Construcción de boro | Catalizador Co., Ltd

Nature Communications volumen 13, número de artículo: 2624 (2022) Citar este artículo

6051 Accesos

9 citas

2 altmétrico

Detalles de métricas

En comparación con la química estereogénica del carbono, bien desarrollada, la construcción de compuestos estereogénicos del boro sigue sin desarrollarse y es un desafío. En este caso, la construcción enantioselectiva catalítica previamente difícil de alcanzar de compuestos estereogénicos de boro se ha logrado mediante una reacción de inserción de enlaces B-H enantioselectiva y desimétrica. La reacción de inserción de enlaces B-H de 2-arilpiridina-boranos con compuestos diazo versátiles bajo un catalizador de cobre quiral puede producir compuestos estereogénicos de boro con una enantioselectividad de buena a excelente. Además, la utilidad sintética de esta reacción queda demostrada por la escalabilidad y las transformaciones posteriores. Los cálculos de DFT proporcionan información sobre el mecanismo de reacción y el origen de la estereoselectividad.

El boro es un elemento metaloide importante en la química orgánica. El boro normalmente forma compuestos organoboro quirales tricoordinados con centros estereogénicos de carbono, que sirven como importantes reactivos sintéticos para acceder a moléculas ópticamente activas1,2,3,4,5. Además, los compuestos de organoboro tricoordinados también se pueden diseñar como estructuras quirales axiales; nuestro grupo 6 y el grupo 7 de Tan y Zhang han logrado esfuerzos para la preparación catalítica asimétrica de compuestos de organoboro quirales que llevan el eje del enlace CB, respectivamente (Fig. 1A). Los compuestos de organoboro tricoordinados tienen un orbital p vacío que puede aceptar electrones de bases de Lewis o nucleófilos para formar compuestos de organoboro tetracoordinados con una geometría tetraédrica8,9,10,11,12,13,14,15. Si los cuatro sustituyentes de los compuestos organoboro tetracoordinados son todos diferentes, el átomo de boro también es un centro estereogénico similar al centro de carbono, fosfina16,17,18,19, azufre20,21,22 o silicio23,24. De hecho, los compuestos estereogénicos de boro también se pueden encontrar en productos naturales25 y materiales26,27 (Fig. 1B). A pesar de la importancia de los compuestos estereogénicos de boro, los métodos catalíticos enantioselectivos para la construcción de tales compuestos quirales son difíciles de alcanzar; hasta el momento, solo existe un protocolo enantioenriquecido informado por He et al. Para obtener dichos compuestos estereogénicos de boro, lo que se logró mediante la desimetrización de especies de boro tetracoordinadas diacetilativas mediante una química de clic de CuAAC (Fig. 1C)28, los otros enfoques conocidos para ellos se limitan a la resolución quiral o a los procesos inducidos por sustratos quirales29,30. ,31,32,33,34,35,36,37,38. Es de destacar que, debido al pequeño tamaño del átomo de boro (en comparación con átomos muy conocidos que podrían revelar centros estereogénicos, como carbono, nitrógeno, azufre, fósforo, etc.), será un desafío si el sitio de reacción enantioselectiva estuviera directamente en el boro mismo. Por lo tanto, deja un gran espacio y hace que el desarrollo de la síntesis catalítica enantioselectiva de compuestos estereogénicos de boro con diversas estructuras se vuelva extremadamente atractivo pero también desafiante.

Un estado actual de la química de organoboro quiral. B Compuestos estereogénicos de boro en productos y materiales naturales. C CuAAC asimétrico para la síntesis de compuestos estereogénicos de boro (He et al.). D Inserción catalítica desimétrica de BH hacia compuestos estereogénicos de boro (este trabajo).

La desimetrización enantioselectiva se ha convertido en una de las estrategias investigadas con más frecuencia para acceder a moléculas quirales39,40,41,42,43,44. Para construir el centro estereogénico de boro directamente sobre el átomo de boro, lo cual era distinto de la estrategia conocida, la clave para lograr este objetivo es un sustrato de organoboro tetracoordinado adecuado y estable con dos sitios de reacción idénticos. Por otro lado, la reacción de inserción del enlace B-H dirigida por carbeno representa un enfoque eficiente para la construcción de nuevos enlaces CB45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57 . El proceso catalítico fue iniciado por Curran48 y Zhou & Zhu49, y los dos últimos lograron la primera inserción asimétrica de carbeno en los enlaces B − H de los aductos de fosfino-borano (M2HP•BH3). Lo más notable es que los productos objetivo son organoboranos tetracoordinados estables que tienen dos enlaces BH iguales, que cumplen perfectamente con nuestros requisitos y podrían servir como material de partida ideal para nuestro propósito. Basándonos en el conocimiento, imaginamos que una inserción de enlaces BH desimétricos enantioselectivos catalizados por metales de tales boranos tetracoordinados (L•BH2R) con compuestos diazo podría generar los compuestos estereogénicos de boro enantioenriquecidos deseados (L•B*HRR') directamente en el átomo de boro. . Sin embargo, esta química enfrentaría algunos desafíos importantes: (1) La actual reacción de inserción del enlace BH ocurre principalmente en el primer enlace BH del borano tetracoordinado (L•BH3), y el segundo enlace BH del borano tetracoordinado (L•BH2R) es relativamente inerte y rara vez investigado48. (2) Los organobranos tetracoordinados conocidos (L•BH2R) son lineales, lo que tiene una naturaleza lábil; la elección de un esqueleto adecuado para los sustratos de borano tetracoordinados sería esencial para el éxito de la hipótesis. (3) Hasta donde sabemos, no existen informes precedentes de que el enlace BX (X = C, H, O, N, P) esté directamente involucrado en la construcción de compuestos estereogénicos de boro. Inspirados en nuestro informe anterior, los boros tetracoordinados cíclicos con un ligando que contiene N proporcionarían un andamio rígido, lo que mejorará la viabilidad de la construcción de compuestos estereogénicos de boro enantioenriquecidos58.

