Бороновая кислота

A бороновая кислота представляет собой соединение относящиеся к борной кислоте, в которой одна из трех гидроксильных групп заменена на алкильную или арильную группу. В качестве соединения, содержащего связь углерод-бор, члены этого класса, таким образом, относятся к более широкому классу органоборанов. Бороновые кислоты действуют как кислоты Льюиса. Их уникальная особенность заключается в том, что они способны образовывать обратимые ковалентные комплексы с сахарами, аминокислотами, гидроксамовыми кислотами и т. Д. (Молекулы с вицинальными, (1,2) или иногда (1,3) замещенные доноры основания Льюиса (спирт, амин, карбоксилат)). pKa бороновой кислоты составляет ~ 9, но они могут образовывать тетраэдрические боронатные комплексы с pK a ~ 7. Иногда они используются в области молекулярного распознавания для связывания с сахаридами для флуоресцентного обнаружения или селективного транспорта сахаридов через мембраны.

Бороновые кислоты широко используются в органической химии в качестве химических строительных блоков и промежуточных продуктов, преимущественно в сочетании Сузуки. Ключевым понятием в его химии является трансметаллирование его органического остатка в переходный металл.

Соединение бортезомиб с группой бороновой кислоты представляет собой лекарственное средство, используемое в химиотерапии. Атом бора в этой молекуле является ключевой субструктурой, потому что через него блокируются определенные протеасомы, которые в противном случае разрушили бы белки. Известно, что бороновые кислоты связываются с серинами активного центра и входят в состав ингибиторов свининой панкреатической липазы, субтилизина и протеазы Kex2. Кроме того, производные бороновой кислоты составляют класс ингибиторов ацил-протеинтиоэстеразы 1 и 2 человека, которые являются мишенями противораковых лекарств в цикле Ras.

Бороновая кислота кислотная функциональная группа имеет низкую внутреннюю токсичность. Это одна из причин популярности сочетания Suzuki при разработке и синтезе фармацевтических агентов. Однако недавно было обнаружено, что значительная часть обычно используемых бороновых кислот и их производных дает положительный результат теста Эймса и действует как химические мутагены. Считается, что механизм мутагенности включает образование органических радикалов в результате окисления бороновой кислоты кислородом воздуха.

• 1 Структура и синтез
  • 1.1 Синтез
• 2 Бороновые эфиры (также называемые сложными эфирами бороновой кислоты)
• 3 Приложения в органической химии
  • 3.1 Реакция сочетания Сузуки
  • 3.2 Сочетание Чана – Лама
  • 3.3 Сочетание Либескинда – Срогля
  • 3.4 Добавление конъюгата
  • 3.5 Окисление
  • 3.6 Гомологация
  • 3.7 Электрофильные аллильные сдвиги
  • 3.8 Гидролиз
  • 3.9 Реакции сочетания C – H
  • 3.10 Протонолиз
• 4 Супрамолекулярная химия
  • 4.1 Распознавание сахаридов
• 5 Примечания
• 6 Ссылки
• 7 Внешние links

В 1860 году Эдвард Франкланд первым сообщил о получении и выделении бороновой кислоты. был синтезирован в двухстадийном процессе. Сначала диэтилцинк и триэтилборат прореагировали с образованием триэтилборана. Затем это соединение окислилось на воздухе с образованием этилбороновой кислоты. В настоящее время широко используются несколько способов синтеза, и многие устойчивые на воздухе бороновые кислоты коммерчески доступны.

Бороновые кислоты обычно имеют высокие температуры плавления. Они склонны к образованию ангидридов за счет потери молекул воды, обычно с образованием циклических тримеров.

Примеры бороновых кислот

Бороновая кислота	R	Структура	Молярная масса	Номер CAS	Температура плавления ° C
Фенилбороновая кислота	Фенил		121,93	98-80-6	216–219
2- Тиенилбороновая кислота	Тиофен		127,96	6165-68-0	138–140
Метилбороновая кислота	Метил		59,86	13061 -96-6	91–94
цис-пропенилбороновая кислота	пропен		85.90	7547-96-8	65–70
транс-пропенилбороновая кислота	пропен		85,90	7547-97-9	123–127

Синтез

Бороновые кислоты могут быть получены несколькими способами. методы. Наиболее распространенным способом является реакция металлоорганических соединений на основе лития или магния (Гриньяр ) с сложными эфирами бората. Например, фенилбороновую кислоту получают из фенилмагнийбромида и триметилбората с последующим гидролизом

PhMgBr + B (OMe) 3 → PhB (OMe) 2 + MeOMgBr

PhB (OMe) 2 + H 2 O → PhB (OH) 2 + MeOH

Другим методом является реакция арилсилана (RSiR 3) с трибромидом бора (BBr 3) в трансметаллировании в RBBr 2 с последующим кислотным гидролизом.

