CN101835731A - 用硼烷促进还原有机物质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种促进还原选自酯、酰胺、腈、酸、酮、亚胺或其混合物中的有机基质的方法，其中所述基质与作为硼烷来源的胺硼烷、硫化物硼烷或醚硼烷配合物在有机促进剂化合物的存在下反应，所述有机促进剂化合物在其结构中同时含有路易斯酸性部位和路易斯碱性部位，其中路易斯酸性部位能与所述基质的羰基或腈或亚胺基团配位，路易斯碱性部位能与硼烷配位。
Description
发明领域
本发明涉及使用硼烷在催化量的添加剂存在下促进有机基质的还原反应的方法，其中有机基质是例如酯和酰胺，硼烷是例如胺硼烷。
发明背景
有机基质例如酯、酸或酮向醇的还原反应以及酰胺、腈或酰亚胺向胺的还原反应是开发药物的关键转变反应，药物是例如抗菌素、HIV抑制剂和眼部高压药物。这些转变反应在其它敏感性的可还原的官能团的存在下是难以选择性地完成的。十分需要还原这些有机基质、尤其是酯和酰胺的新方法。
胺硼烷配合物是非常稳定的硼烷来源。胺的硼烷配合物容易在大规模上使用，但通常比醚或硫醚的硼烷配合物的反应性差。一些胺硼烷甚至长期对水溶液是稳定的。由于它们对官能团的低反应性，它们在有机合成中的应用受到限制。与其它反应性更高的硼烷配合物例如硼烷四氢呋喃(BTHF)或二甲硫硼烷(DMSB)相比，在用胺硼烷进行还原时通常需要酸性条件或高温。吡啶硼烷和三甲胺硼烷的反应性通常不足以完成酰胺的还原。二烷基苯胺和位阻胺的硼烷衍生物的反应性显著比其它胺硼烷的反应性高，但是仍然需要在高温下长时间加热以驱动酰胺还原反应完成，参见Brown，H.C；Kanth，J.V.B.；Zaidlewicz，M.J.Org.Chem.1998，63(15)，5154-5163.Salunkhe，A.M.；Burkhardt，E.R.Tetrahedron Letters1997，38(9)，1519；Brown，H.C；Kanth，J.V.B.；Dalvi，P.V.；Zaidlewicz，M.J.Org.Chem.1999，64(17)，6263-6274.Kanth，J.V.B.AldrichimicaActa 2002，35，57。Burkhardt和Salunkhe报告了N，N-二乙基苯胺硼烷(DEANB)有效地在高温下还原各种官能团，例如醛、酮、羧酸、酯和叔酰胺。酯和位阻酮需要在THF中在回流下进行长的反应时间以驱动反应完成。这些例子证明了DEANB与BTHF和DMSB相比的反应性较低，参见Bonnat，M.；Hercouet，A.；Le Corre，M.Synthetic Communications1991，21(15-16)，1579-82。但是，由于BTHF的热醚键断裂以及DMSB的臭气，对于酯和酰胺的还原反应大量使用这些硼烷试剂受到限制。
用硼烷配合物还原酯官能团的反应需要苛刻的条金，一般需要回流条件以有效地推动还原反应完成。为此，几个例子使用了BTHF或DMSB，参见Sessler，J.L.等，Inorg.Chem.1993，32，3175和Brown，H.C；Choi，Y.M.；Narasimhan，S.J.Org.Chem.1982，47(16)，3153-63。当使用DMSB时，通常从回流溶液蒸馏出二甲硫以驱动还原反应完成。例如，使用DMSB对L-马来酸二甲基酯进行的单酯选择性还原成功地获得了3(S)-4-二羟基丁酸甲基酯。胺硼烷通常不还原酯官能团。但是，由于BTHF的热醚键断裂和DMSB的臭气，这些硼烷的大量使用受到限制。显然，必须开发还原酯的新方法。