Aquí, mostramos una construcción enantioselectiva catalizada por cobre de un centro estereogénico de boro directamente en el átomo de boro mediante la inserción de enlaces B-H dessimétricos utilizando 2-arilpiridina-borano (L•BH2R) como sustrato con carbenos, proporcionando una ruta sencilla y eficiente hacia el boro. -compuestos estereogénicos (Fig. 1D). Los cálculos de DFT aclaran el origen de una excelente enantioselectividad y diastereoselectividad.

Para explorar la reacción de inserción del enlace B-H desimétrica enantioselectiva propuesta, se realizó una evaluación inicial del sustrato con 2-arilpiridina-boranos sustituidos (1) y compuestos diazo (2) (Fig. 2). Después de examinar cuidadosamente varios parámetros de reacción (entradas 1-10, Fig. 2), encontramos que el correspondiente producto estereogénico de boro 3 deseado se obtuvo sin problemas usando Cu (MeCN) 4PF6 (5% en moles) como catalizador, bisoxazolina L quiral sustituida con dietilo. como ligando, DCM como disolvente a 0 °C en atmósfera de argón. Entre los sustratos de boro tetracoordinados examinados que tienen sustituciones en las diferentes posiciones de los anillos de benceno y piridina (1a-1h), el 2-fenilpiridina-borano 7-cloro sustituido (1a) demostró la mejor enantioselectividad con un rendimiento excelente (entrada 1, Fig. 2) con (diazometileno)dibenceno (2a), lo que sugirió que la introducción de un sustituyente en la posición C7 de los 2-arilpiridinaboranos (1) conducía al estereocontrol de esta transformación.

Condiciones: 2-arilpiridina-borano (1) (0,1 mmol, 1,0 equiv.), compuesto diazo (2) (0,1 mmol, 1,0 equiv.), Cu(MeCN)4PF6 (5 mol%), ligando L (6 mol%) , disolvente (1 ml) a 0 °C durante 9 h. b Rendimiento aislado. c Determinado por HPLC quiral. d Diazo compuesto 2aa en lugar de 2a. e Diazo compuesto 2ab en lugar de 2a.

Para comprender si los beneficios provienen del efecto estérico o electrónico de los sustituyentes en la posición C7, se realizaron cálculos de DFT en este resultado óptimo (consulte Información complementaria (SI) para obtener más detalles sobre los métodos computacionales y Datos complementarios 1 para XYZ coordenadas). Curiosamente, descubrimos que después de transferir el hidruro al centro de carbeno, el sustrato de borano se transformó en un catión de boro que luego se sometió a un proceso SE2 sin barreras que entregó el producto final (consulte la Figura 1 complementaria en SI). La diferencia en la barrera (ΔΔG‡) con 1a como sustrato se calculó en 1,9 kcal/mol, mientras que ΔΔG‡ con 1b (sin sustituyentes en la posición C7) se calculó en solo 0,5 kcal/mol (Fig. 3). Estos resultados computacionales reprodujeron con éxito que la introducción de un sustituyente en la posición C7 mejora la enantioselectividad. Además, llevamos a cabo un análisis de distorsión-interacción59 (consulte la Tabla complementaria 3 en SI) y descubrimos que las energías de interacción relativas (ΔΔEint) coinciden bien con ΔΔG‡, insinuando el origen de la estereoselectividad y abordando el importante papel del sustituyente en la posición C7. . Al comparar cuidadosamente las geometrías de los estados de transición clave, encontramos que el átomo de Cl, que tiene una alta densidad electrónica, apunta al espacio más congestionado en TSR-3a-L6 cuando el sustrato de borano se acerca al catalizador, lo que genera una mayor longitud del enlace C-H con menos interacción entre hidruro y cobre-carbeno (consulte la figura complementaria 2 en SI para obtener más detalles). Cuando se usó 1b como sustrato, no hay una diferencia esencial en la densidad electrónica entre la piridina y el anillo de fenilo no sustituido, lo que lleva a una diferencia menor en la barrera y a una estereoselectividad deficiente. Es de destacar que cuando los compuestos diazo se expandieron a 2-diazomalonato de dietilo (2aa) y 2-diazoacetato de etilo (2ab), se obtuvieron trazas o cantidades moderadas de los productos deseados con enantioselectividades pobres (entradas 9-10, Fig. 2).

Todos los resultados computacionales se realizan en el nivel teórico M06/SMD/def2TZVP//B3LYP/SMD/def2SVP.

Con los resultados preliminares de la evaluación del sustrato en la mano, decidimos elegir 2-fenilpiridina-borano (1a) y (diazometileno)dibenceno (2a) sustituidos con cloro (2a) como sustratos modelo para realizar evaluaciones de condición adicionales y prudentes. Se probaron más oxazolinas quirales (L1-L6) y resultó que el ligando L1 demostró la mejor reactividad y estereoselectividad (entradas 1-6, Fig. 4) (consulte las Tablas complementarias 1 y 2 en SI para ver más ligandos). Los exámenes posteriores de disolvente y temperatura indicaron que DCM y -35 °C podrían producir un resultado óptimo con la generación del producto deseado 3a con un rendimiento del 95 % con un 91 % de ee (entradas 7-10, Fig. 4).

