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常見的不穩定硼酸
盡管硼酸在SMC中具有廣泛的應用,但一些硼酸由于穩定性差導致其在儲存上的困難以及SMC條件下反應的不成功。
在原位脫硼化反應方面,最著名的不穩定芳基硼酸就是雜芳基硼酸(特別是2-雜芳基硼酸)和多氟苯硼酸。
更多硼酸穩定性數據和相關結構請參考:
其中,2-吡啶基硼試劑的交叉偶聯尤其具有挑戰性。許多使用2-吡啶基硼親核試劑的報告顯示,僅能得到中低產率。且底物范圍有限,通常需要對底物進行特異性優化,并經常使用有機鋰試劑制備相應的硼試劑。
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因此,有大量的研究來建立更加有效的SMC偶聯條件,并研究新的、更穩定的2-吡啶基硼親核試劑。因此,2-吡啶硼試劑是否能成功偶聯已成為SMC反應的一個基本判斷標準。(這個在前面幾期硼試劑掩蔽緩釋系列中就可以看出,很多硼試劑都是以2-吡啶基試劑作為研究例子。)
2-吡啶硼酸不穩定的原因
在設計解決2-吡啶硼酸的SMC偶聯問題時,理解這些物種原位脫硼傾向的內在原因是關鍵。
早期的一些研究結果雖然沒有具體解釋2-吡啶硼酸的穩定性內在原因,但說明了穩定性與pH有關。
Lloyd-Jones研究小組報道了2-吡啶硼酸不穩定性的開創性工作。
高pH值并沒有促進2-吡啶硼酸的脫硼化速率。相反,2-吡啶硼酸在高pH (pH>10) 下比在弱酸堿性條件下 (pH 4-8) 更穩定。
根據Lloyd-Jones的研究結果,2-吡啶硼酸之所以不穩定,是因為2-吡啶硼酸可以通過兩性離子中間體進行脫硼分解,且該反應在pH 4~8之間的反應速率最大(下圖)。
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堿性N原子強烈促進了兩性離子中間體的裂解,在C-B鍵裂解過程中穩定了B(OH)3離去基團。在較高的pH值下,這種相互作用減弱,導致脫硼化速度較慢。這種穩定作用的存在部分解釋了為什么2-吡啶硼酸特別容易發生脫硼化。
參考文獻:
Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 11068 – 11091, doi.org/10.1002/anie.202010631
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J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 29, 9145–9157, 10.1021/jacs.6b03283
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