Org. Lett. | 铜催化烯烃与多氟芳烃的脱氟硼化反应

英文原题：Copper-Catalyzed Defluorinative Boroarylation of Alkenes with Polyfluoroarenes

通讯作者： 熊涛 (Tao Xiong)

作者：赵悦 (Yue Zhao)、付斌 (Bin Fu)、王斯敏 (Simin Wang)、李雁飞 (Yanfei Li)、原秀萍 (Xiuping Yuan)、尹建军 (Jianjun Yin)、张前 (Qian Zhang)

背景介绍

多氟芳烃化合物在材料科学、农用化学品和制药方面有特殊而广泛的用途，因此发展将多氟芳烃基序引入有机分子的方法是非常重要的。在已报道的方法中，多氟芳烃C–F键选择性官能化是获得这种有用化合物最有效和最经济的途径之一。在过去几十年里，人们使用过渡金属及光催化技术成功实现了催化加氢脱氟反应及脱氟硼化反应。此外，通过使用高活性金属有机试剂与氟芳烃反应成功构建了C–C键。然而脱氟烷基化反应仍存在一些局限：1)要求预先制备化学计量的有机金属试剂；2)需预安装导向基团以控制区域选择性；3)反应中生成稳定的M–F键（M:金属），会阻碍催化循环。有机硼化合物是现代有机合成中最为重要的一类化合物。其中，烯烃的硼化/双官能团化反应是合成含硼化合物最有效的方法之一。尽管人们已经发展了大量的烯烃的硼化/双官能团化，然而烯烃的脱氟硼芳化反应仍未见报道。因此，以廉价易得的烯烃、多氟芳烃为原料的脱氟硼芳化反应，无疑具有重要的价值。

文章亮点

1. 区域选择性优异的C–F键官能团化。

2. 利用烯烃作为潜在的亲核试剂，成功避免了预先制备化学计量的有机金属试剂。

3. 反应条件温和，区域选择性优异，且具有较广泛的底物适用范围及良好的官能团兼容性。

图文解读

作者以1a和2a为标准底物对反应的催化剂，配体，碱和溶剂进行了筛选（所有筛选条件详见于supporting information）。经过详细的条件筛选后，确定了1a (2.0 equiv)，2a (0.2 mmol)，CuCl (5 mol%)，PCy3 (6 mol%)，KOtBu (2.0 equiv)，B2pin2 (2.0 equiv)，THF (3 mL)，30 ℃，反应24小时为最佳反应条件。在此基础上，一系列单取代烯烃，1,1-二取代烯烃以及1,2-双取代烯烃均能顺利参与转化（图1）。其中，1,1-二取代烯烃需要在40 ℃下以中等至良好的收率实现转化，得到相应的脱氟硼化产物。而1,2-双取代烯烃则需要在更大量催化剂作用及60 ℃下才能得到对应的含硼多氟芳烃。

图1. 烯烃底物扩展

随后，作者又探究了多氟芳烃的底物范围（图2）。无论是缺电子还是富电子的多氟芳烃均可以有效参与反应，获得相应的脱氟硼化产物。其中，1,2,3,5-四氟苯需要提高催化剂负载量以及升高温度才能在该体系下实现转化。复杂的分子衍生底物也表现出良好的反应活性。

图2. 多氟芳烃底物扩展

值得一提的是，该策略对各类官能团的兼容性好，能够实现克级制备，具有一定的应用价值此外，作者进行了初步的机理研究。如图3所示，通过向反应中加入叔丁醇，检测到氢硼化产物的生成，表明反应中可能经历烷基铜物种。竞争实验和Hammett研究（见于supporting information）结果表明该反应可能经历SNAr过程。

图3. 克级实验及机理实验

总结与展望

作者开发了一种铜催化烯烃与多氟芳烃的脱氟硼化反应。该方法避免了化学计量的有机金属试剂的使用，具有广泛的底物范围，并显示出良好的官能团兼容性以及优异的区域选择性，成功高效地制备了一系列有价值的含硼多氟芳烃，特别是有合成价值但具有挑战性的含季碳中心的三芳基烷基硼酸酯。该实验室正在进一步研究C–F键的转化。

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

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