Salunkhe和Burkhardt(见上)证明了DEANB是在噁唑硼烷的存在下前手性酮的非常有效的还原剂。采用MeCBS，还原反应在小于2小时的时间内在环境温度下完成，而在不使用催化剂情况下酮还原反应在27小时内完成56％。在噁唑硼烷催化剂的存在下用BTHF促进还原酮的反应参见Jockel，H.；Schmidt，R.；Jope，H.；Schmalz，H-G..J.Chem.Soc.Perkin Trans.2，2000，69.Schmidt，R.；Jockel，H.；Schmalz，H-G；Jope，H.J.Chem.Soc.Perkin Trans.2，1997，2725。因为酰胺和酯的还原不能提供新的手性中心，所以在这种类型的还原反应中不能显而易见地尝试可获得的手性噁唑硼烷催化剂。
发明概述
本发明的目的是提供使用硼烷在催化量的添加剂存在下促进有机基质还原反应的方法，其中有机基质是例如酯和酰胺，硼烷是例如胺硼烷。
此目的是通过一种促进还原选自酯、酰胺、腈、酸、酮、亚胺或其混合物中的有机基质的方法实现的，其中所述基质与作为硼烷来源的胺硼烷、硫化物硼烷或醚硼烷配合物在有机促进剂化合物的存在下反应，所述有机促进剂化合物在其结构中同时含有路易斯酸性部位和路易斯碱性部位，其中路易斯酸性部位能与所述基质的羰基或腈或亚胺基团配位，路易斯碱性部位能与硼烷配位。
优选，酯、酸和酮被还原得到醇，酰胺、腈和亚胺被还原得到胺。
优选，胺硼烷、硫化物硼烷或醚硼烷是衍生自符合下式的胺、硫化物和醚：
其中R5至R12独立地是C1-6烷基、苯基，或其中R5和R6、R9和R10、R11和R12中的每两个可以独立地一起形成C4-6亚烷基，R5至R12可以被卤素取代，并且R7和R8也可以是氢。
在本说明书和权利要求书中，“烷基”和“亚烷基”可以是直链或支化的烷基或亚烷基。
优选，胺硼烷是叔胺硼烷，尤其是N，N-二乙基苯胺(DEANB)，硫化物硼烷是二甲硫硼烷(DMSB)，醚硼烷是硼烷四氢呋喃(BTHF)或硼烷2-甲基四氢呋喃。
优选，有机基质含有4-30个碳原子。
优选，除了酯、酰胺、腈、酸、酮基或亚氨基官能团外，有机基质还含有一个或多个烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、杂环烷基和杂芳基。所述基质可以含有不被硼烷还原的其它官能团，例如烷氧基、卤素、硝基、磺酰胺，或者这些基团可以是三取代或四取代的烯烃，它们与硼烷之间的反应比催化还原反应更慢。
优选，酯、酰胺、腈、酸、酮和亚胺符合下式：
R1-C(＝O)-OR2 R1-C(＝O)-NR3R4 R1-CN
R1-C(＝O)OH R1-C(＝O)-R2 R1R2C＝NH R1R2C＝NR3
其中R1至R4独立地是C1-12烷基、C6-12芳基、C7-12芳烷基、C7-12烷芳基，它们可以被其它上述官能团取代。
优选，有机促进剂化合物含有式N-B的结构元素，或是含有式N-B-O结构元素的噁唑硼烷化合物或环状化合物，其中N-和O-是由碳链连接的。
有机促进剂化合物优选经由与例如硼烷或硼酸酯的反应而衍生自仲氨基醇。氨基醇链段可以与聚合物链连接。
优选，有机促进剂化合物是螺硼酸酯化合物，其含有以下结构式之一的结构元素，其中仅仅显示了核心结构，没有显示残基例如烷基或亚烷基链：
其中这些环含有5、6或7个成员。未显示的其它成员优选是基于碳的成员。
优选，有机促进剂化合物具有以下通式之一：
其中在每个位置上的R13、R14、R15、R16独立地是氢、C1-12烷基、C6-12芳基、C7-12芳烷基、C7-12烷芳基，其中R13和R14或者其中R13和R15可以一切形成环状的残基，前提是不多于4个残基R16是与氢不同的，
n是1、2或3。
优选，噁唑硼烷化合物选自：
优选，螺硼酸酯化合物选自：
优选，基于胺硼烷、硫化物硼烷或醚硼烷计，促进剂化合物的量是0.01-100摩尔％。
此目的还通过一种用于促进还原选自酯、酰胺、腈、酸、酮、亚胺或其混合物中的有机基质的组合物来实现，其中所述组合物含有至少一种作为硼烷来源的胺硼烷、硫化物硼烷或醚硼烷配合物和至少一种有机促进剂化合物，所述有机促进剂化合物在其结构中同时含有路易斯酸性部位和路易斯碱性部位，其中路易斯酸性部位能与所述基质的羰基或腈或亚胺基团配位，路易斯碱性部位能与硼烷配位。
此外，此目的还通过一种在上式中定义的有机促进剂化合物实现。