Condiciones: 7-Cl, 2-fenilpiridina-borano (1a) (0,1 mmol, 1,0 equiv.), (diazometileno)dibenceno (2a) (0,12 mmol, 1,2 equiv.), Cu(MeCN)4PF6 (5 mol%), ligando ( 6 mol%), disolvente (1 ml) a 0 °C durante 20 h. b Rendimiento aislado. c Determinado por HPLC quiral. d DCE en lugar de DCM. e THF en lugar de DCM. f -20 °C en lugar de 0 °C. g -35 °C en lugar de 0 °C.

Habiendo optimizado el modelo de reacción de inserción de enlaces B-H desimétricos con compuestos diazo simétricos (Fig. 2 y 4), primero examinamos la generalidad del sustrato de estas condiciones con respecto a diferentes compuestos diazo simétricos (Fig. 5). En general, una serie de diazometanos sustituidos 2a-2k reaccionaron suavemente con 7-Cl-2-fenilpiridina-boranos (1a), produciendo los correspondientes compuestos estereogénicos de boro enantioenriquecidos 3a-3k con rendimientos de moderados a excelentes y enantioselectividades de buenas a excelentes. Los halógenos (3b-3d, 3 h), el grupo metoxi (3e-3f), el grupo metilo (3 g), así como los anillos cíclicos de polifenilo simétricos (3h-3k), participaron eficientemente en este proceso, produciendo el objetivo estereogénico de boro. moléculas con enantioselectividades buenas a excelentes (83-98% ee). A continuación, se probaron una serie de derivados de 2-arilpiridina-borano (3l-3s) para investigar el alcance del sustrato de esta reacción enantioselectiva de inserción de enlaces B-H con (diazometileno)dibenceno (2a). Es de destacar que los 2-arilpiridinaboranos que contienen varios halógenos se desarrollaron sin problemas en las condiciones estándar con enantioselectividades de buenas a excelentes (3l-3r, 88-92% ee). Los 2-arilpiridinaboranos disustituidos podrían proporcionar compuestos estereogénicos de boro enantioenriquecidos (3n-3r) con altos rendimientos (79-95%) y enantioselectividades (88-91% ee). El 2-naftilpiridinborano (1s) también proporcionó el producto 3s correspondiente con un rendimiento del 90 % y un 93 % de ee. La estructura y configuración absoluta del compuesto 3n se determinó mediante análisis cristalográfico de rayos X (CCDC 2125214).

Condiciones: 2-arilpiridina-borano 1 (0,1 mmol, 1,0 equiv.), diarildiazometano simétrico 2 (0,12 mmol, 1,2 equiv.), Cu(MeCN)4PF6 (5 mol%), L1 (6 mol%), DCM (1 mL) a -35 °C durante 9 h. b Rendimiento aislado.

Alentados por los resultados de esta reacción enantioselectiva de inserción de enlaces BH desimétricos con diazometanos simétricos (Fig. 5), que solo generó un centro estereogénico B en los productos finales, nos incitamos a explorar la viabilidad de la 2-fenilpiridina sustituida con 7-cloro. -borano (1a) con compuesto diazo asimétrico, específicamente, α-diazoarilacetatos de etilo 4a, dado que se producirían dos centros estereogénicos consecutivos y en una síntesis asimétrica, tales protocolos son siempre un gran desafío con alta enantioselectividad y diastereoselectividad. Para nuestro deleite, con la evaluación rápida de las bisoxazolinas quirales, el ligando L2 demostró la mejor enantioselectividad (98% ee) y diastereoselectividad (dr > 20:1) (entradas 1-6, Fig. 6). Una selección adicional de disolventes indicó que la mejor eficiencia de reacción la proporcionó el DCE (entradas 6-8, Fig. 6). Cabe señalar que esta reacción fue diastereoselectiva incluso en ausencia de ligando quiral (entrada 9, Fig. 6), sin embargo, la proporción de los dos diastereoisómeros es solo 2:1, con la ayuda del ligando quiral, tanto la enantioselectividad como la diastereoselectividad. han mejorado espectacularmente (entrada 2, Fig. 6). Curiosamente, los diastereómeros de esta reacción fueron aislables. Y la configuración absoluta de 5a fue asignada inequívocamente mediante análisis cristalográfico de rayos X (CCDC 2104867).

Condiciones: 2-arilpiridina-borano (1a) (0,12 mmol, 1,2 equiv.), α-diazofenilacetato de etilo (4a) (0,1 mmol, 1 equiv.), Cu(MeCN)4PF6 (5 mol%), ligando (6% molar). ), disolvente (1 ml) a 0 °C durante 20 h. b Rendimiento aislado. c Determinado por RMN 1H. d Determinado por HPLC quiral.

