Synthesis of α-Boryl-Substituted Allylboronate Esters Using Stable Bis[(pinacolato)boryl]methylzinc Reagents

Abstract

The synthesis of new types of organoboron compounds is one of the most important tasks in modern synthetic chemistry because it provides access to new synthetic methodologies and allows the synthesis of new compounds that are inaccessible by other means. Recently, α-boryl-substituted allylic boronate esters have been emerged as new types of allylic boron reagents. However, a few examples have been reported to access α-boryl-substituted allylic boronate esters with limited scope. In this study, we report the utilization of bis[(pinacolato)boryl]methyl zinc halides, whose structures are characterized via X-ray analysis, as robust and easy-to-handle reagents of copper-catalyzed coupling with vinyliodonium salts. The reaction we devised proceeded efficiently and afforded the synthesis of a broad range of the synthetically very useful α-boryl-substituted allylic boronate esters in good yields under mild conditions. The use of isolated bis[(pinacolato)boryl] methyl zinc halides is highly practical, as demonstrated by monitoring this coupling reaction over a period of time and performing standard Schlenk techniques outside the glove-box with high reactivity. The developed reaction can be performed on gram scale and the α-subsituted allylic boronate ester was obtained in good yields. Also, we have described the further transformations of obtained products, including base-promoted deborylative alkylation, stereoselective allylboration and boron-Wittig reaction. These manipulations allow for the preparations of diverse set of synthetically valuable enantioenriched building blocks.

유기 붕소 화합물은 수분 및 공기 조건에서 안정하고 다루기 쉬우며 기존의 방법으로는 접근하기 어려웠던 새로운 합성 경로를 제시할 수 있는 중간체로 활용될 수 있기에, 현대 유기화학에서 새로운 유기 붕소 화합물의 합성은 중요한 목표 중 하나이다. 최근, 알파-붕소 치환된 알릴 붕소 화합물이 새로운 유기 붕소 화합물로 주목받았으나, 그 합성법에 대해서는 제한적인 연구만이 진행되었다. 본 연구에서는 더 다양한 알파-붕소 치환된 알릴 붕소 화합물의 합성법을 제시하였다. 이를 위해 기존에 반응 내 금속 치환 반응을 통해 생성하였던 1,1,1-알킬이붕소 브롬화 아연 화합물을 고체 상태로 분리하였고, X선 회절을 통해 그 구조를 규명하였다. 분리해낸 1,1,1-알킬이붕소 브롬화 아연 화합물은 상온에서 높은 안정성과, 슈링크 테크닉을 이용하면 글러브 박스 밖에서도 사용할 수 있음을 보여주며 높은 유용성을 보여주었다. 얻어진 1,1,1-알킬이붕소 브롬화 아연 화합물을 구리 촉매 하에 바이닐 아이오딘 염과 짝지음 반응을 시켜 기존의 방법론으로는 합성하기 어려웠던 다양한 알파-붕소 치환된 알릴 붕소 화합물을 그램 스케일로 합성하는 방법을 보여주었다. 이 연구는 다양한 알파-붕소 치환된 알릴 붕소 화합물 라이브러리를 구축함으로써 알릴화 반응 연구에 대한 확장성을 보여주었다는데 의미가 있다. 또한 얻어진 알파-붕소 치환된 알릴 붕소 화합물을 염기 조건하의 탈붕소 알킬레이션, 입체선택적 알릴화 반응, 보론-위티그 반응 등의 다양한 화학 반응에 적용시켜 유용한 합성 전구체를 만들 수 있음을 보여주었다.