(Z)-三取代和四取代氟烷基烯基硼酸酯的高效合成方法

氟烷基取代的烯烃在生命科学和材料科学中具有不可替代的重要用途。(Z)-氟烷基烯基硼酸酯不仅应用于多取代含氟烯烃的合成，还可以应用于Suzuki−Miyaura交叉偶联反应。因此，开发(Z)-氟烷基烯基硼酸酯通用且高效的合成方法十分必要。

中国科学院上海有机化学研究所张新刚课题组报道了钯催化炔烃与氟烷基碘化物和联频哪醇硼酸酯的反式氟烷基化-硼基化反应（DOI: 10.1021/acscatal.8b02842）。该反应能耐受一系列的二氟烷基碘化物和全氟烷基碘化物，并能与各种炔烃（包括内炔和端炔）进行偶联，具有效率高、官能团耐受性好、区域选择性和立体选择性高等优点。

首先，作者以1-苯基-1-丙炔（1a）、二氟碘乙酸乙酯（2a，ICF₂CO₂Et）、联频哪醇硼酸酯（3，B₂pin₂）为模型底物对反应条件进行优化（Table 1）。结果显示，以Pd(PPh₃)₂Cl₂（5 mol%）为催化剂、dppb（5 mol%）为配体、KOAc为碱、1,2-二氯乙烷为溶剂时，底物在80 ℃下反应得到大量副产物乙烯基碘4a′′（entry 1）。作者通过调整碱的种类，发现以Cs₂CO₃为碱时，目标产物4a的产率可以提高到84%，并得到少量的4a′（entry 5）。之后，作者又调整了溶剂以及钯催化剂的种类，最后反应以5.0当量的H2O为添加剂，Pd(PPh₃)₂Cl₂为催化剂时，以高Z/E比（Z/E=65/1）和最佳产率（95%）得到了4a（entry 10）。

（来源：ACS Catal.）

在最佳反应条件下，作者以2a为氟源、芳基-烷基内炔为底物，考察了反应的底物范围（Table 2）。含给电子基团或吸电子基团的芳族底物不影响反应效率和反式选择性（4a−m）。此外，含有不同脂肪族取代基的内炔也能顺利地反应（4n−x）。重要的是，大多数重要的官能团（包括氯、甲硅烷基、甲酸基、酯、甲酰基、酰胺、硝基和酮）对反应都表现出良好的耐受性（4c−f，l−p，t−v）。含醇或叠氮结构的化合物也是有效的偶联底物（4q−s）。含硫杂芳基（4h，w）或氨基酸残基（4x）的脂肪链底物也适用于该反应，但反应Z/E比有所降低。该反应不仅适用于芳基-烷基内炔，还适用于二芳基内炔，并能以中等的产率得到相应的产物。

（来源：ACS Catal.）

为了进一步证明钯催化法的通用性，作者对氟烷基碘化物的反应进行了研究（Table 3）。二氟碘乙酰胺类化合物能顺利反应得到相应目标产物（4aa−ac）。以20当量的水为添加剂时，全氟烷基碘化物可以顺利发生反应（4ad−ae）。此外，端芳炔在相对温和的反应条件下（55 ℃），可以得到反式三取代氟烷基烯基硼酸酯（4af−ah）。此外，脂肪族端炔也适用于该反应。

（来源：ACS Catal.）

基于以上结果，作者提出了反应机制（Scheme 6）。在H₂O存在下，Pd(PPh₃)₂Cl₂被B₂pin₂还原为LnPd⁰，ICF₂R（2）在LnPd⁰作用下产生氟烷基自由基RCF₂·，RCF₂·进攻1中炔基的一个π键后产生乙烯基自由基A；A与2反应得到副产物4′′；LnPd⁰与4′′发生氧化加成生成关键的中间体B；在碱存在下，B与B₂pin₂发生转移金属化得到硼基钯(II)配合物C；最后，C发生还原消除反应得到产物4，同时再生成催化组分LnPd⁰。