用于内炔类的反式-选择性硼氢化的方法
【专利说明】用于内映类的反式-选择性棚氨化的方法
[0001] 本发明设及用于内烘类的反式-选择性棚氨化的方法和由此得到的产物。
[0002] 締控类和烘类的棚氨化的发现预示了深入牵设工业化实践的合成化学的新时代 (Brown,H.C.Hydroboration.W.A.Benjamin,Inc.,New York,1962；Pelter,A.,Smith,K.& Brown,H.C.Borane Reagents.Academic Press,London 1988)。得到的有机棚烧衍生物相 当稳定且由此远比众多传统有机金属试剂更易操作;而它们易于进行大量合成上有用的转 化，得到优良无比的作为通过高级有机合成和材料科学所要求的结构和功能多样性 (Matteson,D.S.Stereodirected synthes is with organo boranes. Springer,Berlin, 1995)。棚氨化的主要立体化学范例是氨和棚同侧递送至指定原料的同一 JI-面(顺式-加成 模式）。
[0003] 烘类的棚氨化是用于合成締基棚试剂的必不可少的方法，所述締基棚试剂广泛应 用于制备化学，最显著地是作为各种类型的过渡金属催化的C-C-键形成反应中的亲核体 (Hall,D.G.(Ed.),Boronic acids.Preparation,applications in organic synthes is and medicine.Wiley-VCH,2005) eSuz址i交叉偶合反应是通常有机棚试剂且特别是締基棚 试剂的最重要的应用，运是有争议的（Suzuki，A. ,Angew.畑em. Int. Ed. 50,6723-6737 (2011))。棚氨化通过4-中屯、过渡态A协调地进行，所述4-中屯、过渡态A将氨和棚残基递送至 底物的同一 JT-面，如图1中上部所示。运种立体化学过程在严格的前沿轨道控制下进行并且 将内烘类-W高保真度-转化成Z-构型的締基棚衍生物，与所选择的棚烧(borane)试剂无关 (Brown,H.C.Hydroboration.W.A.Benjamin,Inc.,New York,1962)。
[0004] 当过渡金属用于催化运类棚氨化反应时，也严格地遵循顺式-加成模式 (Beletskaya, I.等人,Tetr址e化on 53,4957-5026( 1997))。实际上，仅记录下极少的例外 (其中在形式上违反运种规则）。因此，经证实，当与儿茶酪棚烧(cat-H)或频哪醇棚烧(Pin-H)在某些锭、银或钉配合物作为催化剂的存在下反应时，末端烘类导致净反式-加成（图1， 下部）（Ohmura , T .等人 J .Am. Chem. Soc . 122,4990-4991 (2000); Gunanathan , C.等人 J.Am.Chem. Soc. 134,14349-14352(2012))。然而，运种不常见的结果实际上因最初通过形 成金属亚乙締基配合物B作为反应中间体的重排导致。作为结果，它是烘部分自身-而不是 来自棚烧试剂的氨-终止于产物中的棚部分的对位上，正如明确地通过标记研究所证实的。 就是由于运一原因，所W该方法不会与内烘类一起起作用，运归因于基本上不知晓反式-棚 氨化。唯一记录的例外是在MeOH中使用二棚试剂(pin)B-B(pin) (pin = 4,4,5,5-四甲基-[I，3,2]二氧杂棚杂环戊烷基）与Na化BuXuCl和麟配体的组合的间接方法化等人， Chem.Commun.47,29A3-29A 5(2Oll))。当应用于ArC = CtBu型（Ar =芳基）大烘类时，相应的 E-构型締基棚酸醋类形成;然而，在尺寸上减少最小时，系统释放和恢复至常见的顺式-加 成路径。然而，将运种化学扩展至棚氨化的首次尝试显然不成功。
[000引在本领域的状态中，仅一些极为特异性的棚氨化方法构成近年来专利申请的主 题。例如，US4731463设及松果体儿茶酪棚烧（1，3，2-苯并二氧杂棚杂环戊烧)在添加的有机 溶剂的存在下使締类或烘类棚氨化的方法，该反应由具有下式之一的配位化合物催化：（I) 化Cl(C0)x[E(C6册）3]3-x'，其中"E"是神或憐，且"X"等于0或 [化Cl(締）2]2'（111)
[(C6册)3P]3 SRu(CO)QH或（IV)[(C6册）3P]3RuC12,特别适合的催化剂是，例如氯化 苯麟)锭(I)和氯化双(环辛二締)锭(I)。
