B-9,9'-螺二芴-2'-基硼酸的合成与应用

简述

螺环化合物是一种由单个原子连接两个双环的有机化合物，许多天然产物分子以及药物中都含有螺环结构[1]。本篇我们介绍的B-9,9'-螺二芴-2'-基硼酸又名9,9-螺二芴-2-硼酸，分子式为C₂₅H₁₇BO₂，分子量为360.22。它是一种常温常压下表现为白色粉末的螺环化合物，在基础螺环的结构基础上，同时引入了功能化基团硼酸基，给予化合物更多的应用可能性。

合成工艺

将1.84克镁切屑和少许结晶碘加入装备有回流冷凝器和滴液漏斗的2000毫升四颈烧瓶中，所述烧瓶已进行加热干燥并用氮气覆盖。首先，尽可能快地滴加约25毫升的一种30.0克2-溴-9,9'-螺二芴于120毫升无水THF中的溶液，并在滴加位置对混合物进行加热。在反应开始后，添加剩余的添加溶液，其添加速率以反应混合物自动沸腾为准。然后添加约1100毫升THF，并使混合物回流2小时。将澄清的Grignard溶液冷却至室温，并在四小时内，滴加至在氮气氛下的2000毫升四颈烧瓶中的8.68克新蒸馏的硼酸三甲酯于约100毫升THF中的混合物中，其添加速率以内部温度在-70℃和-75℃之间为准。将该批料慢慢温热至室温。将100克冰水/3毫升95-97％的硫酸添加至白色悬浮液中。吸滤出未溶解的无机沉淀物并进行洗涤，并用氯化钠水溶液对母液萃取两次。在硫酸镁上对有机相进行干燥，并排出溶剂。在温热下用己烷和丙酮搅拌两次而对得到的粗产品进行提纯。干燥后，得到白色粉末B-9,9'-螺二芴-2'-基硼酸，得率21克(77％)。该化合物的1H-NMR数据如下：1H-NMR(400Mhz，d-DMSO)δ=8.03-8.01(pdd，2H)，7.99-7.97 (pdd，1H)，7.89(s，1H)，7.88-7.86(pdd，1H)，7.42-7.38(m，3H)，7.16-7.11(m，3H)，7.08(ps，1H)，6.60-6.59(m，3H)[2]。

应用

螺环化合物是一类重要的有机分子，常见于天然产物及药物活性分子中。与单环或平面型芳环相比，螺环骨架拥有更大的三维空间结构，在药物开发中具有重要作用。通过化学修饰在药物分子中引入螺环结构，可通过其刚性骨架增强三维结合位点与蛋白质靶标的相互作用使药物发挥作用[3]。虽然暂无具体应用实例支持，但该研究表明B-9,9'-螺二芴-2'-基硼酸具备潜在药物合成潜力。

除此之外，以B-9,9'-螺二芴-2'-基硼酸结构中的9,9'-螺二芴结构为骨架，在其2,2',7,7'四个位置通过Suzuki偶联等反应接上2-苯基吡啶或吡啶-2-甲酸基团可以合成两种磷光配体，将它与铱络合可以得到含四个金属铱的两种新型磷光配合物。进一步地，以该配合物合成有机电致发光器件(OLEDs)可用于显示器的生产研究[4]。

参考文献

[1]梁一茹,吴起,林贤福.氨基酰化酶催化多米诺反应合成螺环化合物[C]//中国酶工程与糖生物工程学术研讨会.2015.

[2]F·维索泰尔,J·萨尔贝克,H·斯普莱泽.螺环化合物及其用途:CN99802667.0[P].CN1289317A.

[3]张晗月,贾义霞.镍催化串联借氢环化反应合成手性螺环化合物[J].有机化学, 2021, 41(4):2.DOI:10.6023/cjoc202100027.

[4]余黎明.红色磷光喹啉—铂配合物与蓝,绿色磷光多金属配合物的合成[D].南昌大学,2012.