本发明人发现，选自酯、酰胺、腈、酸、酮、亚胺、优选选自酯和酰胺、尤其选自酯和叔酰胺中的有机基质通过与硼烷来源反应而进行的还原可以通过在同一分子中同时含有路易斯酸性部位和路易斯碱性部位的有机促进剂化合物来促进。路易斯酸性部位使得其能与所述基质的羰基或腈或亚胺基团配位，路易斯碱性部位使得其能与硼烷配位。本领域技术人员立即能认识到路易斯酸性部位和路易斯碱性部位是否能满足这些要求。
不受限于任何理论，认为这些添加剂能通过两种不同的机理提高反应速率：a)路易斯酸与基质的羰基配位以增加碳的碳阳离子(亲电性)特征，或b)硼烷与添加剂配位的动态平衡以促进基质与硼烷之间的相互作用。更具体的噁唑硼烷化合物能通过两种不同的机理提高反应速率：a)基质的羰基与路易斯酸性硼配位以增加碳的碳阳离子(亲电性)特征，同时b)硼烷与添加剂的路易斯碱性氮中心配位的动态平衡以促进基质与硼烷之间的邻近相互作用。其它同时具有路易斯酸性部位和路易斯碱性部位的促进试剂也预期能辅助羰基的还原，这是通过使活化的羰基与硼烷接近从而降低还原活化能的机理进行的。
此方法可以在存在或不存在溶剂的情况下进行。
因此，下式的酯：
和下式的酰胺：
可以优选有效地用硼烷还原，用下式的胺、硫化物或醚配合：
其中添加催化量的速率促进试剂。这些速率促进试剂可以是同时具有路易斯酸性部位和路易斯碱性部位的结构，例如更优选是：
其中R13至R16的上述含义使得所述基质(胺或酯)的羰基能配位(路易斯酸性部位)，并且硼烷能在与活化羰基邻近的位置配位(路易斯碱性部位)。
促进剂可以在添加(胺)硼烷之前与有机基质例如酯或酰胺混合，或在添加到基质中之前与(胺)硼烷组合。
此外，(胺)硼烷和促进剂可以合并到配料中以促进大规模使用组合物(配料混合物)来还原有机基质，例如酯和酰胺。促进剂的量优选是0.01-20摩尔％，更优选0.05-10摩尔％。
本发明的另一个实施方案是含有所述硼烷配合物、至少一种促进剂(如上定义)和任选地至少一种溶剂的溶液。
(胺)硼烷(例如N，N-二乙基苯胺、2，6-二甲基吡啶、2-氯吡啶)与促进剂添加剂的新组合物和本发明还原酯和酰胺(官能团)的优选方法可以优选用于将酯转化成醇，和将酰胺转化成胺(腈转化成胺)。
本发明的详细描述
在本发明的一个优选实施方案中，新方法包括使(胺)硼烷、促进剂(催化剂)和有机基质(例如酯或酰胺基质)在反应容器中接触的步骤。此反应也可以容易地按照连续工艺进行。
本发明的一个优选实施方案是组合(胺)硼烷和促进剂(催化剂)，然后在所需温度下加入到在反应容器中的有机基质例如酯或酰胺基质中。本发明的配料一般含有上式的(胺)硼烷的新组合物，其中促进剂的浓度是0.0005-0.5摩尔/摩尔(胺)硼烷，优选0.0005-0.2摩尔/摩尔(胺)硼烷，更优选0.001-0.1摩尔/摩尔(胺)硼烷。
本发明方法的一个优选实施方案包括在将(胺)硼烷加入反应之前，将促进剂添加到有机基质例如酯或酰胺中。
本发明的另一个优选实施方案包括将含有促进剂的(胺)硼烷添加到在溶剂中的有机基质例如酯或酰胺中。当然，也可以存在一种或多种其它溶剂，它们与硼烷之间的配位能力低于所推荐的胺。适用于本发明反应溶液的溶剂是其中(胺)硼烷配合物具有高溶解度的那些溶剂。例子是醚，例如乙醚、1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃或2-甲基四氢呋喃；硫化物，例如二甲硫或1，6-噻噁烷(这些硫化物也起到硼烷配合剂的作用)；以及烃，例如戊烷、己烷、庚烷、环己烷、甲苯或二甲苯。优选用于(胺)硼烷-促进剂配料的溶液的溶剂是四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲硫、1，6-噻噁烷、甲苯、己烷、庚烷或环己烷，最优选四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃和甲苯。
