本发明涉及一种高效催化五元杂环选择性发生硼化反应的方法。
背景技术：
有机硼酸酯是重要的化学中间体，被广泛应用于药物、天然产物和高分子的合成。目前合成有机硼酸酯的有效方法主要是传统方法和过渡金属催化卤代烃与硼烷的交叉偶联反应，然而这些方法缺陷很多，如：操作步骤过多，所使用的底物在自然界储量非常有限等限制了进一步发展。如果能直接实现c-h键的硼化反应是真正极具应用价值的，如：对杂环分子进行直接的c-h键硼化反应使其进一步转化成更复杂的有机杂环等化合物，具有很高的原子经济性。然而，目前关于杂环硼化反应报道比较有限，特别是过渡金属催化的反应体系，主要集中于贵金属ir、rh等体系且需要较高的催化剂用量。
近些年，广大化学家对杂环化合物的硼化反应进行了大量研究，发展了几例廉价金属参与的杂环硼化反应体系，如：铁催化体系(j.am.chem.soc.2015,137,4062；chem.asianj.2010,5,1657)、钴催化体系(j.am.chem.soc.2014,136,4133；acscatal.2017,7,4366；organometallics2017,36,142)、钌催化体系(chem.eur.j.2017,23,84)。虽然上述方法取得了一定成功，然而大多涉及过量的金属催化剂用量、副产物生成，特别是上述所有硼化反应涉及使用具有毒性的有机溶剂，导致该类反应的应用局限性大、不利于实际应用。因此，开发高效、简单的杂环选择性硼化反应方法，特别是广泛存在于天然产物及药物分子中五元杂环的选择性硼化反应方法不仅具有重要的经济效益，而且还有良好的环境和社会效益。
技术实现要素：
本发明的目的是取代传统或贵金属催化五元杂环，特别是呋喃、噻吩及其衍生物发生选择性硼化反应方法，提供一种高效、高选择性的催化体系，避免使用过量复杂昂贵的过渡金属催化剂来进行五元杂环的硼化，为实验室制备和工业生产提供一种全新策略。
一种高效催化五元杂环选择性发生硼化反应的方法，反应方程式为：
根据本发明，所述方法包括以式1金属络合物作为催化剂，其中r为氢原子、烷基、酯基或羰基，反应底物为式2化合物，式3化合物用量为式2化合物的1.0～2.0当量，催化剂式1金属络合物用量为0.01～0.1mol％，反应时间为12～24小时，反应温度为120℃，不需要反应溶剂，在氩气保护下高效催化式2化合物与式3化合物选择性发生硼化反应，得到式4所示的杂环硼酸酯产物，其反应过程为：氩气环境下，依次将式1金属络合物、式2化合物、式3化合物加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌12～24小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明做进一步说明，本发明的具体实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
实施例1，其中反应底物如下：
反应底物结构式：
氩气环境下，依次将金属络合物(0.01mol％)、反应底物(1.0mol)、硼烷(1.0mol)加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌24小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物，收率为：79％。产物的核磁数据：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.63(d,j＝4.0hz,1h),7.57(d,j＝4.0hz,1h),7.40(s,1h),7.34(t,j＝8.0hz,1h),7.23(t,j＝8.0hz,1h),1.39(s,12h).
实施例2，其中反应底物如下：
反应底物结构式：
氩气环境下，依次将金属络合物(0.01mol％)、反应底物(1.0mol)、硼烷(1.0mol)加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌24小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物，收率为：85％。产物的核磁数据：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.18(d,j＝2.0hz,1h),7.07(d,j＝2.0hz,1h),3.89(s,3h),1.34(s,12h).
实施例3，其中反应底物如下：
反应底物结构式：
氩气环境下，依次将金属络合物(0.05mol％)、反应底物(1.0mol)、硼烷(1.0mol)加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌12小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物，收率为：99％。产物的核磁数据：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.49(d,j＝8.0hz,1h),7.35(s,2h),7.06(d,j＝8.0hz,1h),2.47(s,3h),1.39(s,12h).
实施例4，其中反应底物如下：
反应底物结构式：
氩气环境下，依次将金属络合物(0.05mol％)、反应底物(1.0mol)、硼烷(1.0mol)加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌20小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物，收率为：87％。产物的核磁数据：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ6.99(d,j＝2.0hz,1h),6.03(d,j＝2.0hz,1h),2.35(s,3h),1.33(s,12h).
实施例5，其中反应底物如下：
反应底物结构式：
氩气环境下，依次将金属络合物(0.05mol％)、反应底物(1.0mol)、硼烷(1.0mol)加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌12小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物，收率为：85％。产物的核磁数据：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.17(d,j＝2.0hz,1h),7.07(d,j＝2.0hz,1h),4.39-4.33(m,2h),1.37(t,j＝4.0hz,3h),1.34(s,12h).
实施例6，其中反应底物如下：
反应底物结构式：
氩气环境下，依次将金属络合物(0.05mol％)、反应底物(1.0mol)、硼烷(1.0mol)加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌20小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物，收率为：71％。产物的核磁数据：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ6.85(s,1h),2.24(s,3h),1.92(s,3h),1.31(s,12h).
实施例7，其中反应底物如下：
反应底物结构式：
氩气环境下，依次将金属络合物(0.1mol％)、反应底物(1.0mol)、硼烷(1.0mol)加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌12小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物，收率为：73％。产物的核磁数据：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.81(d,j＝1.8hz,1h),7.56(d,j＝1.8hz,1h),3.89(s,3h),1.35(s,12h).
实施例8，其中反应底物如下：
反应底物结构式：
氩气环境下，依次将金属络合物(0.1mol％)、反应底物(1.0mol)、硼烷(1.0mol)加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌12小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物，收率为：62％。产物的核磁数据：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.75(d,j＝1.8hz,1h),7.50(d,j＝1.8hz,1h),4.31-4.26(m,2h),1.31(t,j＝8.0hz,3h),1.28(s,12h).
实施例9，其中反应底物如下：
反应底物结构式：
氩气环境下，依次将金属络合物(0.1mol％)、反应底物(1.0mol)、硼烷(1.0mol)加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌12小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物，收率为：61％。产物的核磁数据：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.92-7.85(m,3h),7.39-7.34(m,2h),1.38(s,12h).
实施例10，其中反应底物如下：
反应底物结构式：
氩气环境下，依次将金属络合物(0.1mol％)、反应底物(1.0mol)、硼烷(1.0mol)加入到10ml封管中，并置于120℃油浴加热搅拌12小时，反应结束，空气环境下，通过柱层析分离得到杂环硼酸酯产物，收率为：78％。产物的核磁数据：1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.44(s,1h),7.20(s,1h),2.29(s,3h),1.34(s,12h).
需要说明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。