Habiendo llegado a las condiciones óptimas con α-diazoarilacetato de etilo asimétrico 4a (entrada 7, Fig. 6), primero examinamos la generalidad del sustrato de estas condiciones con respecto a diferentes 2-arilpiridina-boranos 1 con α-diazoarilacetato de etilo (4a) ( Figura 7). Los cálculos de DFT sugirieron que los sustituyentes en la posición C7 de los 2-arilpiridina-boranos son muy importantes para construir especies de boro tetracoordinadas enantioenriquecidas. Al igual que la inserción simétrica de carbeno antes mencionada, el origen de la quiralidad del centro estereogénico B es el resultado de la interacción entre el ambiente quiral del cobre-carbeno y la estructura estérica asimétrica del borano, que no está fuertemente inducida por la construcción del centro estereogénico C. . Afortunadamente, nuestros resultados experimentales validaron perfectamente los cálculos de DFT. Por ejemplo, en comparación con el producto quiral 5b que se generó con 7-fluoro-2-fenilpiridina-borano, el 8-fluoro-2-fenilpiridina-borano proporcionó el producto correspondiente 5c con buena enantioselectividad (90% ee) mientras que un valor dr mucho más bajo. (>20:1 frente a 3,3:1). En general, una serie de 2-fenilpiridinboranos 7-sustituidos 1 reaccionaron suavemente con α-diazofenilacetato de etilo (4a), los correspondientes compuestos estereogénicos de boro enantioenriquecidos 5b, 5d-5l se obtuvieron con rendimientos y enantioselectividades de buenos a excelentes, así como excelentes diastereoselectividades (dr > 20:1). Por ejemplo, se toleraron bien una variedad de sustituyentes halógenos, todos produciendo las moléculas estereogénicas de boro objetivo 5b, 5d-5k tanto en excelentes enantioselectividades (93-99 % ee) como diastereoselectividades (>20:1 dr), sin importar que fueran mono o disustituidos. Los grupos metilo (5 g, 5k y 5 m) y trifluorometoxi (5 l) sustituidos con 2-fenilpiridin-boranos participaron eficientemente en este proceso, solo el compuesto 5 m se obtuvo con un valor dr relativamente pobre (6,5:1). Para nuestro deleite, los 2-heteroarilpiridina-boranos también fueron buenos sustratos para esta reacción enantioselectiva de inserción de enlaces B-H desimétricos, los productos estereogénicos de boro 5n y 5o se obtuvieron con buenos rendimientos con buenas diastereoselectividades y excelentes enantioselectividades. La introducción del sustituyente en la posición 1 del anillo de piridina tuvo una influencia mínima en la reactividad y enantioselectividad de esta transformación, sin embargo, redujo la diastereoselectividad (5p, 91% ee vs 3:1 dr). A continuación, se investigó el alcance de los α-diazoarilacetatos 4. Cambiar el resto éster de α-diazoarilacetatos a metilo, bencilo, terc-butilo y fenilo no cambió los excelentes resultados; todos eran buenos candidatos para entregar el producto correspondiente 5q-5t con excelentes enantioselectividades y diastereoselectividades. Tanto los grupos ricos en electrones (5u-5y) como los pobres en electrones (5z, 5aa), así como los halógenos (5ab-5ad) en el anillo de benceno de los α-diazoarilacetatos experimentaron esta reacción de inserción de enlace B-H desimétrica enantioselectiva con moderada a excelentes enantioselectividades y excelentes diastereoselectivitas. Además, los α-diazo 2-naftilacetatos (5ae) también fueron compatibles con esta reacción.

Condiciones: 2-arilpiridina-borano (1) (0,12 mmol, 1,2 equiv.), α-diazoarilacetato 4 (0,1 mmol, 1 equiv.), Cu(MeCN)4BF4 (5 mol%), L2 (6 mol%), DCE (1 ml) a 0 °C. b Rendimiento aislado.

Para demostrar la utilidad sintética de esta reacción de inserción de enlace B-H desimétrica enantioselectiva (Fig. 8), primero realizamos una reacción en escala de gramos. Para nuestro deleite, esta reacción muestra una eficiencia y enantioselectividad similares bajo la condición de reducir a la mitad el catalizador (Fig. 8A), lo que indica que se podría lograr la producción química a gran escala del compuesto estereogénico de boro. Además, también se llevaron a cabo las derivatizaciones del compuesto estereogénico de boro 5a para mostrar aún más la utilidad sintética. Afortunadamente, el compuesto estereogénico de boro 5a podría sufrir además una reacción de inserción de enlace BH, proporcionando el compuesto estereogénico de boro sustituido con 3 carbonos 6 con retención de quiralidad (98% ee). Además, el resto éster de 5a también podría reducirse al alcohol 7 en presencia de DIBAl-H. Cabe señalar que el bromuro 5d podría convertirse fácilmente en el complejo 8 mediante acoplamiento cruzado catalizado por paladio (Fig. 8B). Sorprendentemente, pudimos combinar las reacciones de inserción del doble enlace BH con un protocolo de dos pasos en un solo recipiente (Fig. 8C). Sin purificación adicional después de la inserción del enlace BH desimétrico enantioselectivo entre 1a y 4a, el segundo compuesto diazo 9 se añadió directamente a la mezcla de reacción en ausencia de un nuevo catalizador y un nuevo ligando, se obtuvo el producto deseado 6 con un rendimiento aislado del 76 % con 97 % ee.

Una reacción en escala de Gram. B Transformaciones. C Reacción en un solo recipiente para acceder al compuesto estereogénico de boro sustituido con 3 carbonos 6.

Para explorar el mecanismo de reacción, se llevaron a cabo algunos experimentos con isótopos (Fig. 9). Cuando se usó 2-fenilpiridina-borano 9-d2 deuterado como sustrato, el átomo de deuterio se transfirió al carbono α del producto estereogénico de boro 9-d2 (Fig. 9A). Además, el experimento del efecto isotópico cinético (KIE) (kH/kD = 1,5) indicó que el proceso de inserción del enlace BH (incluyendo la escisión del enlace BH y la formación del enlace C-H) podría no estar involucrado en un paso determinante de la velocidad (Fig. 9B), y este resultado fue consistente con el informe anterior52.

