5-甲酰基呋喃-2-硼酸频哪醇酯:操作与使用实验方案
5-甲酰基呋喃-2-硼酸频哪醇酯:操作与使用实验方案
5-Formylfuran-2-boronic acid, pinacol ester 是一种多功能有机硼构建模块,同时具备醛基官能团和频哪醇保护的硼酸酯基团,可作为双官能中间体用于Suzuki–Miyaura交叉偶联反应及后续缩合化学转化。
- 货号
- F733265
- 化学名称
- 5-甲酰基呋喃-2-硼酸频哪醇酯
- 官能团
- 醛基(–CHO)和频哪醇硼酸酯(–Bpin)
- 主要应用
- Suzuki–Miyaura交叉偶联、亚胺/酰胺缩合、材料合成
- 推荐储存条件
- 阴凉干燥处,惰性气氛保护,防潮防氧化
- 操作注意事项
- 使用标准实验室个人防护装备;需防潮条件时应在惰性气体保护下操作
概述与化学性质
5-甲酰基呋喃-2-硼酸频哪醇酯(货号:F733265)是一种双官能有机硼试剂,以呋喃芳环为核心骨架,同时具备两个合成价值的活性位点:5位醛基和2位频哪醇保护的硼酸酯基团。频哪醇酯保护基可防止硼酸过早发生原脱硼反应,与游离硼酸形式相比,显著提高了化合物的稳定性和操作便利性。
醛基官能团使该化合物能够参与缩合反应(如还原胺化、亚胺形成、Wittig烯基化),而Bpin基团则使其可作为芳基/杂芳基硼源参与钯催化Suzuki–Miyaura交叉偶联反应。这种双重反应性使其成为药物化学、材料科学和全合成中极具价值的双官能连接子和构建模块。
所需材料与设备
- 5-甲酰基呋喃-2-硼酸频哪醇酯(F733265,阿拉丁科学)
- 适当的偶联底物(用于Suzuki偶联的芳基/乙烯基卤化物或拟卤化物)
- 钯催化剂(如Pd(PPh₃)₄或Pd(dppf)Cl₂)——用于交叉偶联应用
- 碱(如K₂CO₃、Cs₂CO₃或K₃PO₄)——用于Suzuki偶联
- 无水溶剂(如DMF、二氧烷、THF或甲苯)
- 水(Suzuki偶联的共溶剂)
- 惰性气体(N₂或Ar)及Schlenk管线或手套箱
- 磁力搅拌台和搅拌子
- 回流冷凝管和圆底烧瓶
- 用于监测和表征的标准分析仪器(TLC、HPLC、NMR)
- 个人防护装备(实验服、手套、护目镜)
分步实验方案:Suzuki–Miyaura交叉偶联
准备工作:
- 所有玻璃器皿于120 °C烘箱中干燥过夜,在真空或惰性气氛下冷却后使用。
- 通过通入N₂或Ar至少15分钟或冻融抽真空循环对所有溶剂脱气。
- 按所需化学计量比称量5-甲酰基呋喃-2-硼酸频哪醇酯(F733265)和芳基卤化物偶联底物(通常Bpin试剂相对于卤化物用1.0–1.5当量)。
反应设置:
- 在惰性气氛下,将芳基卤化物、F733265、钯催化剂(通常1–5 mol%)和碱加入圆底烧瓶中。
- 加入脱气溶剂混合物(如二氧烷/水,4:1 v/v)。
- 密封烧瓶,通入惰性气体,在搅拌条件下加热至目标温度(通常80–100 °C)。
- 在适当时间间隔通过TLC或分析型HPLC监测反应进程。
后处理:
- 反应完成后,将反应混合物冷却至室温。
- 用乙酸乙酯稀释,依次用水和饱和食盐水洗涤。
- 有机层用无水Na₂SO₄或MgSO₄干燥,过滤,减压浓缩。
- 通过柱色谱或重结晶纯化粗产品。
- 通过¹H NMR、¹³C NMR和质谱对分离产物进行表征。
注意:反应条件(温度、催化剂用量、碱、溶剂)应针对每对具体底物进行优化。若产物中的醛基对后续转化有干扰,可能需要进行保护。
储存、稳定性与安全注意事项
储存:将5-甲酰基呋喃-2-硼酸频哪醇酯储存在阴凉、干燥处,避免接触潮湿、光照及不相容物质(强氧化剂、强碱)。每次使用后密封容器,建议在惰性气氛(N₂或Ar)下储存,以减少与大气水分的接触——长时间接触水分会水解频哪醇酯并逐渐释放游离硼酸。
稳定性:频哪醇酯形式的稳定性显著优于游离硼酸;然而,长时间暴露于水分或水溶液条件下会导致Bpin基团缓慢水解。醛基在有氧条件下易被氧化。对于长期储存的材料,建议在使用前通过NMR或TLC定期复检以确认纯度。
安全:遵循标准实验室安全规程。穿戴适当的个人防护装备,包括实验服、耐化学品手套和护目镜。操作前请查阅F733265的安全数据表(SDS)。避免吸入粉尘或蒸气。按照当地有机硼化学废弃物处置法规处理废料。
常见问题
为什么该试剂优选频哪醇酯形式而非游离硼酸形式?
频哪醇酯保护基可防止硼酸发生酸酐化和过早原脱硼反应,提高储存稳定性和操作便利性。同时,其在常用有机溶剂中的溶解度通常优于游离硼酸。在Suzuki–Miyaura偶联条件下,频哪醇酯会原位水解为活性硼酸物种。
交叉偶联后,F733265的醛基是否可用于进一步官能化?
是的。Suzuki偶联后保留的醛基可用于后续转化,如还原胺化、Wittig或HWE烯基化、亚胺缩合或还原为伯醇。这使F733265在多步合成序列中作为双官能连接子具有特别重要的价值。
储存过程中应采取哪些预防措施防止硼酸酯水解?
每次使用后立即将容器密封,并在氮气或氩气等惰性气氛下储存。将试剂保存在阴凉干燥的环境中,避免接触水分和潮湿条件。如需长期储存,可考虑使用干燥剂或将其存放于干燥器中。
哪些钯催化剂适用于该硼酸酯的Suzuki偶联?
常用钯催化剂,包括Pd(PPh₃)₄、Pd(dppf)Cl₂、含膦配体的Pd(OAc)₂以及含适当配体的Pd₂(dba)₃,已被广泛用于芳基和杂芳基硼酸酯的偶联反应。应根据具体偶联底物和底物电性选择最佳催化剂。
参考文献
- Miyaura, N.; Suzuki, A. Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions of Organoboron Compounds. Chemical Reviews 1995, 95 (7), 2457–2483. doi:10.1021/cr00039a007
- Hall, D. G. (Ed.) Boronic Acids: Preparation and Applications in Organic Synthesis, Medicine and Materials, 2nd ed.; Wiley-VCH: Weinheim, 2011.
- Lennox, A. J. J.; Lloyd-Jones, G. C. Selection of boron reagents for Suzuki–Miyaura coupling. Chemical Society Reviews 2014, 43, 412–443. doi:10.1039/C3CS60197H
产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。
危险品化学品经营许可证(带存储)