СИНТЕЗ СТАБИЛЬНЫХ АТ-КОМПЛЕКСОВ ГЕТЕРОАРОМАТИЧЕСКИХ БОРОНОВЫХ КИСЛОТ С 4,6,10-ТРИГИДРОКСИ-1,4,6,10-ТЕТРААЗААДАМАНТАНОМ
Аннотация
В статье описан синтез стабильных ат-комплексов ароматических гетероциклических бороновых кислот с 4,6,10-тригидрокси-1,4,6,10-тетраазаадамантаном. Ат-комплексы бетаиновой структуры были получены взаимодействием трис(β-оксиминометил)амина с пиридинил-3-бороновой и тиенил-2-бороновой кислотами. Модификация этой методики, заключавшаяся в использовании карбоната щелочного металла в качестве дополнительного основания, позволила получить устойчивые к влаге воздуха и термически более стабильные ионные ат-комплексы из тиенил-3-бороновой, фуранил-2-бороновой, а также тиофен-2,5-дибороновой кислот. Все продукты получены с выходами, близкими к количественным, и полностью охарактеризованы методами 1Н, 13С (DEPT 135) и 11B ЯМР спектроскопии, элементного анализа и масс-спектрометрии высокого разрешения. На основании спектральных данных подтверждена каркасная структура полученных ат-комплексов и отсутствие примесей свободных гетероциклических бороновых кислот. В статье также показано, что образование таких стабильных ат-комплексов может быть использовано для ковалентной иммобилизации гетероциклических бороновых кислот на полимерных подложках. На первой стадии полистирол, содержащий остатки 4-бензилоксибензилбромида, был модифицирован 4,6,10-тригидрокси-1,4,6,10-тетраазаадамантановыми фрагментами. Реакция полученного продукта с тиенил-3-бороновой кислотой привела к образованию нового полимера, содержащего бороновую кислоту в форме ковалентно-связанного ат-комплекса. Степень обогащения полученного полимера, согласно выполненному элементному анализу, составила 40 %. Подтверждение присутствия ковалентно-связанных остатков тиенил-3-бороновой кислоты в целевом полимерном продукте, а также наличия в нем диадамантановых фрагментов было получено из анализа и сравнения данных экспериментальных и расчетных ИК спектров. Подобные полимеры могут использоваться для выделения бороновых кислот из реакционных смесей, а также проведения твердофазного синтеза.
Литература
Hall D. Boronic acids: preparation and applications in organic synthesis, medicine and materials. Weinheim: Wiley VCH. 2011. 701 p. DOI: 10.1002/9783527639328.
Tyrrell E., Brookes P. The synthesis and applications of heterocyclic boronic acids. Synthesis. 2003. V. 2003. N 4. P. 0469-0483. DOI: 10.1055/s-2003-37721.
Fyfe J., Watson A. Recent developments in organoboron chemistry: Old Dogs, New Tricks. Chem. 2017. V. 3. N 1. P. 31-55. DOI: 10.1016/j.chempr.2017.05.008.
Qin P., Zhu H., EdvinssonT., Boschloo G., Hagfeldt A., Sun L. Design of an organic chromophore for P-type dye-sensitized solar cells. J. Amer. Chem. Soc. 2008. V. 130. N 27. P. 8570-8571. DOI: 10.1021/ja8001474.
Monaco C., Bonne K., Clark C., Lam. P. Copper pro-moted C-N and C-O bond cross-coupling with phenyl and pyridylboronates. Tetrahed. Lett. 2003. V. 44. N 19. P. 3863-3865. DOI: 10.1016/S0040-4039(03)00739-1.
Cox P., Leach A., Campbell A., Lloyd-Jones G. Protode-boronation of heteroaromatic, vinyl, and cyclopropyl bo-ronic acids: pH–rate profiles, autocatalysis, and dispropor-tionation. J. Amer. Chem. Soc. 2016. V. 138. N 29. P. 9145-9157. DOI: 10.1021/jacs.6b03283.
Kinzel T., Zhang Y., Buchwald S.L. A New palladium precatalyst allows for the fast Suzuki−Miyaura coupling reactions of unstable polyfluorophenyl and 2-heteroaryl boronic acids. J. Amer. Chem. Soc. 2010. V. 132. N 40. P. 14073-14075. DOI: 10.1021/ja1073799.
Billingsley K., Buchwald S. Highly efficient monophos-phine-based catalyst for the palladium-catalyzed Suzu-ki−Miyaura reaction of heteroaryl halides and heteroaryl boronic acids and esters. J. Amer. Chem. Soc. 2007. V. 129. N 11. P. 3358-3366. DOI: 10.1021/ja068577p.
Fischer F., Havinga E. Thermal and photoinduced de-boronations of some pyridine- and benzeneboronate ani-ons. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas. 1974. V. 93. N 1. P. 21-24. DOI: 10.1002/recl.19740930110.
