【JACS】Seung Hwan Cho课题组：α-氯代烷基硼酸酯与偕二硼基烷烃的立体选择性1,2-金属迁移重排反应

导读

通过α-卤代烷基硼酸酯1,2-金属迁移重排反应构建具有高度非对映选择性以及相邻立体中心的策略，目前较少有相关的研究报道。近日，韩国浦项科技大学Seung Hwan Cho课题组报道了一种对映体富集α-卤代烷基硼酸酯与偕二硼基烷烃（前亲核试剂）的非对映选择性和立体专一性1,2-金属迁移重排反应。通过调节硼活化剂实现了对α-硼基碳负离子的可控原位生成，可高效形成boron-ate配合物，并经Lewis酸促进的1,2-金属迁移重排，从而可以高产率、优异的非对映选择性制备邻二硼酸酯。机理研究表明，反应涉及boron-ate中间体的生成，并表明活化剂依赖的碳负离子生成以及烷基−烷基空间排斥的最小化，是该高度非对映选择性的来源。此外，通过多种衍生化反应以及对映体富集的1,2-二环己基乙烷-1,2-二醇的简洁合成，进一步证明了该策略的实用性。相关研究成果发表在J. Am. Chem. Soc.上（DOI: 10.1021/jacs.6c14748）。

成果

α-卤代烷基硼酸酯的立体专一性1,2-金属迁移重排反应，为在精确的立体化学控制下构建碳−碳键和碳−杂原子键提供了一个强有力的平台。这些转化涉及硼试剂的亲核加成形成boron-ate配合物，随后该配合物以高度立体专一性发生从硼到α-碳的1,2-迁移，生成一个新的立体中心。自Matteson团队的开创性研究以来，这一反应性已借助一系列碳基和杂原子基亲核试剂得到广泛发展。然而，能够同时生成相邻立体中心的高度非对映选择性α-卤代烷基硼酸酯的1,2-金属迁移重排反应，仍然有限（Scheme 1a）。1985年，Matteson团队报道了一种α-锂化的乙基硼酸酯与对映体富集的α-氯代硼酸酯反应，以较差的非对映选择性得到相邻立体中心（Scheme 1b）。随后，Matteson团队研究表明，烯醇负离子类亲核试剂可发生1,2-金属迁移重排，以优异的非对映选择性得到相邻立体中心。2025年，董广彬团队报道了一种稳定化碳负离子发生分子内1,2-金属迁移重排的策略，可以高度非对映选择性制备环状产物（Scheme 1c）。然而，通过α-卤代烷基硼酸酯的高度非对映选择性1,2-金属迁移重排反应构建相邻立体中心的策略，仍有待进一步的探索。近日，韩国浦项科技大学Seung Hwan Cho课题组报道了一种对映体富集α-卤代烷基硼酸酯与偕二硼基烷烃的非对映选择性和立体专一性1,2-金属迁移重排反应，制备一系列具有相邻立体中心的邻二硼酸酯衍生物（Scheme 1d）。

（Scheme 1，图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

首先，作者对二硼基烷烃的脱硼步骤进行了相关的理论计算研究（Scheme 2）。研究表明，硼活化剂的选择可控制α-硼基碳负离子的生成。值得注意的是，n-BuMgCl·LiCl 和PhLi所表现出的脱硼能垒高于n-BuLi和t-BuLi，表明这些活化剂生成α-硼基碳负离子的速度更慢。

（Scheme 2，图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

其次，作者以偕二硼基烷烃（1a）和α-氯代烷基硼酸酯（2a）作为模型底物，对反应条件进行了大量的筛选（Table 1）。筛选结果表明，当1a在n-BuMgCl·LiCl/THF条件下进行活化，并在Cu(OTf)₂/THF条件与2a在室温下反应，可以99%的收率得到邻二硼酸酯产物3a，dr为95:5。

（Table 1，图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

在获得上述最佳反应条件后，作者对底物范围进行了扩展（Table 2）。值得注意的是，所得邻二硼酸酯均经氧化后处理，以便以相应的邻二醇形式进行分离与表征。首先，当外消旋α-氯烷基硼酸酯底物2中含有各种烷基与环烷基等时，均可顺利进行反应，获得相应的产物4b-4i，收率为60-99%，dr为91:9->99:1。其中，含有烯基、卤素以及烷氧羰基取代的底物，均与体系兼容。其次，当偕二硼基烷烃底物1中含有多种烷基以及苄基时，也能够顺利进行反应，获得相应的产物4j-4y，收率为44-99%，dr为90:10->99:1。

（Table 2，图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

同时，作者发现，当采用对映体富集的α-氯烷基硼酸酯和偕二硼基烷烃作为底物时，通过立体选择性1,2-金属迁移重排反应，可制备一系列具有相邻手性中心的邻二醇衍生物6，具有良好的收率以及优异的立体选择性（Table 3）。

（Table 3，图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

此外，作者还对反应的机理进行了研究（Scheme 3）。研究表明，反应涉及boron-ate中间体的生成（Scheme 3a）。同时，烷基−烷基空间排斥的最小化，是该高度非对映选择性的来源（Scheme 3b）。

（Scheme 3，图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

最后，作者对反应的实用性进行了研究（Scheme 4）。首先，克级规模实验，同样可以88%的收率得到产物7，dr为96:4，er为99:1。同时，产物7可进行多种衍生化实验，如偶联、炔基化等，获得相应的衍生物8-15。其次，通过对对映体富集的1,2-二环己基乙烷-1,2-二醇（DICHED）的简洁合成，进一步证明了该策略的实用性。

（Scheme 4，图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

总结

韩国浦项科技大学Seung Hwan Cho课题组报道了一种对映体富集α-卤代烷基硼酸酯与偕二硼基烷烃的非对映选择性和立体专一性1,2-金属迁移重排反应，制备了一系列具有相邻立体中心的对映体富集邻二硼酸酯衍生物。该策略的一个关键特征在于，通过选择硼活化剂实现对α-硼基碳负离子的可控原位生成，从而促成Lewis酸促进的非对映选择性1,2-金属迁移重排。

论文信息

Stereoselective 1,2-Metalate Rearrangement of α‑Chloroalkylboronic Esters with gem-Diborylalkanes

Gwanggyun Kim, Doyoon Kim, Seungcheol Han, Sehoon Park, Seung Hwan Cho

J. Am. Chem. Soc. https://doi.org/10.1021/jacs.6c14748

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