Un experimento de etiquetado de deuterio. Experimento B KIE.

Los cálculos de DFT (Fig. 10) muestran que cuando se usó el sustrato 1n sustituido con dicloro, TSSR-5h-L3, el estado de transición que finalmente conduce al producto 5 h observado experimentalmente, es el más favorable entre cuatro configuraciones diferentes. El análisis de distorsión-interacción59 (ver Tabla complementaria 4) revela que las energías de distorsión relativas del cobre-carbeno (ΔΔEdist(carbeno)) son el contribuyente dominante a la diferencia en las barreras relativas de reacción (ΔΔG‡). La orientación del grupo éster en TSSR-5h-L3 se conserva en comparación con la estructura optimizada del carbeno de cobre. Por el contrario, el grupo éster en TSSS-5h-L3 se aleja de la geometría ideal alrededor de 10˚ para evitar una fuerte repulsión del átomo de Cl, lo que provoca una elevación de la energía de Gibbs (consulte la figura complementaria 3). De manera similar, el fragmento de cobre-carbeno en TSRS-5h-L3 contiene un espacio más congestionado, lo que se vuelve más sensible a la entrada de sustrato de borano (consulte la figura complementaria 4). Una mayor distorsión del ligando en TSRS-5h-L3 podría explicar la mayor energía de distorsión del fragmento de cobre-carbeno y la correspondiente diferencia en la barrera de reacción. Cuando se usó 1b como sustrato, aunque la enantioselectividad aún es alta debido a una razón similar para 1n (Figura complementaria 5), la relación diastereomérica cae de más de 20:1 a 3,3:1. Este interesante resultado es consistente con la disminución en el ΔΔG‡ calculado y las energías de distorsión relativas del cobre-carbeno (ΔΔEdist (carbeno)). La orientación del grupo éster es similar para TSSR-11-L3 y TSSS-11-L3, ya que es difícil para el carbeno de cobre diferenciar el anillo de fenilo no sustituido y la piridina en ausencia de un átomo de Cl en la posición C7 (Figura complementaria 6). ). Tanto los resultados experimentales como computacionales articulan el papel vital de la sustitución de C7 para mejorar la diastereoselectividad.

Todos los resultados computacionales se realizan en el nivel teórico M06/SMD/def2TZVP//B3LYP/SMD/def2SVP.

En conclusión, hemos logrado un protocolo catalítico para la construcción de compuestos estereogénicos de boro, a través de una reacción de inserción de enlaces B-H desimétricos catalizada por cobre enantioselectivo de 2-arilpiridina-boranos con compuestos diazo, y se obtuvo una serie de compuestos estereogénicos de boro enantiorriquecidos. sintetizado eficientemente con alta enantioselectividad y diastereoselectividad. Tanto los experimentos como los cálculos de DFT sugirieron que la introducción de un sustituyente en la posición C7 de los 2-arilpiridina-boranos conducía al estereocontrol de esta transformación. Además, el 2-arilpiridina-borano también podría sufrir dos reacciones de inserción de enlaces BH para obtener un compuesto estereogénico de boro sustituido de 3 carbonos. Actualmente se están realizando en nuestro laboratorio más investigaciones sobre la utilidad de estas moléculas estereogénicas de boro.

En aire, se cargó un tubo Schlenk de 10 ml con 1 (0,10 mmol, 1,0 equiv.), 2 (0,12 mmol, 1,2 equiv.), Cu(MeCN)4PF6 (5 mol%), L1 (6 mol%). El tubo se evacuó y se llenó con argón durante tres ciclos. Luego, se añadió 1 ml de DCM en atmósfera de argón. La reacción se dejó en agitación a -35ºC durante 9 horas. Al finalizar, se añadió la cantidad adecuada de gel de sílice a la mezcla de reacción. Después de eliminar el disolvente, la mezcla de reacción bruta se purificó sobre gel de sílice (éter de petróleo y acetato de etilo) para proporcionar los productos deseados.

En aire, se cargó un tubo Schlenk de 10 ml con 1 (0,12 mmol, 1,2 equiv.), 4 (0,1 mmol, 1 equiv.), Cu(MeCN)4PF6 (5 mol%), L2 (6 mol%). El tubo se evacuó y se llenó con argón durante tres ciclos. Luego, se añadió 1 ml de DCE en atmósfera de argón. La reacción se dejó en agitación a 0ºC durante 20 horas. Al finalizar, se añadió la cantidad adecuada de gel de sílice a la mezcla de reacción. Después de eliminar el disolvente, la mezcla de reacción bruta se purificó sobre gel de sílice (éter de petróleo y acetato de etilo) para proporcionar los productos deseados.

Las coordenadas cristalográficas de rayos X para las estructuras de 3n y 5a informadas en este artículo se han depositado en el Centro de datos cristalográficos de Cambridge (CCDC), con los números de depósito CCDC 2125214 (3n) y 2104867 (5a). Estos datos se pueden obtener de forma gratuita en http://www.ccdc.cam.ac.uk/data_request/cif (Centro de datos cristalográficos de Cambridge). Los procedimientos experimentales, la caracterización de nuevos compuestos y los cálculos de DFT (consulte los Datos complementarios 1 para las coordenadas XYZ) están disponibles en la información complementaria.

