福州大学，最新Nature Chemistry！

基于四配位硼金属化物位移的不对称合成是一个有趣且具有挑战性的课题。尽管通过1,2-金属盐位移从四配位硼物种构建了中心手性，但从此类硼“ate”配合物催化不对称合成轴向手性化合物仍然是一个持续的挑战。轴向手性烯烃由于其独特的特性和有趣的分子支架而受到了极大的关注。

在这里，福州大学宋秋玲课题组报告了一种对映选择性镍催化策略，通过炔基四配位硼物质的1,3-金属盐位移来构建轴向手性烯烃。化学选择性、区域选择性和间质选择性可以通过廉价的过渡金属催化剂从易于获得的起始材料中进行调节和良好控制。下游转化表明该协议中此类化合物具有强大的转化能力，并且还可以实现生物活性化合物的后期精制。机理实验表明，具有碳碳三键的芳基-Ni配合物的区域选择性顺加成和随后的1,3-苯基迁移是合成轴向手性烯烃的两个关键步骤。相关研究成果以题为“Ni-catalysed assembly of axially chiral alkenes from alkynyl tetracoordinate borons via 1,3-metallate shift”发表在最新一期《Nature Chemistry》上。

Figure 1. 概述图

【背景与策略】

到目前为止，已经开发出三种类型的通过四配位硼的金属化转变来获得对映体富集化合物的策略（图1a）：（1）具有与硼原子相邻的碳立体中心的四配位硼物种，可实现1,2-迁移以立体倒转或立体保留方式（I型）；(2)在外部手性π激活剂（II型）存在的情况下，烯基四配位物质能够实现不对称1,2-金属盐位移；(3)在硼原子上使用手性助剂可以实现立体选择性1,2-金属盐位移（III型）。值得注意的是，这些转变仅限于通过1,2-金属盐位移构建碳中心手性。本文介绍了一种策略上不同的方法，即四配位硼驱动的1,3-金属盐位移，绕过上述限制来构建轴向手性（图1c）。

过渡金属催化的对映选择性策略被认为为四配位硼使金属化物向轴向手性转变提供了理想的合成路线。灵感来自Murakami的工作，该工作实现了钯催化的炔基四配位硼与芳基卤化物的官能化，得到三取代烯烃。研究人员发现，镍催化在这种转化中提供了更好的反应性，而不是钯催化，并且使用吡啶盒配体以良好的收率提供了所需的轴向手性烯烃，具有优异的化学选择性，独家E/Z异构体选择性，对映体选择性高。

图 1. 背景、假设和策略

【底物拓展与合成应用】

在镍/吡啶盒催化剂的支持下，从四配位有机硼合成轴向手性苯乙烯和萘基烯烃具有广泛的底物范围。具有不同脂肪链的炔基四配位硼在转化中均具有良好的耐受性。一系列具有各种酯和酰胺官能团的芳基溴都毫无困难地参与该反应。总体而言，这些反应具有高产率和良好至优异的立体控制。生物活性化合物或药物分子的后期阐述展示了该方案在合成各种具有复杂结构的轴向手性化合物方面的巨大潜力。对所获得的对映体富集产物上的酯官能团进行进一步操作，可产生多种轴向手性烯烃衍生物，而不会损害对映选择性，这对合成化学和药物化学的从业者来说可能很有吸引力，在全合成和不对称合成中具有广泛的应用。

图 2. 合成应用

【反应机理】

尽管将外消旋反应转化为手性反应通常是一个巨大的挑战，但这种镍催化的四配位硼使能的1,3-金属化物向轴向手性的转变方法展示了成功的对映选择性，并且对化学选择性、区域选择性和抗逆选择性具有精确的控制。为了深入了解该方法的机制，作者进行了一系列评估实验（图3）。与之前的中心手性组装反应相比，这个获得轴向手性的例子是通过四配位硼的不寻常的1,3-金属化物位移进行的。使用特定底物进行对照实验以分离稳定的四配位硼中间体，这证实了炔基四配位硼与芳基镍物质的初始区域选择性顺加成模型。随后的1,3-金属盐迁移，然后是还原消除和水解，最终提供了轴向手性烯烃产物。

作者进一步提出了一种可能的催化循环，如图3h所示。首先，NiL*与芳基溴氧化加成生成芳基镍物质Int-I。Int-I穿过炔基四配位硼的碳-碳三键进行区域选择性顺加成，得到中间体Int-II。随后，Int-II发生1,3-金属盐迁移，得到Int-III，然后通过还原消除以及催化剂镍的再生得到轴向手性产物Int-IV，完成催化循环。最后，在H2O存在下得到目标产物（图3h）。为了探索获得的轴向手性烯烃的构型稳定性，作者选择了代表性的例子并在140°C的异丙醇中进行了外消旋实验，如图3i（补充图5-7）所示。

图 3. 机理控制实验和可能的催化循环

【总结】

总的来说，这种通过镍不对称催化实现的四配位硼驱动的1,3-金属盐转移增加了构建轴向手性烯烃衍生物的工具包，这可能开辟未来的方法，允许从有机硼化合物精致地形成新型手性化合物。为了实现有机硼化合物的多样化转化，基于四配位硼中间体的新策略的设计和开发非常有吸引力。本文开发的方法不仅展示了基于四配位硼化合物的金属化物位移的创造性扩展，而且还成功地控制了立体选择性。起始原料的现成性、操作的简便性和反应条件的简单性增强了采用这种化学方法的吸引力。尽管存在一定的底物限制，例如底物中需要芳基迁移基团和酯基团，并且该过程目前原子经济性相对较差，但这些发现将为手性四配位硼化学的未来探索提供动力。

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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