本发明方法可以一般在0-150℃的温度下进行，优选10-110℃，更优选20-85℃。
压力一般是环境压力，优选0.1-10巴，尤其是0.5-2.5巴。
本领域熟练技术人员能理解到本发明可以有除这里所述之外的其它变化和改进。应当理解的是，本发明包括所有这些变化和改进。本发明还单独或集合地包括所有在本说明书中引用或描述的步骤、特征、化合物和组合物，以及任何两个或更多个所述步骤或特征的任何组合和所有组合。
以下实施例用于说明本发明，但不起限制作用。所述实施例不破坏上述本发明的普适性。
实施例
在下文中给出了工艺实施例、制备和检测实施例以及还原实施例。
工艺实施例
一些实验在1L不锈钢压力反应器中进行，此反应器配备有用于分析的ASI/Mettler React-IR。在使用之前，清洁反应器，并用氮气吹扫。设置React-IR并在获取图谱之前根据推荐的制造者工序校准。
其它反应是在典型的烘箱干燥的玻璃容器中在氮气下进行的。取出样品，骤冷，并用下文所述的FT-IR或GC分析。
工艺实施例1：在50℃还原酯和酰胺
向反应器加入200ml干THF和0.1mol酯或酰胺，并在20psi氮气压下用设定为25psi的反压调节器(BPR)加热到50℃。在30psi下在1小时内在表面下处加入DEANB(摩尔数，取决于基质)，同时保持50℃的反应温度。反应的完成是通过羰基拉伸振动(波数，取决于基质)的消失来确定的。在收集和分析所有数据后，用50ml的MeOH在7-10℃淬灭此反应。
工艺实施例2：在85℃还原酯和酰胺
在85℃下的还原是在压力容器中进行的，具有30psi的氮气压力、35psi的BPR和40psi的进料压力。浓度和添加时间与工艺实施例1相同。
工艺实施例3：在玻璃器皿中于50℃还原基质
较小规模的屏蔽反应是在玻璃器皿中完成的。向配备有通向N2鼓泡器的冷凝器、屏蔽板和热电偶的100ml三颈圆底烧瓶(干净的，经烘箱干燥)加入0.05mol的丁酸乙酯或苯甲酸乙酯、10ml的THF并搅拌15分钟。在将烧瓶加热到50℃后，将0.05mol的DEANB(含有或不含添加剂)的混合物缓慢加入烧瓶。为了确定还原时间，将1ml样品用0.5ml甲醇水解，并且使用FT-IR光谱监控羰基拉伸振动(1734-1654cm-1，取决于基质)的消失。
工艺实施例4：在玻璃器皿中于20℃还原基质
较小规模的屏蔽反应是在玻璃器皿中完成的。向配备有通向N2鼓泡器的冷凝器、屏蔽板和热电偶的100ml三颈圆底烧瓶(干净的，经烘箱干燥)加入0.05mol的丁酸乙酯或苯甲酸乙酯、10ml的THF并在环境温度下搅拌15分钟。将0.05mol的DEANB(含有或不含添加剂)的混合物缓慢加入烧瓶。为了确定还原时间，将1ml样品用0.5ml甲醇水解，并且使用FT-IR光谱监控羰基拉伸振动(1734-1654cm-1，取决于基质)的消失。
1当量基质与DEANB之间的比率：
| 基质 | DEANB的当量 |
| 丁酸乙酯 | 1 |
| 苯甲酸乙酯 | 1 |
| N，N-二甲基乙酰基酰胺 | 1.67 |
| N-甲基丙酰胺 | 2 |
| 正丁酰胺 | 2.33 |
| 苯乙酮 | 1 |
| 丙酸 | 1.33 |
| 正庚烷腈 | 1.33 |
促进剂的制备(P)和检测(T)
实施例P1
经由CATB和2-(甲基氨基)乙醇制备2-(甲基氨基)乙醇儿茶酚螺硼酸酯(SpiroCAT)
CAS名称：乙胺(Ethanamine)，2-(1，3，2-苯并二噁硼唑(benzodioxaborol)-2-基氧基)-N-甲基-
用氮气吹扫干净的干200ml三颈圆底烧瓶，并加入0.084mol(10g)的儿茶酚硼烷(CATB)和100ml甲苯。烧瓶用冰水浴冷却，并在1小时30分钟内加入0.084mol(6.3g)的2-(甲基氨基)乙醇。透明溶液变得浑浊，最后变成稠的白色浆液(难以用磁力搅拌棒搅拌)。反应温度从1.8℃升高到7.0℃，并在添加期间产生0.043mol(1.05L)的氢气。所得的浆液在室温下搅拌过夜，然后真空过滤并干燥过夜，得到15.0g的白色粉末(92.7％产率)。由于产物不溶于检测用的氘化溶剂(DMSO，DMS，氯仿，THF，苯)中，产物难以获得代表性的11B-NMR和1H-NMR光谱。
