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 por meio da reação de inserção de ligação B-H assimétrica enantiosseletiva. A reação de inserção de ligação B-H de 2-arilpiridina-boranos com compostos diazo versáteis sob catalisador de cobre quiral pode fornecer compostos estereogênicos de boro com boa a excelente enantiosseletividade. Além disso, a utilidade sintética desta reação é demonstrada pela escalabilidade e transformações a jusante. Os cálculos DFT fornecem informações sobre o mecanismo de reação e a origem da estereosseletividade.

O boro é um importante elemento metalóide na química orgânica. O boro normalmente forma compostos de organoboro quirais tricoordenados com centros estereogênicos de carbono, que servem como importantes reagentes sintéticos para acessar moléculas opticamente ativas1,2,3,4,5. Além disso, compostos de organoboro tricoordenado também podem ser projetados como estruturas quirais axiais, esforços para preparação catalítica assimétrica de compostos de organoboro quirais com eixo de ligação CB foram alcançados por nosso grupo6 e pelo grupo de Tan & Zhang7, respectivamente (Fig. 1A). 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 tetraédrica8,9,10,11,12,13,14,15. Se os quatro substituintes dos compostos de organoboro tetracoordenados forem todos diferentes, o átomo de boro também é um centro estereogênico que é semelhante ao centro de carbono, fosfina16,17,18,19, enxofre20,21,22 ou silício23,24. De fato, os 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 agora há apenas um protocolo enriquecido relatado por He et al. para obter tais compostos estereogênicos de boro, que foi obtido por dessimetrização de espécies de boro tetracoordenado diacetilativo por meio de uma química de clique CuAAC (Fig. 1C)28, as outras abordagens conhecidas para eles são restritas à resolução quiral ou processos induzidos por substrato quiral29,30 ,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 podem revelar centros estereogênicos, como carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo, etc.), será um desafio se o local de reação enantiosseletiva for direto para próprio boro. Assim, ela abre um grande espaço e torna o desenvolvimento da síntese enantiosseletiva catalítica de compostos estereogênicos de boro com diversas estruturas extremamente atraente, mas também desafiador.

Um estado atual da química de 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 assimétrica de BH para compostos estereogênicos de boro (este trabalho).

A dessimetrização enantiosseletiva emergiu como uma das estratégias mais frequentemente investigadas para acessar moléculas quirais39,40,41,42,43,44. Para construir o centro estereogênico de boro diretamente no átomo de boro, que era diferente da estratégia conhecida, um substrato de organoboro tetracoordenado adequado e estável com dois locais de reação idênticos é a chave para o sucesso desse objetivo. Por outro lado, a reação de inserção de ligação B-H dirigida por carbeno representa uma abordagem eficiente para a construção de novas ligações CB45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57 . 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 de adutos de fosfina-borano (M2HP•BH3). Mais notavelmente, os produtos visados ​​são organoboranos tetracoordenados estáveis ​​com duas mesmas ligações BH, que atendem perfeitamente aos nossos requisitos e podem servir como um material de partida ideal para o nosso propósito. Com base no conhecimento, vislumbramos que uma inserção de ligações BH assimétricas enantiosseletivas catalisadas por metal de tais boranos tetracoordenados (L•BH2R) com compostos diazo poderia render os compostos estereogênicos de boro enantioenriquecidos desejados (L•B*HRR') diretamente no átomo de boro . No entanto, esta química encontraria alguns grandes desafios: (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, os quais possuem natureza lábil, a escolha de um esqueleto adequado para substratos boranos tetracoordenados 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 um andaime rígido, o que aumentaria a viabilidade da construção de compostos estereogênicos de boro enantioenriquecidos58.