剖析深度 Suzuki偶联系列[19] 大名鼎鼎的MIDA硼酸酯:N-甲基亚氨基二乙酸硼酸酯——硼试剂掩蔽缓释策略2(VI)
概述
有一些硼酸非常有用但却不够稳定,比如2-杂环硼酸、乙烯基硼酸、环丙基硼酸等。这些硼酸在空气下通过原位脱硼、氧化和/或聚合等作用储存过程中发生分解。
这些分解过程又会被热、碱和/或Pd催化剂进一步加速,导致不稳定硼酸的原位分解与偶联反应的竞争。这种竞争副反应在相对不活泼的芳基氯代物进行偶联时表现的更加突出。
为此开发了许多硼酸替代物,包括三氟硼酸盐(Suzuki偶联系列[12] 掩蔽缓释策略案例1:硼氟酸盐抑制脱硼质子化——Suzuki杂质谱之硼酸脱硼质子化解决策略2(II))、三烷氧基或三羟基硼酸盐(Suzuki偶联系列[14] 眼花缭乱的硼酸酯锂盐抑制脱硼质子化杂质——硼试剂掩蔽缓释策略2(III))、二乙醇胺硼酸酯(Suzuki偶联系列[15] 二乙醇胺(DEA)硼酸酯抑制脱硼质子化——硼试剂掩蔽缓释策略2(IV))等。
但是,这些试剂都不能同时为这三种(2-杂环硼酸、乙烯基硼酸、环丙基硼酸)不稳定硼酸提供稳定和高效的替代品。
为此,Burke等人设计了MIDA硼酸酯。该类试剂对空气稳定,可长期存放,并能实现温和条件下的可控原位水解,从而“缓慢释放”不稳定硼酸,并通过后者进行交叉偶联反应,从而得以解决上述问题。
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MIDA硼酸酯的可控水解:硼酸的缓释
前面介绍过,硼酸缓释策略的关键是释放硼酸的速率和偶联反应消耗硼酸的速率要匹配,才能有效抑制过量硼酸产生的一系列副反应。
对于MIDA硼酸酯,可以通过碱的强度和反应温度实现对MIDA酯水解速率的控制,即实现有效的“缓释”。
MIDA硼酸酯在NaOH水溶液条件下的水解速率非常快,通常在23°C下<10分钟。而在K3PO4的5:1二氧六环/水溶液中则会慢很多,60°C下水解时间达到∼3 h。如果将温度从23°C升高至100°C,则水解速度从24小时缩短至30分钟。
而且,不论是芳基,杂芳基,烯基和烷基MIDA硼酸酯,其水解速率都类似。
MIDA硼酸酯的Suzuki偶联反应
对不稳定硼酸和稳定的MIDA的Suzuki偶联进行了对比。
365建站与存放15天的硼酸(下图红色框中收率)相比,存放时间达60天甚至107天的MIDA硼酸酯的收率(下图蓝色框中收率)都远高于相应的硼酸。
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多种底物类型的MIDA硼酸酯和相应的氯代物的Suzuki偶联都能提供优良的收率。
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对于出了名不稳定的2-吡啶基硼酸,相应的MIDA酯同样能给出良好的结果。
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拓展阅读:
吡啶6-位上的取代基对MIDA和相应的硼酸的性质也会产生影响:
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参考文献:
J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 20, 6961–6963, 10.1021/ja901416p
ACS Catal. 2017, 7, 12, 8331–8337, 10.1021/acscatal.7b03241
Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 11068 – 11091
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