Leonori, D. & Aggarwal, VK Acoplamientos estereoespecíficos de ésteres borónicos secundarios y terciarios. Angélica. Química. En t. Ed. 54, 1082-1096 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, H., Jing, C., Noble, A. y Aggarwal, VK 1,2-migraciones estereoespecíficas de complejos de boronato inducidas por electrófilos. Angélica. Química. En t. Ed. 59, 16859–16872 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, C.-Y., Derosa, J. & Biscoe, MR Nucleófilos organometálicos enantioenriquecidos y configuracionalmente estables en reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por Pd estereoespecíficas: un enfoque alternativo a la síntesis asimétrica. Química. Ciencia. 6, 5105–5113 (2015).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sandford, C. & Aggarwal, VK Funcionalizaciones y transformaciones estereoespecíficas de ésteres borónicos secundarios y terciarios. Química. Comunitario. 53, 5481–5494 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Fyfe, JWB y Watson, AJB Desarrollos recientes en la química de organoboro: perros viejos, trucos nuevos. Química 3, 31–55 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Yang, K. y col. Construcción de arilboros axialmente quirales mediante borilación atroposelectiva de Miyaura. Mermelada. Química. Soc. 143, 10048–10053 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Yang, J. y col. Control remoto quiral catalizado por ácido fosfórico de la quiralidad axial en el enlace boro-carbono. Mermelada. Química. Soc. 143, 12924–12929 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Yang, K. y Song, Q. Los intermedios de boro tetracoordinados permiten transformaciones no convencionales. Acc. Química. Res. 54, 2298–2312 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Wang, M. & Shi, Z. Metodologías y estrategias para la borilación selectiva de enlaces C – Het y C – C. Química. Rev. 120, 7348–7398 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Staubitz, A., Robertson, APM, Sloan, ME & Manners, I. Aductos de amina y fosfino-borano: nuevo interés en moléculas antiguas. Química. Rev. 110, 4023–4078 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Staubitz, A., Robertson, APM & Manners, I. Amoníaco-borano y compuestos relacionados como fuentes de dihidrógeno. Química. Rev. 110, 4079–4124 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Neeve, EC, Geier, SJ, Mkhalid, IAI, Westcott, SA y Marder, TB Compuestos de diboro(4): de la curiosidad estructural al caballo de batalla sintético. Química. Rev. 116, 9091–9161 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Légaré, M.-A., Pranckevicius, C. & Braunschweig, H. Química metalomimética del boro. Química. Rev. 119, 8231–8261 (2019).

Artículo PubMed CAS Google Scholar

Curran, DP y cols. Síntesis y reacciones de carbenoboranos N-heterocíclicos. Angélica. Química. En t. Ed. 50, 10294–10317 (2011).

Artículo MathSciNet CAS Google Scholar

Cuenca, AB, Shishido, R., Ito, H. & Fernández, E. Reacciones entre elementos B – B y B sin metales de transición con moléculas orgánicas. Química. Soc. Rev. 46, 415–430 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Liu, S., Li, Y., Wang, D., Wei, R. y Miao, Z. Progreso de la investigación de la síntesis asimétrica de compuestos organofosforilo P estereogénicos ópticamente activos mediante inducción quiral. Mentón. J. Org. Química. 38, 341–349 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Harvey, JS & Gouverneur, V. Síntesis enantioselectiva catalítica de compuestos P-estereogénicos. Química. Comunitario. 46, 7477–7485 (2010).

Artículo CAS Google Scholar

Grabulosa, A., Granell, J. & Muller, G. Preparación de compuestos de fósforo trivalente P estereogénico ópticamente puro. Coordinación. Química. Rev. 251, 25–90 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Engel, R. y Rizzo, JI Fósforo estereogénico. actual. Org. Química. 10, 2393–2405 (2006).

Artículo CAS Google Scholar

Otocka, S., Kwiatkowska, M., Madalińska, L. y Kiełbasiński, P. Ligandos/catalizadores de organoazufre quirales con un átomo de azufre estereogénico: aplicaciones en síntesis asimétrica. Química. Rev. 117, 4147–4181 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Liu, W., Ke, J. & He, C. Centros estereogénicos de azufre en funcionalización C – H asimétrica catalizada por metales de transición: generación y utilización. Química. Ciencia. 12, 10972–10984 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cui, Y.-M., Lin, Y. y Xu, L.-W. Síntesis catalítica de compuestos organoheteroátomos quirales de silicio, fósforo y azufre mediante funcionalización C – H catalizada por metales de transición asimétrica. Coordinación. Química. Rev. 330, 37–52 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Xu, L.-W., Li, L., Lai, G.-Q. y Jiang, J.-X. La reciente síntesis y aplicación de silanos estereogénicos de silicio: un desafío renovado y significativo en la síntesis asimétrica. Química. Soc. Rev. 40, 1777–1790 (2011).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Shintani, R. Avances recientes en la síntesis enantioselectiva catalizada por metales de transición de organosilanos estereogénicos de silicio. Asiático. J. Org. Química. 4, 510–514 (2015).

CAS Google Académico

Hütter, R. y col. Productos metabólicos de los microorganismos. 57. Aviso. Boromicina. Helv.Chim. Acta 50, 1533-1539 (1967).

Artículo PubMed Google Scholar

Pop, F., Zigon, N. y Avarvari, N. Materiales quirales fotoactivos y electroactivos basados en el grupo principal. Química. Rev. 119, 8435–8478 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Haefele, A., Zedde, C., Retailleau, P., Ulrich, G. y Ziessel, R. Asimetría del boro en un derivado de BODIPY. Org. Letón. 12, 1672-1675 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Zu, B., Guo, Y. & He, C. Construcción enantioselectiva catalítica de compuestos estereogénicos de boro quiróptico. Mermelada. Química. Soc. 143, 16302–16310 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Shinji, T., Fumiko, I., Naoya, N. y Tomohiro, H. Efectos de los sustituyentes sobre las estabilidades configuracionales en átomos de boro tetraédricos en complejos intramoleculares de borano-amina: estructuras, resolución enantiomérica y tasas de enantiomerización de [2- (dimetilaminometilo) )fenil]fenilboranos.Bull. Química. Soc. Japón. 77, 2081–2088 (2004).