11B-NMR(300MHz，d-四氯乙烷)7.9ppm。
1H-NMR(300MHz，d-四氯乙烷)ppm：2.39(s，H3)，2.85(t，H2)，3.59(t，H2)，6.56(H2)，6.65(H2)。
实施例T1
用SpiroCAT进行酯还原
0.05mol的丁酸乙酯在THF中用0.05mol的DEANB和100摩尔％SpiroCAT在室温下的标准还原反应是在4.5小时内完成的。反应用FT-IR在1734cm-1处的在丁酸乙酯中的羰基拉伸振动来监控。
实施例P2
经由儿茶酚、IPB和2-(甲基氨基)乙醇制备2-(甲基氨基)乙醇儿茶酚螺硼酸酯(SpiroCAT)
干净的干500ml三颈圆底烧瓶配备有指形冷凝器，后者具有通向氮气鼓泡器的出口。加入磁力搅拌棒、屏蔽板、1/4英寸不锈钢热电偶，并将烧瓶放到油浴中。随后向烧瓶加入0.102mol的硼酸异丙基酯(19.76g)、200ml的甲苯和0.100mol的儿茶酚(11.01g)。将此混合物加热到50℃，得到均匀溶液，然后在1小时内缓慢加入0.100mol的2-(甲基氨基)乙醇(7.51g)和100ml甲苯的溶液，得到稠的白色浆液。使白色浆液于50℃搅拌1小时，然后冷却到室温。真空过滤，用50ml甲苯洗涤，并干燥4小时，得到10.78g(55.9％产率)的白色粉末SpiroCAT。滤液和洗涤液在真空下于50℃和25mmHg下浓缩，得到7.45g的褐色薄片状固体(褐色是由于未反应的氨基醇引起的，1H-NMR测定)。
在过滤之前，约42％的未反应的IPB存在于浆液的11B-NMR中。与R-DPP乙二醇螺硼酸酯不同，以此方式制备的SpiroCAT需要加热以及异丙醇(IPA)和甲苯的共沸蒸馏以驱动反应完成。在蒸馏之前过滤反应的操作除去了一些IPB，产生了过量的在蒸馏后留下的氨基醇。
实施例T2
在环己烷中的SpiroCAT
甲苯是一种难以从这些螺硼酸酯反应中除去的溶剂。环己烷具有81℃的沸点(BP)，而甲苯的沸点是110℃。这两种溶剂都与IPA形成共沸物。
干净的干1L三颈圆底烧瓶配备有具有通向氮气鼓泡器的指形冷凝器、磁力搅拌棒、屏蔽板以及1/4英寸不锈钢热电偶。将烧瓶放到油浴中，随后向烧瓶加入0.200mol的儿茶酚(22.02g)、0.204mol的硼酸异丙基酯(IPB，39.52g)和400ml的甲苯。将此混合物加热到50℃，得到均匀溶液，然后在1小时内缓慢加入0.200mol的2-(甲基氨基)乙醇(15.02g)和200ml甲苯的溶液，得到稠的白色浆液。将白色浆液于50℃搅拌1小时，然后冷却到室温。
将混合物在真空下于50-60℃和560mmHg下浓缩以除去200g溶剂。11B-NMR显示IPB仍然存在于此混合物中。馏出液的1H-NMR显示获得应当除去的IPA理论量的仅仅55％。返回加入250ml的环己烷，并将此混合物在相同的温度和真空下蒸馏第二次(至干)。白色粉末用环己烷洗涤并干燥过夜，得到35.98g产物，产率为93.4％。环己烷洗涤液含有IPB。虽然易于除去环己烷，但是没有除去IPA和过量的IPB以及甲苯。
实施例P3
SpiroEA
CAS名称：乙胺，2-(1，3，2-苯并二噁硼唑-2-基氧基)-
氨基乙醇-SpiroCAT
干净的干500ml三颈圆底烧瓶配备有指形冷凝器，后者具有通向氮气鼓泡器的出口。加入磁力搅拌棒、屏蔽板、1/4英寸不锈钢热电偶，并将烧瓶放到油浴中。随后向烧瓶加入0.102mol的硼酸异丙基酯(19.76g)、200ml的甲苯和0.100mol的儿茶酚(11.01g)。将此混合物于30℃加热30分钟以得到均匀溶液，然后在1小时内缓慢加入0.100mol的乙醇胺(6.11g)和100ml甲苯的溶液，得到稠的白色浆液。在添加期间有3℃的放热。将浆液于室温搅拌1小时，然后真空过滤，并干燥过夜，得到16.86g的白色粉末(94％产率)。
