华东理工大学曹松教授课题组：LiHMDS促进下钯或铁催化芳基氟化物的脱氟硼化反应

导语

断裂、活化并官能团化不同含氟化合物（含氟芳烃、含氟烯烃、含氟烷烃）的碳氟键是氟化学、有机合成以及有机金属化学的热点研究领域。近二十年来的研究结果表明，碳氟键在不同邻近基团的影响下或在不同的反应条件下，有时表现出很难断裂，有时又很容易受到进攻，呈现出反应的多样性和复杂性。正是碳氟键这种特异性和不确定性，使得碳氟键的断裂成为有机合成中具有挑战意义的课题。研究人员希望利用碳氟键断裂和活化发现更多的新反应，合成出结构多样的有机小分子。近日，华东理工大学曹松教授课题组报道了LiHMDS促进下钯或铁催化芳基氟的脱氟硼化反应（Scheme 1），相关成果发表于Org. Lett.（DOI: 10.1021/acs.orglett.8b02228）。

前沿科研成果

LiHMDS促进下钯或铁催化芳基氟化物碳氟键的脱氟硼化反应

硼酸频哪醇酯（ArBpin或者RBpin）具有优良的稳定性、显著的官能团容忍性和出色的官能团转换能力，其在Suzuki−Miyaura偶联反应中能表现出强大的反应性能，所以该类化合物在药物、材料中应用广泛。近几年，有机硼酸酯的合成成为有机合成的前沿研究领域。一般而言，卤代芳烃（碘代、溴代、氯代芳烃）与双联频哪醇硼酸酯（B2pin2）在过渡金属催化下的硼化反应是合成芳基硼酸酯的有效方法，而氟代芳烃不是硼化反应合适的底物。近几年来，已有文献报道用镍、铜、铑催化剂进行芳基氟和多氟苯的脱氟硼化反应。

首先，作者以对苯基氟苯（1a）与B2pin2为底物对反应条件进行筛选（Table 1）。结果表明，以甲苯为溶剂，2 mol% Pd2dba3为催化剂，2.0当量LiHMDS作为碱，反应温度为80 ℃，将1a与1.5当量的B2pin2在氩气保护下反应12 h，反应收率最高（entry 20）。

作者在筛选出反应条件后，对芳基氟底物的普适性进行了考察（Scheme 2）。含有供电子基团（如甲氧基、氨基）的芳基氟和中等吸电子基团的芳基氟（如羰基）都能以较好的收率获得硼化产物。该反应对氨基、羰基、三氟甲基、烷氧基以及硼基均表现出较好的兼容性。伯胺、仲胺和羰基与反应条件也能兼容，为进一步官能团衍生化提供了可能，这一优点在其它芳基氟的脱氟硼化反应中未见报道。

接着，为了验证该反应的实用性，作者在条件下，对1-萘氟（1j）的脱氟硼化反应进行了克级放大。令人高兴的是，1 mol% Pd2dba3即可使反应顺利进行，并以中等收率得到目标化合物。

铁催化剂具有价廉易得、低毒环保的优点。为了进一步拓展过渡金属催化碳氟键的脱氟硼化反应，作者初步研究了铁催化芳基氟的脱氟硼化反应，经过对催化剂、溶剂、碱、添加剂等反应因素的考察后，发现在FeCl2/LiHMDS/toluene/HMPA反应体系中，芳烃氟的脱氟硼化反应能够顺利进行。但遗憾的是，该方法的底物拓展性和官能团兼容性还有待提高 。

最后，作者对钯催化芳基氟的脱氟硼化反应提出了可能的反应机理。强碱LiHMDS在反应中起到关键作用，它可以活化硼酸酯的B–B键。该反应经历了零价钯对碳氟键的氧化加成、络合物LArPd(II)F与二硼烷的Lewis加合物的转金属化反应、钯络合物还原消除反应。

另外，2017年，曹松教授课题组还报道了铜催化下偕二氟烯烃与B2pin2的反应，得到一系列Z式单氟烯基硼酸酯（Scheme 6）。为了验证结构新颖的Z式单氟烯基硼酸酯的应用性，作者利用硼酸酯基团卓越的反应性能衍生出各种立体异构的单氟烯烃（Scheme 7）。该工作发表于Org. Lett.(DOI: 10.1021/acs.orglett.7b01430)。

钯或铁催化的芳基氟的硼化反应的工作由博士生赵祥虎完成，铜催化下偕二氟烯烃的硼化反应由博士生张娟完成（张娟现为重庆大学博士后）。

关于人物与科研

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