Третий метод представляет собой катализируемую палладием реакцию арилгалогенидов и трифлатов с диборониловыми эфирами в реакции сочетания. Альтернативой сложным эфирам в этом методе является использование дибороновой кислоты или тетрагидроксидибора ([B (OH 2)]2).

сложные эфиры бороновой кислоты - сложные эфиры, образованные между бороновая кислота и спирт.

Сравнение бороновых кислот и сложных эфиров бороновой кислоты

Соединение	Общая формула	Общая структура
Бороновая кислота	RB (OH) 2
сложный эфир бороновой кислоты	RB (OR) 2

Соединения могут быть получены из сложных эфиров бората конденсацией со спиртами и диолами. Фенилбороновая кислота может быть самоконденсируется до циклического тримера, называемого трифенилангидридом или трифенилбороксином.

Примеры эфиров бороновой кислоты

Сложный эфир бороновой кислоты	Диол	Структурная формула	Молярная масса	Номер CAS	Температура кипения (° C)
Пинаколовый эфир аллилбороновой кислоты	пинакол		168,04	72824-04-5	50–53 (5 мм рт. Ст.)
Триметиленгликолевый эфир фенилбороновой кислоты	триметиленгликоль		161,99	4406-77-3	106 (2 мм рт. Ст.)
Диизопропоксиметилборан	изопропанол		144,02	86595-27-9	105-107

Соединения с 5-членными циклическими структурами, содержащими связь C – O – B – O – C, называются диоксабороланами, а соединения с 6-членными кольцами диоксаборинанами .

Реакция сочетания Сузуки

Бороновые кислоты используются в органической химии в реакции Сузуки. В этой реакции атом бора обменивает свою арильную группу на алкоксигруппу палладия.

$R\; 1\; -\; BY\; 2\; +\; R\; 2\; -\; X\; \to \; Базовый\; катализатор\; Pd\; R\; 1\; -\; R\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; begin\; \{matrix\}\; \{\}\; \backslash \backslash \; \{\backslash \; ce\; \{\{R1-BY2\}\; +\; R2-X->[\{\backslash \; underset\; \{\backslash \; text\; \{катализатор\}\}\; \{\backslash \; text\; \{Pd\}\}\}]\; [\{\backslash \; text\; \{Base\}\}]\; R1-R2\}\}\; \backslash \backslash \; \{\}\; \backslash \; end\; \{matrix\}\}\}$