实施例P4
2-(甲基氨基)乙醇和4-叔丁基儿茶酚螺硼酸酯(叔丁基SpiroCAT)
干净的干500ml三颈圆底烧瓶配备有指形冷凝器，后者具有通向氮气鼓泡器的出口。加入磁力搅拌棒、屏蔽板、1/4英寸不锈钢热电偶，并将烧瓶放到水浴中。随后向烧瓶加入0.102mol的硼酸异丙基酯(19.76g)、200ml的甲苯和0.100mol的4-叔丁基儿茶酚(16.62g)。将此混合物于室温搅拌30分钟以得到均匀溶液，然后在1小时内缓慢加入0.100mol的2-(甲基氨基)乙醇(7.51g)和100ml甲苯的溶液，得到稠的白色浆液。在添加期间有10℃的放热。在添加期间形成灰白色的略微褐色的沉淀物“螺硼酸酯”。使浆液于室温搅拌1小时，然后在旋转蒸发器上于50℃和25mmHg下浓缩。然后将发粘的固体再次溶解在甲苯中，并真空过滤，得到16.46g的白色粉末(89.51％产率)。
11B-NMR：8.0ppm。
实施例P5
来自N，N-二甲基乙醇胺和儿茶酚硼烷的SpiroDIME
CAS名称：乙胺，2-(1，3，2-苯并二噁硼唑-2-基氧基)-N，N-二甲基-
干净的干500ml三颈圆底烧瓶配备有指形冷凝器，后者具有通向氮气鼓泡器的出口。加入磁力搅拌棒、屏蔽板、1/4英寸不锈钢热电偶，并将烧瓶放到水浴中。随后向烧瓶加入0.102mol的硼酸异丙基酯(19.76g)、200ml的甲苯和0.100mol的儿茶酚(11.01g)。将此混合物于30℃保持30分钟以得到均匀溶液，然后在1小时内缓慢加入0.100mol的N，N-二甲基乙醇胺(8.91g)和100ml甲苯的溶液，得到稠的白色浆液。在添加期间有4℃的放热。使浆液于室温搅拌1小时，然后真空过滤并干燥4小时，得到17.20g的白色粉末(93.5％产率)。
11B-NMR：11.8ppm。
实施例P6
SpiroCAT
CAS名称：吡啶，2-[(1，3，2-苯并二噁硼唑-2-基氧基)-甲基]-
螺硼酸酯是通过用儿茶酚硼烷(CATB)在甲苯中还原2-吡啶醛制备的。干净的干500ml三颈圆底烧瓶配备有具有通向氮气鼓泡器的出口的指形冷凝器、磁力搅拌棒、60ml加料漏斗、1/4英寸不锈钢热电偶，并放入冰水浴中。向烧瓶加入0.084mol(9.0g)的2-吡啶醛和300ml甲苯，得到浓的黄色溶液。在l小时内加入0.084mol(10.0g)的CATB和50ml甲苯的溶液，并保持反应温度为0-5℃。在添加CATB时，形成沉淀物，沉淀物最终作为红色油状固体沉降出来，这些固体难以搅拌。红色油状固体和黄色浆液具有在13ppm处的相同11B-NMR。混合物在减压下于70℃和25mmHg下浓缩，得到红色的油。关闭浴，并使烧瓶在真空下旋转，同时反应缓慢降低到室温。这得到16.25g(85.53％产率)的红棕色针状晶体，在烧瓶底部有一些油点。产物的质子NMR显示痕量的未反应的醛、甲苯和其它未知的杂质。
11B-NMR：13ppm。
实施例T3
用DEANB和SpiroCAT还原苯乙酮
0.05mol的苯乙酮在10ml THF中用0.05mol的DEANB和5摩尔％SpiroCAT在室温下的还原反应是在1小时内完成的。在不使用SprioCAT的情况下，此还原反应在50℃需要4小时。使用含有5重量％DMS的DEANB时，还原反应在50℃需要3小时。反应的完成是通过用FT-IR分析在1690cm-1处的在苯乙酮中的羰基拉伸振动确定的。
实施例T4
用DEANB在使用和不使用SpiroCAT的情况下还原庚烷腈
0.05mol的庚烷腈在10ml THF中用0.05mol的DEANB在50℃下还原24小时，其中使用和不使用5摩尔％的SprioCAT。样品用GC分析以确认反应的速率和完成。在6小时的时候，反应在不使用SprioCAT的情况下完成33.9％，在使用SprioCAT的情况下完成74.5％。在24小时的时候，反应在不使用SprioCAT的情况下完成79.4％，在使用SprioCAT的情况下完成89.7％。庚烷腈的还原仍然是缓慢的，而当使用SprioCAT时速率明显增加。