[0006] 此外，US2006142503描述了通过用棚烧源(每摩尔棚烧与0.5-1.8当量的具有低于 250的分子量的締）的反应产物处理、或通过用棚烧源在締的存在下处理异下締聚合物、使 具有末端締类不饱和态的异下締聚合物官能化的方法。
[0007] 本发明的发明人发现了首次广泛适用的、官能团耐受的和高度选择性的内烘类的 反式-棚氨化。因此，本发明设及用于内烘类的高度立体选择性反式-棚氨化的方法，包括下 列步骤:使式I的烘
[0009]与式XiX2BH的棚烧在钉催化剂的存在下反应，得到式(II)的締：
[0011] 在式(I)的烘和式(II)的締中，分别地
[0012] Ri和R2可W相同或不同且可W各自选自：
[0013] a.优选具有1-20个碳原子的直链或支链脂族控类或优选具有3-20个碳原子的环 状脂族控类，所述脂族控类任选地在链上包括杂原子和/或芳控类和/或杂芳控类和/或具 有一个或多个选自C1-C20-烷基、Cs-Cs-杂环烷基或C6-C20芳控、C5-C20杂芳控或芳基-(Ci-C6)-烷基、杂芳基-(Ci-Cs)-烷基或杂原子的取代基;或
[0014] b.具有5-20个碳原子的芳控类或具有1-20个碳原子的杂芳控类，所述芳控类或杂 芳控类各自任选地具有一个或多个选自C1-C2Q-烷基、Cs-Cs-杂环烷基或C6-C2Q芳控、C5-C20杂 芳控或芳基-(C广Cs)-烷基、杂芳基-(Ci-Cs)-烷基、杂原子的取代基;或
[0015] Ri和R2-起形成具有4-30个碳原子的脂族控链，任选地在链中包括杂原子和/或芳 控类和/或任选地具有一个或多个选自C1-C20-烷基、Cs-Cs-杂环烷基或C6-C20芳控、C5-C20杂 芳控或芳基-(Ci-Cs)-烷基、杂芳基-(Ci-Cs)-烷基的取代基，所述脂族控链任选地被一个或 多个取代基取代，所述取代基选自杂取代基、直链、支链、环状脂族C1-C2胞类、C6-C20芳控、 C5-C2Q杂芳控、芳基-(C广Cs)-烷基或杂芳基-(Ci-Cs)-烷基或杂原子。
[0016] 优选地，Ri和R2可W相同或不同且可W各自选自：具有1-20个碳原子的直链或支链 脂族控类，其任选地在链中包括杂原子和/或芳控类;或具有5-20个碳原子的芳控类，其任 选地具有一个或多个选自C1-C20-烷基、Cs-Cs-杂环烷基或C6-C20芳控、C5-C20杂芳控或芳基-(Ci-Cs)-烷基、杂芳基-(Ci-Cs)-烷基或杂原子的取代基;或
[0017] Ri和R2-起形成具有8-20个碳原子的脂族控链结构，其任选地在链中包括杂原子 和/或芳控类和/或任选地具有一个或多个选自C1-C20-烷基、Cs-Cs-杂环烷基或C6-C20芳控、 C5-C20杂芳控或芳基-(Ci-Cs)-烷基、杂芳基-(Ci-Cs)-烷基的取代基，所述链结构任选地被 一个或多个取代基取代，所述取代基选自杂取代基、直链、支链、环状脂族C1-C20控类、C6-C20 芳控、C日-C20杂芳控、芳基-(Ci-Cs)-烷基或杂芳基-(Ci-Cs)-烷基。
[0018] Ri和R2应当优选具有对钉配合物中的Ru-中屯、原子的亲和力低于烘基部分，W避免 封闭其反应位点。
[0019] 式XiX2BH的棚烧选自二烷基棚烧类或二(烷氧基）棚烧类，其中Xi和X2可W相同或 不同且可W各自选自优选具有1-20、优选1-16个碳原子的直链、支链或环状脂族控类;或Xi 和X 2-起形成在链上具有2-20个碳原子、优选2-10个碳原子的脂族控链，所述脂族控基或 链任选地通过-0-桥结合棚，且任选地在链上包括杂原子和/或任选地具有一个或多个选自 Cl-C2〇-烷基、C日-Cs-杂环烷基或〔6-〔2日芳巧、Cl-C20杂芳巧或芳基-(Cl-Cs)-烷基、杂芳基-(Cl-C6)-烷基的取代基，其具有相同或不同的具有2-12个碳原子或杂原子的烷基基团。
[0020] 优选地，Xi和X2各自通过-0-桥结合棚且与-0-桥一起形成具有2-12个碳原子的控 环，所述控环任选地被一个或多个取代基取代，所述取代基选自杂取代基、Ci-Cs直链、支链 或环状脂族控类，所述控杂环结构具有2-12个碳原子，W下式表示：
[0022] 更优选地，式x￥BH的棚烧表示为该式，其中Xl和X2形成通过-0-桥结合至棚原子 的Ci-Cs-控链且被氨、甲基、乙基、丙基、下基或其异构体取代。简单的实例是如下式表示的 pin-H：
[0024] 或其在链上具有3或4个碳原子且被氨或低级烷基取代的类似物。
[0025] 本发明方法中使用的催化剂是包含如下子结构的环戊二締基-配位的钉配合物：