(1) <316am connection Chan В реакции сочетания Чана-Лама алкил, алкенил или арилбороновая кислота реагирует с соединением, содержащим N – H или O – H, с Cu (II), таким как медь ( II) ацетат и кислород и основание, такое как пиридин, образующее новую связь углерод-азот или связь углерод-кислород например, в этой реакции 2-пиридона с транс-1-гексенилбороновой кислотой: Последовательность механизма реакции представляет собой депротонирование амина, координация амина с медью (II), транс металлизация (перенос алкилборной группы в медь и ацетатной группы меди в бор), окисление Cu (II) до Cu (III) кислородом и, наконец, восстановительное отщепление из Cu (III) в Cu (I) с образованием продукта. Прямое восстановительное отщепление Cu (II) до Cu (0) также имеет место, но очень медленно. В каталитических системах кислород также регенерирует катализатор Cu (II). Сочетание Либескинда-Срогля В сочетании Либескинда-Срогля сложный эфир тиола сочетается с бороновой кислотой с образованием кетона.. Добавление конъюгата Органический остаток бороновой кислоты является нуклеофилом в добавлении конъюгата также в сочетании с металлом. В одном исследовании пинаколовый эфир аллилбороновой кислоты реагирует с дибензилиденацетоном в таком сопряженном добавлении: Система катализатора в этой реакции представляет собой трис (дибензилиденацетон) дипалладий (0) / трициклогексилфосфин. Еще одним конъюгатом является добавление грамина с фенилбороновой кислотой, катализируемое димером циклооктадиен-родийхлорида : Окислением бороновой кислотой сложные эфиры окисляются до соответствующих спиртов с помощью основания и перекиси водорода (для примера см.: карбеноид ) гомологизация в бороновом эфире гомологизация алкильная группа сдвигает с бора в боронате на углерод: Гомологизация боронового эфира Гомологизация В этой реакции дихлорметиллитий превращает бороновый эфир в боронат. Затем кислота Льюиса индуцирует перегруппировку алкильной группы с замещением группы хлора. Наконец, органомет аллический реагент, такой как реагент Гриньяра, эффективно замещает второй атом хлора, приводя к вставке группы RCH 2 в связь C-B. Другой реакцией, характеризующейся миграцией боронат-алкила, является реакция Петазиса. Электрофильные аллильные сдвиги Аллилбороновые сложные эфиры участвуют в электрофильных аллильных сдвигах очень похоже на кремниевый кулон в Реакция Сакураи. В одном исследовании реагент диаллилирования сочетает в себе: Гидролиз Гидролиз сложных эфиров бороновой кислоты обратно до бороновой кислоты и спирта, которые могут быть выполнены в определенных системах с тионилхлоридом и пиридин. Арилбороновые кислоты или сложные эфиры могут быть гидролизованы до соответствующих фенолов реакцией с гидроксиламином при комнатной температуре. Реакции сочетания C – H дибороновое соединение бис (пинаколато) диборон реагирует с ароматическими гетероциклами или простыми аренами с образованием арилборонатного эфира с иридиевым катализатором [IrCl (COD) ] 2 (модификация катализатора Крэбтри ) и основание 4,4'-ди-трет-бутил-2,2'-бипиридина в реакции сочетания CH например, с бензолом : В одной модификации арен реагирует с использованием только стехиометрического эквивалента, а не большого избытка с использованием более дешевого пинаколборана : В отличие от обычного электрофильного ароматическое замещение (EAS), где преобладают электронные эффекты, региоселективность в этом типе реакции определяется исключительно стерической массой иридиевого комплекса. Это используется в мета-бромировании м-ксилола, которое по стандарту AES дает орто-продукт: Протонолиз Протодеборирование - химическая реакция, включающая протонолиз бороновой кислоты (или другого органоборанового соединения), в котором связь углерод-бор разорвана и заменена связью углерод-водород. Протодеборирование представляет собой хорошо известную нежелательную побочную реакцию, которая часто связана с катализируемыми металлами реакциями сочетания, в которых используются бороновые кислоты (см. реакция Сузуки ). Для данной бороновой кислоты склонность к протодеборированию сильно варьируется и зависит от различных факторов, таких как используемые условия реакции и органический заместитель бороновой кислоты: Супрамолекулярная химия Распознавание сахаридов Пример флуоресцентного комплекса дибороновой кислоты и винной кислоты Ковалентное попарное взаимодействие между бороновыми кислотами и гидроксигруппами, как обнаружено в спиртов и кислот быстро и обратимо в водных растворах. Равновесие, установленное между бороновыми кислотами и гидроксильными группами, присутствующими на сахаридах, было успешно использовано для разработки ряда сенсоров для сахаридов. Одно из ключевых преимуществ этой динамической ковалентной стратегии заключается в способности бороновых кислот преодолевать проблему связывания нейтральных частиц в водной среде. Если все устроено правильно, введение третичного амина в эти супрамолекулярные системы позволит связывать происходящее при физиологическом pH и разрешит такие сигнальные механизмы, как фотоиндуцированный перенос электронов опосредованная флуоресценция выброс, чтобы сообщить о событии привязки. Возможные приложения для этого исследования включают системы мониторинга глюкозы в крови для помощи в управлении сахарным диабетом. Поскольку датчики используют оптический отклик, мониторинг может быть достигнут с использованием минимально инвазивных методов, одним из таких примеров является исследование контактной линзы, которая содержит сенсорную молекулу на основе бороновой кислоты для определения уровней глюкозы в глазном жидкости. Примечания Ссылки Внешние ссылки База данных бороновых кислот Последняя правка сделана 2021-05-13 07:05:20 Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное). Обратная связь: support@alphapedia.ru Соглашение О проекте