还原实施例1-17
(R＝对比例)
用DEANB还原丁酸乙酯的反应是通过在所选择的温度下向所述酯添加含有添加剂的DEANB进行的(硼烷与酯之间的摩尔比是1∶1)。这些反应用IR光谱通过观察羰基拉伸振动的消失来监控。在表1中列出了于50℃使用许多添加剂的结果。
表1显示了通过用噁唑硼烷作为促进剂来促进丁酸乙酯的还原。用(R)-MeCBS观察到还原速率的显著提高。用此正面结果，选择丁酸乙酯的还原来进一步研究其它添加剂，参见表1。
用其它衍生自氨基醇的噁唑硼烷也观察到速率的促进。促进剂可以在现场从氨基醇和硼烷(BH3，实施例6和7)形成。
即使使用氨基二烷氧基硼酸酯DMABO2时也观察到促进，证明氮原子不是必须成为环的一部分。
双环的氨基硼烷是从9-硼杂双环[3.3.1]壬烷和吡咯烷酮制备的(称为9BBN-PRO)。此化合物对于酯还原而言不是有效的。
衍生自仲氨基醇的螺硼酸酯化合物目前显示最好的结果。用缩写SpiroMO和SpiroCAT显示的化合物使得在20℃下的丁酸乙酯还原时间减少到4-5小时。SpiroCAT与SpiroMO相比的优点在于氨基醇是便宜的，并且对于酯或酰胺还原而言，手性催化剂不是必需的。
表1用DEANB(酯∶胺硼烷之间的比率是1∶1)在THF中还原丁酸乙酯
| 实施例 | 添加剂 | Rxn温度(℃) | 时间(小时) |
| 1 | 5摩尔％(R)-Me-CBS | 50 | 1 |
| 2 | 5摩尔％(R)-Me-CBS | 20 | 7 |
| 3 | 10摩尔％(R)-Me-CBS | 20 | 8 |
| 4 | 10摩尔％PCBS | 20 | ＞24 |
| 5 | 10摩尔％DMABO2 | 20 | 20 |
| 6 | 10摩尔％(S)-二苯基脯氨醇 | 20 | 20 |
| 7 | 10摩尔％(S)-脯氨醇 | 20 | 20 |
| 8 | 10摩尔％9BBN-PRO | 20 | ＞24 |
| 9 | 10摩尔％SpiroMO | 20 | 4.5 |
| 10 | 10摩尔％SpiroCAT | 20 | 5 |
| 11 | 10摩尔％SpiroPIN | 20 | ＜18 |
| 12 | 10摩尔％SpiroPCAT | 20 | ＞24 |
| 实施例 | 添加剂 | Rxn温度(℃) | 时间(小时) |
| 13 | 10摩尔％SpiroET | 20 | 14 |
| 14 | 10摩尔％SpiroDIME | 20 | ＞72 |
| 15 | 10摩尔％SpiroEA | 20 | ＞24 |
| 16 | 无 | 85 | 9 |
| 17 | 无 | 50 | ＞98 |
具有与硼配位的吡啶氮的化合物(SpiroCAT)和与硼配位的叔胺的化合物(SpiroDIME)不是有效的催化剂，表明胺氢原子可能在反应中起作用。但是，从作为伯胺的乙醇胺衍生的SpiroEA不能有效地催化酯的还原。
实施例18-27
表2列出了添加剂在苯甲酸乙酯的还原中的结果。表3证明了通过DEANB用噁唑硼烷和其它硼化合物作为促进剂来促进还原N，N-二甲基乙酰胺。
表2用DEANB(酯∶胺硼烷之间的比率是1∶1)在THF中还原苯甲酸乙酯
| 实施例 | 添加剂 | Rxn温度(℃) | 时间(小时) |
| R18 | 无 | 85 | ＞28 |
| 19 | 1.6摩尔％(R)-Me-CBS | 20 | 26 |
| 20 | 10摩尔％(R)-Me-CBS | 20 | 54 |
| 21 | 10摩尔％SpiroCAT | 20 | ＞72 |
表3用DEANB(1∶1.67)在THF中还原N，N-二甲基乙酰胺
| 实施例 | 添加剂 | Rxn温度(℃) | 时间(小时) |
| 22 | 无 | 50 | 6 |
| 23 | 2摩尔％(R)-MeCBS | 50 | 1 |