Gillis E., Burke M. A Simple and modular strategy for small mole-cule synthesis: iterative Suzuki−Miyaura coupling of B-protected ha-loboronic acid building blocks. J. Amer. Chem. Soc. 2007. V. 129. N 21. P. 6716-6717. DOI: 10.1021/ja0716204.
Li J., Grillo A., Burke M. From synthesis to function via iterative assembly of N-methyliminodiacetic acid boronate building blocks. Acc. Chem. Res. 2015. V. 48. N 8. P. 2297-2307. DOI: 10.1021/acs.accounts.5b00128.
Knapp D., Gillis E., Burke M. A general solution for unstable bo-ronic acids: slow-release cross-coupling from air-stable MIDA boronates. J. Amer. Chem. Soc. 2009. V. 131. N 20. P. 6961-6963.DOI: 10.1021/ja901416p.
Fulmer G., Miller A., Sherden N., Gottlieb H., Nudelman A., Stoltz B., Bercaw J., Goldberg K. NMR chemical shifts of trace impurities: common laboratory solvents, or-ganics, and gases in deuterated solvents relevant to the or-ganometallic chemist. Organometallics. 2010. V. 29. N 9. P. 2176-2179. DOI: 10.1021/om100106e.
Golovanov I., Mazeina G., Nelyubina Y., Novikov R., Mazur A., Britvin S., Tartakovsky V., Ioffe S., Sukhorukov A. Exploiting coupling of boronic acids with triols for a pH-dependent “click-declick” chemistry. J. Org. Chem. 2018. V. 83. N 17. P. 9756-9773. DOI: 10.1021/acs.joc.8b01296.
Semakin A., Sukhorukov A., Lesiv A., Ioffe S., Lyssenko K., Nelyubina Y., Tartakovsky V. Unusual intramolecu-lar cyclization of tris(β-oximinoalkyl)amines. the first syn-thesis of 1,4,6,10-tetraazaadamantanes. Org. Lett. 2009. V. 11. N 18. P. 4072-4075. DOI: 10.1021/ol9015157.
Frisch M., Trucks G., Schlegel H., Scuseria G., Robb M., Cheeseman J., Scalmani G., Barone V., Petersson G., Nakatsu-ji H., Li X., Caricato M., Marenich A., Bloino J., Janesko B., Gomperts R., Mennucci B., Hratchian H., Ortiz J., Iz-maylov A., Sonnenberg J., Williams-Young D., Ding F., Lipparini F., Egidi F., Goings J., Peng B., Petrone A., Henderson T., Ranasinghe D., Zakrzewski V., Gao J., Rega N., Zheng G., Liang W., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakaji-ma T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Thros-sell K., Montgomery J., Peralta J.E., Ogliaro F., Bearpark M. J., Heyd J., Brothers E., Kudin K., Staroverov V., Keith T., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A., Burant J., Iyengar S., Tomasi J., Cossi M., Millam J., Klene M., Adamo C., Cammi R., Ochterski J., Martin R., Morokuma K., Far-kas O., Foresman J., Fox D. Gaussian 16, Revision A.03. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2016.
Golovanov I., Sukhorukov A., Nelyubina Y., Khomutova Y., Ioffe S., Tartakovsky V. Synthesis of B,O,N-doped adamantanes and di-amantanes by condensation of oximes with boronic acids. J. Org. Chem. 2015. V. 80. N 13. P. 6728-6736. DOI: 10.1021/acs.joc.5b00892.
Nishiyabu R., James T. Hierarchical supramolecules and organiza-tion using boronic acid building blocks. Chem. Commun. 2015. V. 51. N 11. P. 2005-2020. DOI: 10.1039/C4CC07712A.
Severin K. Boronic acids as building blocks for molecular nanostructures and polymeric materials. Dalton Trans. 2009. N 27. P. 5254-5264. DOI: 10.1039/B902849H.
Vancoillie G., Hoogenboom R. Synthesis and polymeriza-tion of boronic acid containing monomers. Polym. Chem. 2016. V. 7. N 35. P. 5484-5495. DOI: 10.1039/C6PY00775A.
Carrillo J., Turner M., Ingleson M. A general protocol for the polycondensation of thienyl N-methyliminodiacetic acid boronate esters to form high molecular weight copol-ymers. J. Am. Chem. Soc. 2016. V. 138. N 40. P. 13361-13368.
Kaligian K., Sprachman M. Controlled polymers: access-ing new platforms for material synthesis. Molec. Syst. Des. Eng. 2019. DOI: 10.1039/C8ME00095F.
Bloino J., Barone V. A second-order perturbation theory route to vibrational averages and transition properties of molecules: General formulation and application to infrared and vibrational circular dichroism spectroscopies. J. Chem. Phys. 2012. V. 136. P. 124108. DOI: 10.1063/1.3695210.
