热点研究

「Spotlight Research」迭代硼化实现胺可编程合成

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者,来自芝加哥大学的谢奇强博士为我们分享。

2023年7月7日,Angew在线发表了来自美国芝加哥大学的董广彬教授课题组发表了题为「Programmable Amine Synthesis via Iterative Boron Homologation」的研究论文。作者发展了一个新的nitrenoid前体,实现了N对C-B键的高效插入得到C-N-B类化合物,并再结合其课题组发展的氮杂-Matteson反应,实现了利用Matteson反应向分子骨架中引入氮原子的目标。

“Programmable Amine Synthesis via Iterative Boron Homologation

Qiqiang Xie, Rui Zhang, Guangbin Dong*

Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202307118. DOI: 10.1002/anie.202307118

Q1. 请对Programmable Amine Synthesis via Iterative Boron Homologation一个简单介绍。

Matteson反应是一个基于硼的同系化反应。从一个简单的硼酯出发,通过与carbenoid反应,可以实现可控的碳链增长。同时该过程的手性控制也是非常的优秀。更重要的是,在反应前后,反应活性位点硼是保留的,因此可用于迭代合成。我们发现,虽然Matteson反应在程序化构筑碳链中得到了非常广泛的应用,但是这些工作都局限于“插C”过程,即将碳原子插入到碳硼键中。2022年,我们报道了氧杂-Matteson反应,成功实现了分子骨架中氧原子的引入(JACS, 2022, 144, 8498)。考虑到氮原子广泛存在于各种天然产物及生物活性分子中,我们设想能否利用Matteson反应向分子骨架中引入氮原子,从而可以程序化的合成胺类化合物。基于此设想,我们发展了一个新的nitrenoid前体,实现了N对C-B键的高效插入得到C-N-B类化合物。再结合我们发展的氮杂-Matteson反应(JACS, 2021, 143, 14422),实现了利用Matteson反应向分子骨架中引入氮原子的目标。

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢

困难主要有两个,一是找到一个合适的nitrenoid前体,一个是如何将“插N”与“插C”过程串起来。对于nitrenoid,在我们的反应中,我们需要其具足够的亲核性与硼酸酯RBpin反应生成ate-complex中间体然后1,2-迁移得到N插入的产物;另一方面,nitrenoid上的离去基的碱性不能太强,否则会与生成的RR1NBpin络合从而使后续的“插C”过程无法进行。基于这两点考虑,我们筛选了大量的离去基,最终发现N上连carbamate作离去基符合我们的要求。对于如何将“插N”与“插C”过程串起来,我们发现虽然carbamate碱性很弱,不会破坏生成RR1NBpin中间体,但是其对后续的“插C”过程仍有很大的影响。后面我们就设想如果能够将“插N”过程生成的锂盐从体系中沉淀出来,或许能有帮助。事实也证明我们的想法是对的。通过将反应溶剂由THF变为THF/Et2O/Hexane混合溶剂,“插N”过程生成的锂盐确实从体系中析出,同时后续的“插C”过程也能顺利进行。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

解决上面两个问题最烧脑。

Q4. 来想继续研究化学的哪个方向呢?

我个人还是对主族元素化学更感兴趣。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

坚持就是胜利。

作者教育背景简介

教育背景:

2010-2014 上海大学 工学学士

2014-2019 中科院上海有机化学研究所 理学博士(导师:胡金波 研究员)

2020-至今 芝加哥大学 博士后(导师:董广彬 教授)

获奖经历:

2018年博士研究生国家奖学金

2019年中科院院长优秀奖

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