Artículo CAS Google Scholar

Charoy, L., et al. Síntesis de aductos de aminas con bencilcianoborano y separación de sus enantiómeros; Sustitución de S2 en el átomo de boro. Química. Comunitario. 2275–2276 (2000).

Beltrán, HI, Zamudio-Rivera, LS, Mancilla, T., Santillán, R. & Farfán, N. Análisis de rayos X y caracterización estructural de 2-fenil-6-aza-1,3-dioxa-2-borabenzociclononenonas. J. Organometálico. Química. 657, 194–204 (2002).

Artículo de Google Scholar

Shiner, CS, Garner, CM & Haltiwanger, RC Síntesis y estructura cristalina de un alquilcloroborano ópticamente activo e internamente coordinado. El efecto anomérico centrado en el boro. Mermelada. Química. Soc. 107, 7167–7172 (1985).

Artículo CAS Google Scholar

Vedejs, E., Chapman, RW, Lin, S., Müller, M. y Powell, DR Transformación asimétrica inducida por cristalización frente a formación de cuasi racemato en complejos de boro tetravalente. Mermelada. Química. Soc. 122, 3047–3052 (2000).

Artículo CAS Google Scholar

Braun, M., Schlecht, S., Engelmann, M., Frank, W. y Grimme, S. Diastereomerismo y enantiomerismo basados en el boro en complejos de iminas: determinación de la configuración absoluta en el boro mediante espectroscopia de CD. EUR. J. Org. Química. 2008, 5221–5225 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

Kaiser, PF, White, JM y Hutton, CA Preparación enantioselectiva de un complejo de boronato estable estereogénico solo en boro. Mermelada. Química. Soc. 130, 16450–16451 (2008).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Schlecht, S., Frank, W. & Braun, M. Complejos quelados de boronato-imina y boronato-amina como dopantes quirales para cristales líquidos nemáticos. EUR. J. Org. Química. 2010, 3721–3731 (2010).

Artículo CAS Google Scholar

Jiménez, VG et al. Luminiscencia circularmente polarizada de complejos de salicilidenhidrazona derivados del ácido borónico que contienen boro quiral como unidad estereogénica. J. Org. Química. 83, 14057–14062 (2018). 2018.

Artículo PubMed CAS Google Scholar

Aupic, C. y col. Preparación altamente diastereoselectiva de NHC-boranos quirales estereogénicos en el átomo de boro. Química. Ciencia. 10, 6524–6530 (2019). 2019.

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Díaz de Villegas, MD, Gálvez, JA, Etayo, P., Badorrey, R. & López-Ram-de-Víu, P. Avances recientes en la desimetrización enantioselectiva de anhídridos organocatalizados y su aplicación a la síntesis de compuestos enantiopuros valiosos. Química. Soc. Rev. 40, 5564–5587 (2011).

Artículo CAS Google Scholar

Manna, MS y Mukherjee, S. Enfoques de desimetrización asimétrica catalítica para ciclopentanos enantioenriquecidos. Org. Biomol. Química. 13, 18-24 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Zeng, X.-P., Cao, Z.-Y., Wang, Y.-H., Zhou, F. y Zhou, J. Reacciones de desimetrización enantioselectiva catalítica a estereocentros cuaternarios totalmente de carbono. Química. Rev. 116, 7330–7396 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Ding, Y.-X., Zhu, Z.-H., Yu, C.-B. y Zhou, Y.-G. Avances recientes en la desimetrización reductiva de dicetonas. Asiático J. Org. Química. 9, 1942-1952 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Sietmann, J. & Wiest, JM Desimetrización enantioselectiva de ciclobutanonas: un camino hacia la complejidad molecular. Angélica. Química. En t. Ed. 59, 6964–6974 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Carmona, JA, Rodríguez-Franco, C., Fernández, R., Hornillos, V. & Lassaletta, JM Transformación atroposelectiva de (hetero)biarilos axialmente quirales. De la desimetrización a las modernas estrategias de resolución. Química. Soc. Rev. 50, 2968–2983 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Zheng, G. & Jones, M. Reacción de (etoxicarbonil) carbeno con o-carborano. Mermelada. Química. Soc. 105, 6487–6488 (1983).

Artículo CAS Google Scholar

Bedel, C. y Foucaud, A. Reacción de diclorocarbeno con 1,2-dihidro 1,2 λ3-azafosfinina-boranos: diclorociclopropanación e inserción en el enlace boro-hidrógeno. Tetraedro Lett. 34, 311–314 (1993).

Artículo CAS Google Scholar

Ramírez-López, P., Sierra, MA, Gómez-Gallego, M., Mancheño, MJ & Gornitzka, H. Nuevos modos de reactividad de los complejos de cromo(0) Carbeno de Fischer: inserción sin precedentes de un ligando de carbeno en un B-H activo Vínculo. Organometálicos 22, 5092–5099 (2003).

Artículo CAS Google Scholar

Li, X. & Curran, DP Inserción de carbenos de rodio reactivos en enlaces boro-hidrógeno de carbenoboranos N-heterocíclicos estables. Mermelada. Química. Soc. 135, 12076–12081 (2013). 2013.

