【有机】Angew：Ir催化芳基硼酸与1,3-二氧杂环戊烯-2-酮直接生成芳基乙醛的反应
芳基乙醛因其巨大的合成潜力已成为化学科研人员关注的重点。合成芳基乙醛的方法主要分为醇、芳基乙烯的选择性氧化、羧酸的还原、芳基乙炔的水解等官能团转化（Type 1, Scheme 1a）和芳香醛、苄基卤化物C-C键形成（Type 2, Scheme 1b）这两种。但通过Type2这种方法合成芳基乙醛存在步骤繁琐、选择性差等问题。因此，南洋理工大学Tamio Hayashi团队开发了一种新的Ir催化芳基硼酸与1,3-二氧杂环戊烯-2-酮直接生成芳基乙醛的策略（Scheme 1c）。该策略起始原料易得，反应条件温和，为芳基乙醛的合成提供了一种新的途径。相关研究成果发表于Angew. Chem. Int. Ed.（DOI:10.1002/anie.201906148）。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
首先，作者以1,3-二氧杂环戊烯-2-酮1和3,4-(亚甲二氧基)苯硼酸2a为模板底物，通过对催化剂、溶剂和添加物等条件进行筛选，确定最优条件为（Table 1）：5.0 mol% [IrOMe(cod)]2和5.5 mol% dppp-OMe配体为催化剂，5.5 mol% B2(OH)4为添加物，ClCH2CH2Cl/H2O（10:1）为溶剂，在90 °C条件下反应1h，能以75%的收率得到相应产物3a。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
然后，在最优反应条件下，作者对该反应的底物范围进行了考察（Table 2）。各种对位或间位取代的芳基硼酸能较好地适应反应条件，能以良好的收率得到相应产物。位阻较大的1-萘硼酸也具有良好的耐受性，能以良好的收率得到相应产物。若将3,4-(亚甲二氧基)苯硼酸换成无取代的苯硼酸，则反应只能以中等的收率得到相应产物，通过优化反应条件，该反应的收率也能从57%提到66%。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
作者推测可能的机理（Scheme 2）：首先，催化剂Ir与芳基硼酸发生金属转移过程生成的[Ir]–Ar中间体A。紧接着，A会与1,3-二氧杂环戊烯-2-酮1反应生成烷基-Ir中间体B。然后，B经历β-氧消除反应生成中间体C。最后，C发生水解、脱羧以及酮-烯醇异构化过程得到芳基乙醛3同时再生[Ir]-OH。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
为了进一步了解添加物B2(OH)4在该反应中所起的作用，作者又进行了一系列对照实验（Scheme 3）。两个相同的反应，其中一个反应加入B2(OH)4，另外一个不加，在70 ℃条件下反应15分钟，作者发现加入B2(OH)4的反应能以62％的收率得到产物，而不加B2(OH)4的反应则只能以8％的收率得到产物（Scheme 3a）。若反应中不加1,3-二氧杂环戊烯-2-酮1，同样的，其中一个反应加入B2(OH)4，另外一个不加，作者发现芳基苯硼酸会水解成B2(OH)4和ArOH，但不加B2(OH)4的反应的水解速度比加入B2(OH)4的水解速度慢很多。这些结果表明B2(OH)4可促进ArB(OH)2转化为Ar-H的过程，即B2(OH)4在金属转移过程和水解过程中发挥着重要作用。考虑到反应产物的收率较高，所以作者推测B2(OH)4促进金属转移过程的可能性更大（Scheme3b）。反应中加入或不加入B2(OH)4，1的回收率都一样，这说明B2(OH)4对1参与的反应过程无关（Scheme 3c）。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
小结：南洋理工大学Tamio Hayashi团队开发了一种新的Ir催化芳基硼酸与1,3-二氧杂环戊烯-2-酮直接生成芳基乙醛的策略。该策略起始原料易得，反应条件温和，为芳基乙醛的合成提供了一种新的途径。
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