Construção de boro

Nature Communications volume 13, número do artigo: 2624 (2022) Citar este artigo

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Em comparação com a química estereogênica de carbono bem desenvolvida, a construção de compostos estereogênicos de boro permanece subdesenvolvida e desafiadora. Aqui, a construção enantiosseletiva catalítica anteriormente indescritível de compostos estereogênicos de boro foi alcançada através da reação de inserção de ligação B-H dessimétrica enantiosseletiva. A reação de inserção da ligação B – H de 2-arilpiridina-boranos com compostos diazo versáteis sob catalisador de cobre quiral pode fornecer compostos estereogênicos de boro com enantiosseletividade boa a excelente. Além disso, a utilidade sintética desta reação é demonstrada pela escalabilidade e pelas transformações a jusante. Os cálculos DFT fornecem informações sobre o mecanismo de reação e a origem da estereosseletividade.

O boro é um elemento metalóide importante na química orgânica. O boro normalmente forma compostos organoboro quirais tricoordenados com centros estereogênicos de carbono, que servem como importantes reagentes sintéticos para acessar moléculas opticamente ativas . Além disso, compostos organoboro tricoordenados também podem ser projetados como estruturas quirais axiais, esforços para a preparação catalítica assimétrica de compostos organoboro quirais com eixo de ligação CB foram alcançados pelo nosso grupo6 e pelo grupo de Tan & Zhang7, respectivamente (Fig. 1A). Os compostos organoboro tricoordenados têm um orbital p vazio que pode aceitar elétrons de bases de Lewis ou nucleófilos para formar compostos organoboro tetracoordenados com uma geometria tetraédrica . Se os quatro substituintes dos compostos organoboro tetracoordenados forem todos diferentes, o átomo de boro também é um centro estereogênico semelhante ao centro de carbono, fosfina16,17,18,19, enxofre20,21,22 ou silício23,24. Na verdade, compostos estereogênicos de boro também podem ser encontrados em produtos naturais25 e materiais26,27 (Fig. 1B). Apesar da importância dos compostos estereogênicos de boro, os métodos catalíticos enantiosseletivos para a construção de tais compostos quirais são elusivos, até o momento existe apenas um protocolo enantioenriquecido relatado por He et al. para obter tais compostos estereogênicos de boro, o que foi alcançado pela dessimetrização de espécies de boro diacetilativo tetracoordenado por meio de uma química de clique CuAAC (Fig. 1C) , as outras abordagens conhecidas para eles são restritas à resolução quiral ou processos induzidos por substrato quiral . ,31,32,33,34,35,36,37,38. Digno de nota, devido ao pequeno tamanho do átomo de boro (em comparação com átomos muito conhecidos que poderiam revelar centros estereogênicos, como carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo etc.), será um desafio se o local da reação enantiosseletiva fosse direto próprio boro. Assim, deixa grande espaço e faz com que o desenvolvimento da síntese enantiosseletiva catalítica de compostos estereogênicos de boro com estruturas diversas se torne extremamente atraente, mas também desafiador.

A situação atual da química organoboro quiral. B Compostos estereogênicos de boro em produtos e materiais naturais. C CuAAC assimétrico para a síntese de compostos estereogênicos de boro (He et al.). D Inserção catalítica dessimétrica de BH em compostos estereogênicos de boro (este trabalho).

A dessimetrização enantiosseletiva emergiu como uma das estratégias mais frequentemente investigadas para acessar moléculas quirais . A fim de construir o centro estereogênico de boro diretamente no átomo de boro, que era distinto da estratégia conhecida, um substrato organoboro tetracoordenado adequado e estável com dois locais de reação idênticos é a chave para o sucesso deste objetivo. Por outro lado, a reação de inserção da ligação B – H dirigida por carbeno representa uma abordagem eficiente para a construção de novas ligações CB . . O processo catalítico foi iniciado por Curran48 e Zhou & Zhu49, e os dois últimos alcançaram a primeira inserção assimétrica de carbeno nas ligações B - H dos adutos fosfina-borano (M2HP•BH3). O mais notável é que os produtos alvo são organoboranos tetracoordenados estáveis ​​com duas mesmas ligações BH, que atendem perfeitamente às nossas necessidades e podem servir como um material de partida ideal para o nosso propósito. Com base no conhecimento, imaginamos que uma inserção de ligações BH dessimétricas enantiosseletivas catalisadas por metal de tais boranos tetracoordenados (L•BH2R) com compostos diazo poderia renderizar os compostos estereogênicos de boro enantioenriquecidos desejados (L•B*HRR') diretamente no átomo de boro . No entanto, esta química encontraria alguns desafios importantes: (1) A atual reação de inserção da ligação BH ocorre principalmente na primeira ligação BH do borano tetracoordenado (L•BH3), e a segunda ligação BH do borano tetracoordenado (L•BH2R) é relativamente inerte e raramente investigado48. (2) Os organobranos tetracoordenados conhecidos (L•BH2R) são lineares, de natureza lábil, a escolha de um esqueleto adequado para substratos tetracoordenados de borano seria essencial para o sucesso da hipótese. (3) Até onde sabemos, não há relatos precedentes de que a ligação BX (X = C, H, O, N, P) esteja diretamente envolvida na construção de compostos estereogênicos de boro. Inspirados em nosso relatório anterior, os boros tetracoordenados cíclicos com um ligante contendo N forneceriam uma estrutura rígida, o que aumentaria a viabilidade para a construção de compostos estereogênicos de boro enantioenriquecidos .