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Cheng, Q.-Q., Zhu, S.-F., Zhang, Y.-Z., Xie, X.-L. y Zhou, Q.-L. Reacción de inserción de enlaces B – H catalizada por cobre: una reacción de formación de enlaces C – B altamente eficiente y enantioselectiva con aductos de amina-borano y fosfina-borano. Mermelada. Química. Soc. 135, 14094–14097 (2013). 2013.

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Cheng, Q., Xu, H., Zhu, S.-F. y Zhou, Q.-L. Reacción enantioselectiva de inserción de enlaces B—H catalizada por cobre de α-diazocetonas. Acta Chim. Pecado. 73, 326–329 (2015).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Yang, J.-M. et al. Reacciones catalíticas de inserción de enlaces B – H utilizando alquinos como precursores de carbeno. Mermelada. Química. Soc. 139, 3784–3789 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Pang, Y. et al. Reacciones de inserción de enlaces B-H catalizadas por rodio de compuestos diazo no estabilizados generados in situ a partir de tosilhidrazonas. Mermelada. Química. Soc. 140, 10663–10668 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Ye, J.-H., Quach, L., Paulisch, T. & Glorius, F. Inserción de carbeno libre de metales, inducida por luz visible, en enlaces B-H entre acilsilanos y pinacolborano. Mermelada. Química. Soc. 141, 16227–16231 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Yang, J.-M. et al. Inserción de alquilideno carbenos en enlaces B – H. Mermelada. Química. Soc. 142, 20924–20929 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Otog, N., Chanthamath, S., Fujisawa, I. e Iwasa, S. Reacciones catalíticas asimétricas de inserción de carbeno en enlaces B-H utilizando un complejo Ru (II) -Pheox. EUR. J. Org. Química. 2021, 1564–1567 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Hyde, S. y col. Inserción catalizada por cobre en enlaces heteroátomo-hidrógeno con trifluorodiazoalcanos. Angélica. Química. En t. Ed. 55, 3785–3789 (2016). 2016.

Artículo CAS Google Scholar

Chen, D., Zhang, X., Qi, W.-Y., Xu, B. y Xu, M.-H. Inserción de carbeno asimétrico catalizada por rodio (I) en enlaces B – H: acceso altamente enantioselectivo a organoboranos funcionalizados. Mermelada. Química. Soc. 137, 5268–5271 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Yang, K., Zhang, G. & Song, Q. Síntesis de triarilborano de cuatro coordenadas mediante metátesis cruzada en cascada B – Cl / C – B y borilación del enlace C – H. Química. Ciencia. 9, 7666–7672 (2018).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bickelhaupt, M. & Houk, KN Análisis de velocidades de reacción con el modelo de distorsión/interacción-activación. Angélica. Química. En t. Ed. 56, 10070–10086 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Descargar referencias

Apoyo financiero de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (21931013) (a QS), el Laboratorio Clave de Catálisis de la Provincia de Guangdong (No. 2020B121201002) (a QS y PY) y el Fondo Abierto de Investigación de la Facultad de Química e Ingeniería Química de la Universidad Normal de Henan ( a QS) es agradecido. El trabajo computacional fue apoyado por el Centro de Ciencia e Ingeniería Computacional de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur y el grupo de supercomputadoras de alto rendimiento CHEM (CHEM-HPC) ubicado en el Departamento de Química de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur.

Estos autores contribuyeron igualmente: Guan Zhang, Zhihan Zhang.

Laboratorio clave de síntesis de moléculas y descubrimiento de funciones, Universidad de la provincia de Fujian, Facultad de Química de la Universidad de Fuzhou, Fuzhou, Fujian, 350108, China

Guan Zhang, Mengyuan Hou, Xinping Cai, Kai Yang y Qiuling Song

Departamento de Química e Instituto Shenzhen Grubbs, Laboratorio Provincial Clave de Catálisis de Guangdong, Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur, Shenzhen, Guangdong, 518055, China

Zhihan Zhang, Peiyuan Yu y Qiuling Song

Instituto de Transformación de la Materia de Próxima Generación, Facultad de Ingeniería en Ciencias de Materiales de la Universidad de Huaqiao 668 Jimei Boulevard, Xiamen, Fujian, 361021, China

Canción Qiuling

Escuela de Química e Ingeniería Química, Universidad Normal de Henan, Xinxiang, Henan, 453007, China

Canción Qiuling

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

QS concibió y dirigió el proyecto. GZ y MH realizaron experimentos y prepararon la información complementaria. XC y KY ayudaron a recopilar algunos compuestos nuevos analizando los datos. PY y ZZ realizaron los cálculos DFT y redactaron las piezas DFT. QS, PY, GZ y ZZ escribieron el artículo. Todos los autores discutieron los resultados y comentaron el manuscrito.

Correspondencia a Peiyuan Yu o Qiuling Song.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Nature Communications agradece a Longwu Ye y a los demás revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo. Los informes de los revisores pares están disponibles.

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado a los autores originales y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Zhang, G., Zhang, Z., Hou, M. et al. Construcción de compuestos estereogénicos de boro mediante una reacción de inserción de enlaces B-H desimétricos catalizada por Cu enantioselectiva. Nat Comuna 13, 2624 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-30287-7

Descargar cita

Recibido: 14 de enero de 2022

Aceptado: 21 de abril de 2022

Publicado: 12 de mayo de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-30287-7

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, actualmente no hay un enlace para compartir disponible para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenidos Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.