催化非导向茂金属的间位C−H硼化反应

摘要： 大连化学物理研究所陈庆安课题组利用空间位阻控制策略，实现了茂金属的非导向的间位选择性C−H硼化。通过铱与氮配体的催化体系，合成了一系列基于苯并二茂铁、二茂铁、二茂钌和相关半夹心络合物的硼酸酯。借助各种偶联反应，成功构建新的C−C和C−杂原子键。极大丰富了茂金属分子库。

关键词： Advanced Science , 茂金属, 非导向硼化, 间位选择性, 铱催化

自从20世纪50年代初偶然发现并确定了夹心结构金属配合物以来，二茂铁及其衍生物在均相催化、高分子科学和药物化学等各个领域得到了广泛的应用。因此，二茂铁新功能化的开发一直是研究热点。单官能化、1,1’-和1,2-双官能团化二茂铁的合成方法已得到很好的发展。相比之下，1,3-双官能化二茂铁的选择性构建仍然少有研究。从合成效率的角度来看，直接C−H官能团化是最简单的策略。

然而，多个Csp2−H位点的存在使得控制反应的区域选择性成为一个很大的挑战。最近，余金权和周强辉等人利用预先引入的二甲基氨基通过Pd接力催化过程实现了二茂铁的间位选择性不对称C−H芳基化反应。导向基团对于实现高区域选择性至关重要。虽然上述方法很可靠，但非导向的二茂铁间位选择性C−H官能团化更有吸引力，因为这可以进一步提高原子经济性和步骤经济性。

从分子衍生化的角度来看，有机硼化合物是构建新的C−C和C−杂原子键的多功能前体。就此而言，将硼单元选择性引入茂金属中对于丰富茂金属分子库具有重要意义，从而促进相关领域的发展。2004年，Plenio及其同事开创了以dtbbpy为配体的铱催化茂金属与联硼酸频那醇酯的C−H硼化反应，但该方法不适合带有给电子基团的二茂铁。近年来，铱催化的烷烃、杂芳烃和芳烃的C−H硼化反应取得了瞩目的进展。借助氮配体和硼单元与铱配位形成空间结构高度拥挤的中间体，空间位阻的影响可以有效地阻断近端位点的反应，从而实现远端C−H位点的选择性活化。

大连化学物理研究所陈庆安和合作者利用空间位阻控制策略，取代二茂铁相对不拥挤的间位C−H键优先通过氧化加成被活化，从而最终得到间位官能团化产物。使用四甲基邻菲啰啉或2,2’-二吡啶基芳基甲烷作为配体时，铱催化的茂金属硼化仅发生在间位C−H位点。在没有导向基团的情况下，通过这种方法可以高效合成各种1,3-二取代苯并二茂铁、二茂铁、二茂钌和相关的半夹心络合物。值得注意的是，苯并二茂铁的C−H硼化反应优先在苯环片段上进行，这可能是由于五甲基环戊二烯的屏蔽效应。该方法具有很好的官能团兼容性、易于放大实验和多样的衍生化的特点。

研究者相信，此项研究将会极大丰富了茂金属分子库，并为1,3-取代的茂金属化合物的合成提供新的思路。相关论文在线发表在 Advanced Science 上。