烯烃来源广、储量丰富,是化工以及实验室合成的理想起始原料。多硼化合物由于邻位硼的作用,可以进行多种多样的选择性转化,近年来得到越来越多的关注。传统的烯烃硼氢化由于硼烷强的还原性,主要得到烷基硼酸酯类单硼化合物。因此,如何避免烷基硼酸酯的产生,从简单易得的烯烃出发,直接制备多硼化合物,是该类转化的难点问题。
vic115维多利亚羰基合成与选择氧化国家重点实验室吴立朋人才团队自2018年成立以来一直致力于前过渡金属催化烯炔烃/烷烃的官能团化研究(Angew. Chem., In. Ed. 2019, 58, 16167-16171)。近日,该团队与研究所夏春谷研究员课题组合作,利用Cp2ZrCl2/MeOLi催化体系实现了烯烃选择性合成偕二硼类化合物(图1)。
图1. Zr催化烯烃选择性制备偕二硼类化合物
研究人员通过实验验证其可能的反应机理,发现该反应中Cp2ZrCl2首先与2当量的MeOLi反应生成Cp2Zr(OMe)2,再与HBpin形成Cp2ZrH2(A)和MeO-Bpin。Cp2ZrH2与HBpin反应后形成Cp2Zr(H)Bpin(B)并释放H2。然后,烯烃与Cp2Zr(H)Bpin形成烷基锆物种(C),该物种经过β-H消除形成中间体烯基硼酸酯4。4插入到Cp2Zr(H)Bpin中形成锆基偕二硼物种(D)并进一步与HBpin通过σ键复分解得到目标产物3。
图2. 根据实验结果推测的反应机理
该方法以地壳中含量丰富、廉价的前过渡金属为催化剂,在无需额外添加氢受体的条件下,从烯烃选择性合成偕二硼类化合物,底物兼容性广,不仅适用于普通的端位烯烃,同样适用于长链的內烯烃(双键迁移/二硼化)。
该研究成果近期发表在《德国应用化学》(Angew. Chem., Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202002642.)上。
以上工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、兰州化物所和羰基合成与选择氧化国家重点实验室的支持。