| 24 | 10摩尔％(R)-MeCBS | 20 | 1.5 |
| 25 | 5摩尔％(R)-MeCBS | 20 | 2 |
| 实施例 | 添加剂 | Rxn温度(℃) | 时间(小时) |
| 26 | 10摩尔％PCBS | 20 | 4 |
| 27 | 10摩尔％SpiroCAT | 20 | 2 |
虽然在这里通过具体实施方案描述了本发明，但应当理解的是本发明不限于这些实施例。所以，本发明的范围仅仅受限于所附的权利要求书。
Claims (16)
1.一种促进还原选自酯、酰胺、腈、酸、酮、亚胺或其混合物中的有机基质的方法，其中所述基质与作为硼烷来源的胺硼烷、硫化物硼烷或醚硼烷配合物在有机促进剂化合物的存在下反应，所述有机促进剂化合物在其结构中同时含有路易斯酸性部位和路易斯碱性部位，其中路易斯酸性部位能与所述基质的羰基或腈或亚胺基团配位，路易斯碱性部位能与硼烷配位。
2.权利要求1的方法，其中酯、酸和酮被还原得到醇，酰胺、腈和亚胺被还原得到胺。
3.权利要求1或2的方法，其中胺硼烷、硫化物硼烷和醚硼烷是衍生自符合下式的胺、硫化物和醚：
其中R5至R12独立地是C1-6烷基、苯基，或其中R5和R6、R9和R10、R11和R12中的每两个可以独立地一起形成C4-6亚烷基，R5至R12可以被卤素取代，并且R7和R8也可以是氢。
4.权利要求3的方法，其中胺硼烷是N，N-二乙基苯胺(DEANB)，硫化物硼烷是二甲硫硼烷(DMSB)，醚硼烷是硼烷四氢呋喃(BTHF)或硼烷-2-甲基四氢呋喃。
5.权利要求1-4中任一项的方法，其中有机基质含有4-30个碳原子。
6.权利要求5的方法，其中除了酯、酰胺、腈、酸、酮基或亚氨基官能团外，有机基质还含有一个或多个烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、杂环烷基和杂芳基，并且所述基质可以含有不会被硼烷还原的其它官能团。
7.权利要求5的方法，其中酯、酰胺、腈、酸、酮和亚胺符合下式：
R1-C(＝O)-OR2 R1-C(＝O)-NR3R4 R1-CN
R1-COOH R1-C(＝O)-R2 R1R2C＝NH R1R2C＝NR3
其中R1至R4独立地是C1-12烷基、C6-12芳基、C7-12芳烷基、C7-12烷芳基，它们可以被不会被硼烷还原的其它官能团取代。
8.权利要求1-7中任一项的方法，其中有机促进剂化合物含有式N-B的结构元素，或是含有式N-B-O结构元素的噁唑硼烷化合物或环状化合物，其中N-和O-是由碳链连接的。
9.权利要求1-8中任一项的方法，其中有机促进剂化合物是螺硼酸酯化合物，其含有以下结构式之一的结构元素：
其中这些环可以含有5、6或7个成员。
10.权利要求1-7中任一项的方法，其中有机促进剂化合物具有以下通式之一：
其中在每个位置上的R13、R14、R15、R16独立地是氢、C1-12烷基、C6-12芳基、C7-12芳烷基、C7-12烷芳基，其中R13和R14或者其中R13和R15可以一切形成环状的残基，前提是不多于4个残基R16是与氢不同的，
n是1、2或3。
11.权利要求10的方法，其中噁唑硼烷化合物选自：
12.权利要求9的方法，其中螺硼酸酯化合物选自：
13.权利要求1-12中任一项的方法，其中基于胺硼烷、硫化物硼烷或醚硼烷计，促进剂化合物的量是0.01-100摩尔％。
14.一种用于促进还原选自酯、酰胺、腈、酸、酮、亚胺或其混合物中的有机基质的组合物，其中所述组合物含有至少一种作为硼烷来源的胺硼烷、硫化物硼烷或醚硼烷配合物和至少一种有机促进剂化合物，所述有机促进剂化合物在其结构中同时含有路易斯酸性部位和路易斯碱性部位，其中路易斯酸性部位能与所述基质的羰基或腈或亚胺基团配位，路易斯碱性部位能与硼烷配位。
15.如权利要求10定义的有机促进剂化合物。
16.如权利要求12定义的有机促进剂化合物。
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