祝贺范振威同学的关于"Enantioselective Copper-Catalyzed sp²/sp³ Diborylation of 1-Chloro-1-Trifluoromethylalkenes"的文章被《ACS Cent. Sci》接受并在线发表！

ACS Cent. Sci. 2022, 8, doi: 10.1021/acscentsci.2c00339.

http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.2c00339

有机硼化合物作为最重要的结构单元之一已被广泛应用于有机合成中，分子中含氟基团的引入可以显著调控其物理、化学及生物性质。因此，含氟有机硼化合物是一类非常具有潜力的合成子。其中，具有多种C-B键的含氟化合物尤其具有吸引力，因为不同的C-B键可以进行化学选择性和多样化的转化，从而形成可控的、多功能化的复杂目标分子。然而，构建具有不同 C-B 键的多硼化化合物特别是在对映选择性合成方面报道的非常少（图1A right），主要是2004年Morken课题组和2017年汤文军课题组通过Pd催化对联烯底物的不对称二硼化反应（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12328-12329， Chem. Sci. 2017, 8, 5161-5165，图1B left）。因此，有机含氟不对称二硼化合物的合成非常有意义且极具挑战。

华侨大学/福州大学宋秋玲教授课题组一直致力于有机硼化学（Acc. Chem. Res. 2021, 54, 2298–2312；Chem 2020, 6, 2347-2363; Nat. Commun. 2022, 13, 2624-2637; Nat. Commun. 2022, 13, 1748-1760; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 10048-10053; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 13124-13134; Nat. Commun. 2022, 13, 3524-3536; Nat. Commun. 2021, 12, 441; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 3294-3299; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 13421-13426; Nat. Commun., 2019, 10, 5709; CCS Chem. 2021, 3, 377-387; Sci. Bull. 2019, 22, 1685-1690; Sci. China Chem. 2019, 62, 62-66）和有机氟化学（Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 9197-9219；ACS Central Science 2020, 6, 1819-1826；Nat. Commun. 2021, 12, 4986；CCS Chem. 2021, 3, 1613–1621; CCS Chem. 2022, doi: 10.31635/ccschem.022.202101576；Chem. Sci. 2019, 10, 6828-6833）的研究。在前期研究工作的基础上（Chem., 2020, 6, 2347-2363，图1B right）近日，该课题组报道了廉价Cu催化的1-氯-1-三氟甲基烯烃的一步构建含偕二氟烯基的对映选择性sp²/sp³二硼化反应（图1C）。

图1、构建含两种不同类型C-B键的双硼化合物的挑战及我们的策略

    作者通过一系列条件优化，确定了合成外消旋二硼的最优条件。随后，对底物的兼容性进行了考察（图2）从实验结果看，不管是脂肪族还是芳香族烯烃都获得了比较满意的结果。令人高兴的是当原料中用OTf取代Cl原子时（13，57-59）依然可以在更短的反应时间以良好的收率得到相同的产物(图2)。

图2、消旋底物的范围

随后，作者选用手性双齿膦配体，确定了合成不对称二硼产物的最优条件。令人欣慰的是脂肪族烯烃和芳香族烯烃都可以得到优异的对映选择性。当底物中用OTf代替Cl时依然有不错的ee值(图3)。

图3、手性底物的范围

之后，作者对产物进行了转化，首先是通过三步合成了含有苯乙烯基偕二氟骨架的手性烯丙基醇（图4A）。同时可以对sp²C-B键以及/sp³C-B键进行选择性转化（图4B）。

图4、应用于转化

接着，作者对反应做了一些控制实验和机理实验。在没有碱和没有Cu催化剂的条件下反应几乎是不能进行的（图5A）。同时，在碱的存在下不能得到设想的炔中间体114（图5B）。降低反应温度可以检测到部分单硼产物113并分离以及通过单晶确定其结构（图5C）。分别在消旋和手性的反应条件下把113投入到反应中，可以分别到到消旋（图5D）和手性（图5E）的产物。因此，作者认为113是反应的中间。通过进一步的时间监测反应，随着时间的进行，我们发现原料在慢慢减少，产物在逐渐增加,同时113先增加后减少。进一步验证了113是反应的中间体。

图5、机理探究

通过控制实验以及结合前人的研究工作，作者提出了一下可能的反应机理：（图6）首先，Cu(OTf)₂、配体和^tBuONa之间形成铜(I)醇盐中间体A，它进一步与二硼 (B₂pin₂)反应生成 Cu-B 复合物种B。随后，Cu-B物种对原料1进行 C=C 双键选择性插入形成中间体C，进一步发生β-氯消除得到新的烯烃D（路径a），或 Cu-B物种对乙烯基-Cl键氧化加成得到中间体C，然后还原消除得到烯烃D（路径b）。随后Cu-B复合物B再次对烯烃D的C=C双键进行区域选择性的插入，形成含铜中间体E，E接着发生β-氟消除最终得到二硼化产物同时生成 LCuF (中间体F)。生成的氟化铜与二硼 (B₂pin₂) 进一步反应生成 Cu-B复合物种B参与下一次催化循环。

图6、机理实验

小结：综上所述，本研究工作合成了一系列含有烯基偕二氟基团的手性二硼化合物，该类二硼化合物中的两个C-B键分别是Csp²-B和Csp³-B键。该方法高效、操作简单、且具有非常广泛的底物普适性。同时，产物可以进行选择性、多样性转化。这些发现为含氟有机硼化合物的合成，尤其是含氟手性有机硼化合物的构建以及应用提供了很好的策略。