(4-((4-(三氟甲氧基)苯氧基)甲基)苯基)硼酸制备方案
(4-((4-(三氟甲氧基)苯氧基)甲基)苯基)硼酸制备方案
(4-((4-(三氟甲氧基)苯氧基)甲基)苯基)硼酸(含不同量酸酐)是一种含三氟甲氧基苯氧基甲基取代基的芳基硼酸试剂,广泛用于钯催化的铃木–宫浦交叉偶联反应及其他有机硼介导的药物化学与合成化学转化。
- 化学名称
- (4-((4-(三氟甲氧基)苯氧基)甲基)苯基)硼酸(含不同量酸酐)
- 产品编号
- P728696
- 功能分类
- 芳基硼酸 / 铃木–宫浦偶联底物
- 关键结构特征
- 对位取代苄氧基连接基团,末端为4-(三氟甲氧基)苯基,4位含硼酸官能团
- 酸酐含量
- 含不同量对应的硼氧烷酸酐;称量时需核算实际硼当量
- 主要用途
- 钯催化交叉偶联、Chan–Lam偶联及去硼酸化研究
储存、操作与安全
(4-((4-(三氟甲氧基)苯氧基)甲基)苯基)硼酸(含不同量酸酐)应在阴凉、干燥、通风良好的环境中密封保存,充惰性气体(氮气或氩气)保护,以减少吸湿并延缓硼酸向硼氧烷酸酐的转化。
操作本品时须全程穿戴标准实验室个人防护装备(PPE),包括丁腈手套、护目镜和实验服。称量或溶解时应在通风橱中进行,避免吸入细粉。
由于本品含三氟甲氧基,热分解时可能释放含氟副产物;在通风条件不充分的情况下,应避免明火及高温操作。使用前请查阅安全数据表(SDS)以获取完整危害信息。
试剂制备与溶解
酸酐含量的核算:由于本批次含不同量对应的硼氧烷(环状酸酐),每克有效硼酸当量可能与纯硼酸形式的理论分子量有所差异。在对化学计量敏感的反应中,强烈建议在使用前通过1H NMR或11B NMR表征酸酐组分,或使用略微过量(1.1–1.5当量)以补偿差异。
溶解性:本品通常可溶于常见有机溶剂,如四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)和乙醇。水溶性有限;对于需要含水助溶剂的铃木偶联反应,应先在与水混溶的有机溶剂中配制母液,再加入含水碱组分。
母液制备:在惰性气氛下称量所需量,溶于干燥、脱气的溶剂中,使用前目视确认完全溶解。尽量现配现用,以避免长时间暴露于空气和湿气中。
实验方案:铃木–宫浦交叉偶联
以下为使用(4-((4-(三氟甲氧基)苯氧基)甲基)苯基)硼酸作为钯催化铃木–宫浦反应偶联底物的通用实验方案。请针对每种具体底物组合优化催化剂用量、碱、溶剂和温度。
- 装置准备:将反应瓶烘干并在氮气或氩气下冷却。将芳基卤素亲电底物(1.0当量)、Pd催化剂(如Pd(PPh₃)₄或Pd(dppf)Cl₂,通常1–5 mol%)和碱(如K₂CO₃、Cs₂CO₃或K₃PO₄,2–3当量)加入反应瓶中。
- 加入硼酸试剂:将本硼酸(1.1–1.5当量,根据酸酐含量调整)以固体形式或预溶于脱气溶剂中加入。
- 溶剂与温度:使用脱气的有机溶剂(THF、二噁烷、DMF或甲苯)与水的混合溶剂(通常为4:1至9:1,v/v)。在惰性气氛下加热至60–100°C(温度视底物而定),搅拌2–16小时。
- 反应监测:通过TLC或LC-MS监测反应进程,在后处理前确认原料已消耗。
- 后处理与分离:冷却至室温,用乙酸乙酯稀释,用水和饱和食盐水洗涤,经MgSO₄或Na₂SO₄干燥,过滤,减压浓缩。视需要通过柱色谱或重结晶进行纯化。
注意:反应条件应通过实验优化。三氟甲氧基为吸电子基团,可能影响硼酸底物的反应活性。
质量控制与表征
在将该试剂用于大规模合成之前,建议进行以下表征检查:
- 11B NMR:硼酸通常在δ 28–32 ppm处共振,而硼氧烷酸酐则出现在δ 18–22 ppm附近。两组信号的积分可直接估算样品中酸酐的比例。
- 1H NMR:确认预期的芳香质子图案、特征性OCH₂苄基亚甲基信号,以及无意外杂质。
- 19F NMR:三氟甲氧基在19F NMR谱中提供特征性单峰,确认CF₃O基团的结构完整性。
- HPLC纯度:进行反相HPLC分析以评估整体化学纯度并检测非硼杂质。
- 熔点:与文献或供应商规格进行比较(如有),以评估批次间一致性。
常见问题
为什么该硼酸含有不同量的酸酐?这会影响使用方式吗?
芳基硼酸在失水后容易发生可逆的自缩合,形成环状三聚体硼氧烷酸酐,这种情况在储存过程中或低湿度条件下尤为明显。这种平衡对于硼酸试剂而言是正常现象。对于大多数铃木偶联应用,酸酐同样是有效的偶联底物;但在计算当量时,需考虑活性硼摩尔分数的降低。建议在使用前通过¹¹B NMR表征酸酐含量,或使用适度过量(1.1–1.5当量)以补偿差异。
铃木偶联中推荐使用哪些钯催化剂和碱与该硼酸配合使用?
常用且广泛有效的钯催化剂包括Pd(PPh₃)₄、Pd(dppf)Cl₂·CH₂Cl₂以及含膦配体的Pd(OAc)₂。碱方面,在含水有机溶剂混合体系中,K₂CO₃、Cs₂CO₃和K₃PO₄均为标准选择。本底物上的吸电子三氟甲氧基可能对最优条件有一定影响;建议对每种新底物组合进行经验优化。
如何储存该化合物以防止降解?
将化合物在惰性气体(氮气或氩气)保护下密封,存放于阴凉、干燥、避光且低湿度的环境中。反复冻融或长时间暴露于潮湿空气中会加速硼氧烷酸酐的生成,并可能随时间导致去硼酸化或水解降解。在长期储存前将试剂分装为单次用量是保持试剂完整性的实用方法。
该硼酸是否可用于Chan–Lam偶联反应?
是的,芳基硼酸是铜介导Chan–Lam偶联反应的成熟底物,可在温和条件下与N–H、O–H或S–H亲核试剂发生偶联。本硼酸应适用于此类转化。标准Chan–Lam条件采用铜(II)盐(如Cu(OAc)₂)、碱(如Et₃N或吡啶)、分子筛,以空气或氧气作为末端氧化剂,在室温下进行。可能需要针对具体底物进行优化。
参考文献
- Miyaura, N.; Suzuki, A. Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions of Organoboron Compounds. Chem. Rev. 1995, 95, 2457–2483. doi:10.1021/cr00039a007
- Hall, D. G. Boronic Acid Catalysis. Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 3475–3496.
- Chan, D. M. T.; Monaco, K. L.; Wang, R.-P.; Winters, M. P. New N- and O-arylations with phenylboronic acids and cupric acetate. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 2933–2936.
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