[0027] 其中Rcpi-Rc巧可W相同或不同且可W各自选自氨或优选具有1-20个碳原子的直 链、支链或环状脂族控类，其任选地在链中包括杂原子和/或芳控类和/或任选地具有一个 或多个选自C广C20-烷基、杂环烷基、C5-C20芳控、C5-C20杂芳控或芳基-(打-Cs )-烷基、杂芳基-(Ci-Cs)-烷基或杂原子的取代基，且其中另外的配体与中屯、原子钉配位。所述配体L是本领 域中一般公知的且用于通过与Ru轨道共有电子稳定Ru-配合物。因此，它们可W选自供电子 配体/取代基，例如氨、面素、C出CN、具有8-12个碳原子的环烷基二締。
[0028] 优选的催化剂是[Cp*RuL3 ] X，其中Cp* = IlS-C日R日CP，其中Rcp各自是H或优选C曲，且L 是相同或不同的配体/取代基，其选自供电子配体/取代基，例如氨、面素、C曲CN、具有8-12 个碳原子的环烷基二締或式[Cp*R地2]2的二聚体，其中Cp* = ri5-C5R5,其中R是H或C出。Ru-配 合物优选是具有阴离子抗衡离子X的阳离子配合物，所述阴离子抗衡离子X为弱配位的，例 如PFs-、SbFs-、BF4-、Cl化-、FsCCOO-、Tf 2N- (Tf = S氣甲横酷基）、Tf 〇-、甲苯横酷基、[B[ 3，5-(C 的）2C6 出]4]-、B(C6F5)4-)、A1(0C(C&)3)4-。
[0029] 本发明方法中使用的溶剂应当是低供体溶剂且可W选自脂族、脂环族溶剂、醋类、 酸类、酬类或其混合物，它们可W被一个或多个杂原子取代，例如己烧、CHCl3、CH2Cl2、 C曲CN、乙酸乙醋、丙酬、THF、乙酸或甲基叔下基酸，只要它们对催化反应无害。如果式（I)的 烘自身是液体或液态，则可能无需单独的溶剂。催化剂通常W与式（I)的烘〇，l-l〇mol-%、 优选l-5mol-%的摩尔比使用。
[0030] 本发明的方法可W在-20°c-100°C、优选在0° -30°c的环境溫度下进行，且已经在 正常压力下进行。如果需要，则反应在保护气氛(例如氣气气氛)中进行。
[0031] 如本发明定义的杂取代基可W选自：
[003引-0-、=0、F、Cl、Br、I、CN、N02、一面代甲基、二面代甲基、S面代甲基、CF(CF3)2、 SFs、通过N原子键合的胺、-0-烷基(烷氧基）、-0-芳基、-O-SiRSg、S-RS、S (0) -RS、S (0) 2-RS、 0)2-RS、通过C或N原子键合的酷胺、甲酯基、C(0)-RS"rS3可W彼此独立地相同或不同，且可W 各自为脂族、杂脂族、芳族或杂芳族基团，其各自任选地进一步被一个或多个杂取代基、月旨 族、杂脂族、芳族或杂芳族基团取代。优选地，所述杂取代基选自=0、F、Cl，Br，I，CN，M)2、一 面代甲基、二面代甲基、S面代甲基、CF(CF3)2、SFs、通过N原子键合的胺、-0-烷基（烧氧 基）、-0-芳基。
[0033] 更详细地，C广C20-烷基可W为直链或支链且具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、 13、14、15、16、17、18、19或20个碳原子。烷基可W为低级烷基，例如Ci-Cs-烷基，具体地为甲 基、乙基、丙基、异丙基、下基、异下基、仲-下基或叔下基，类似地为戊基、1-，2-或3-甲基丙 基、1,1-, 1,2-或2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、1-, 2,3-或4-甲基戊基、1,1-, 1,2-, 1, 3- , 2,2-, 2,3-或3,3-二甲基下基、1-或2-乙基下基、1-乙基-1-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙 基、1,1,2-或1,2,2-二甲基丙基。取代的烷基基团为二氣甲基、五氣乙基和1,1,1-二氣乙 基。
[0034] 环烷基可W优选为C3-C10-环烷基，且可W为环丙基、环下基、环戊基、环己基或环 庚基。
[00对締基可W为C2-C2Q締基。烘基可W为C2-C2Q烘基。
[0036]面素为 F、Cl、B;r或 I。
[0037]烷氧基优选为C2-C10烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、叔下氧基等。
[0038] 具有一个或多个选自N、0和S的杂原子的杂环烷基可W优选为2，3-二氨-2-，-3-，- 4- 或-5-巧喃基、2，5-二氨-2-，-3-，-4-或-5-巧喃基、四氨-2-或-3-巧喃基、1，3-二氧戊环- 4- 基、四氨-2-或-3-嚷吩基、2，3-二氨-1-，-2-，-3-，-4-或-5-化咯基、2，5-二氨-1-，-2-，-3-，-4-