생물학, 의학, 재료 등 다양한 분야에서 키랄성 호모알릴붕소 화합물은 복잡한 유기 화합물을 합성하기 위한 핵심 단위체로써 널리 주목받고 있다. 본 연구에서 포스텍 화학과 연구진은 키랄성 구리 촉매 시스템과 1,1-알킬이붕소 화합물의 비대칭 알릴릭 치환 반응을 통해 인접한 입체 중심 두 개를 가지는 키랄성 호모알릴붕소 화합물을 합성하는 효율적인 방법을 개발했다.

해당 반응은 키랄성 구리 촉매 시스템과 리튬 벤조에이트(C₆H₅CO₂Li)를 핵심 첨가제로 사용하여 높은 수율과 우수한 입체선택성으로 인접한 입체중심을 가진 광학활성 호모알릴 보론산 에스터를 합성하는데 성공했다. 특히 연구진은 메커니즘 실험과 DFT 분석법을 통해 리튬 벤조에이트가 anti-SN2' 산화성 첨가 반응(oxidative addition)의 입체선택성 조절에 핵심적인 역할을 한다는 것을 규명했다.

개발된 방법론은 다양한 1,1-디보릴알칸과 알릴 브로마이드에 대해 폭넓은 기질 적용성을 보여주었으며, 연속적인 변환을 통해 합성된 키랄성 호모알릴붕소 화합물이 유기합성 분야에서 다방면으로 활용될 수 있음을 입증했다. 본 연구 결과는 미국화학회지(Journal of American Chemical Society, JACS)에 게재되었다.

We report a copper-catalyzed regio-, diastereo-, and enantioselective allylic alkylation of allyl bromides using 1,1-diborylalkanes as prochiral nucleophiles. This methodology employs copper(I) bromide as a catalyst, a (R)-BINOL-derived phosphoramidite as a ligand, and lithium benzoate as a crucial additive. The reaction affords enantioenriched homoallylic boronic esters possessing vicinal stereocenters in good yields and high diastereo- and enantioselectivity. The developed method demonstrates broad substrate scope with respect to a wide range of 1,1-diborylalkanes and allyl bromides. Mechanistic studies, including deuterium-labeling experiments and DFT calculations, provide insights into the reaction pathway and the origin of stereoselectivity. The synthetic utility of this method is showcased through various transformations of the obtained enantioenriched homoallylic boronic esters into valuable chiral building blocks.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14150