDS在反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用，它可以活化硼酸酯的B–B鍵。該反應(yīng)經(jīng)歷了零價(jià)鈀對(duì)碳氟鍵的氧化加成、絡(luò)合物L(fēng)ArPd(II)F與二硼烷的Lewis加合物的轉(zhuǎn)金屬化反應(yīng)、鈀絡(luò)合物還原消除反應(yīng)。

另外，2017年，曹松教授課題組還報(bào)道了銅催化下偕二氟烯烴與B2pin2的反應(yīng)，得到一系列Z式單氟烯基硼酸酯（Scheme 6）。為了驗(yàn)證結(jié)構(gòu)新穎的Z式單氟烯基硼酸酯的應(yīng)用性，作者利用硼酸酯基團(tuán)卓越的反應(yīng)性能衍生出各種立體異構(gòu)的單氟烯烴（Scheme 7）。該工作發(fā)表于Org. Lett.(DOI: 10.1021/acs.orglett.7b01430)。

鈀或鐵催化的芳基氟的硼化反應(yīng)的工作由博士生趙祥虎完成，銅催化下偕二氟烯烴的硼化反應(yīng)由博士生張娟完成（張娟現(xiàn)為重慶大學(xué)博士后）。

關(guān)于人物與科研

在科技元素在經(jīng)濟(jì)生活中日益受到重視的今天，中國(guó)迎來(lái)了“科學(xué)技術(shù)爆發(fā)的節(jié)點(diǎn)”?？萍歼M(jìn)步的背后是無(wú)數(shù)科學(xué)家的耕耘。在化學(xué)領(lǐng)域，在追求創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的大背景下，國(guó)際合作加強(qiáng)，學(xué)成歸國(guó)人員在研發(fā)領(lǐng)域的影響日益突出，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出眾多非常優(yōu)秀的課題組。為此，CBG資訊采取1+X報(bào)道機(jī)制，CBG資訊、ChemBeanGo APP、ChemBeanGo官方微博、CBG微信訂閱號(hào)等平臺(tái)合力推出“人物與科研”欄目，走近國(guó)內(nèi)頗具代表性的課題組，關(guān)注他們的研究，傾聽(tīng)他們的故事，記錄他們的風(fēng)采，發(fā)掘他們的科研精神。

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