TWI579291B - 降冰片烯亞烴基二烴基硼烷及其製備方法 - Google Patents
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Description
本申請案主張2013年1月31日申請之美國臨時申請案第61/758,938號的權益，該臨時申請案以全文引用的方式併入本文中。
本發明之具體實例係關於降冰片烯亞烴基二烴基硼烷、選擇性製備此等二烴基硼烷的方法及由其製備之衍生產物。
在美國專利申請公開案第US 2009/0054714號(「‘714公開案」)中，認為乙烯基降冰片烯(VNB)之外型-異構體以及其他烯基降冰片烯之外型-異構體為在展現不同生理活性之各種生物學活性化合物之合成中有前景的「基本組分」。另外，‘714公開案揭示此等烯基降冰片烯之外型及內型-異構體在作為單體用於聚合過程中時展現不同反應性，且使用一種或另一種異構體可得到具有不同化學及/或物理特性的聚合物。
雖然‘714公開案提供一種分離烯基降冰片烯之基本上純異構體的有用路徑，但該公開案未闡明對合成該等各種生物學活性化合物或單體而言為必需的側位烯基之轉化。
如一般熟習化學技術者所熟知，硼氫化反應為合成有機化學中的有力工具；舉例而言，其可用於形成活性中間物，此可在製備多種
第二及第三代產物之方法中充當第一步驟。舉例而言，除硼氫化中間物水解為醇(諸如在如下文論述的Inoue中)之外，得到第二及第三代產物之替代合成路徑包括(但不限於)質子分解、鹵解、氧化為醛及羧酸、硫化、胺化、氰化及成鍵反應，諸如烷基化及芳基化。
另外熟知，硼氫化反應通常具有硼氫化劑與烯烴或炔烴試劑發生同側加成的特徵，硼氫化劑中之硼原子加成至烯烴或炔烴試劑之最小位阻碳上，且因此通常提供高度的區位立體化學選擇性。再者，在硼氫化劑中之硼原子經有空間需求之取代基取代的情況下，硼氫化劑跨越烯烴或炔烴試劑之不飽和鍵加成的區位立體化學選擇性通常得到增強。舉例而言，如Hydroboration and Organic Synthesis 9-Borabicyclo[3.3.1]nonane(9-BBN)(ISBN：978-3-540-49075-3)之表6.1(複製於下文)中所報導，在1-己烯發生硼氫化且接著氧化為醇的情況下，硼氫化劑之區位立體化學選擇性(如根據產物分佈所量測)增強，其空間位阻或體積亦增加。
硼烷(BH3)、二異戊基硼烷((Sia)2BH)、9-硼雜環[3.3.1]壬烷(9-BBN)
因此看來，在上表所列之三種硼氫化劑中，9-BBN因其展現最高的區位立體化學選擇性而最有利於製備上述「基本組分」。
然而，當使用烯基降冰片烯替代1-己烯作為試劑時，9-BBN之區位立體化學選擇性可能更複雜。舉例而言，Y.Inoue,Bull.Chem.Soc.Jpn.
第60卷，1954-1956(1987)報導，內型/外型-乙烯基降冰片烯與9-BBN發生硼氫化及隨後氧化可形成約70%產率之內型/外型-NBEtOH(2)，以及6%產率之6-乙烯基-2-降冰片烷醇(3)與5-乙烯基-2-降冰片烷醇(4)混合物及4%產率之6-(2-羥基乙基)-2-降冰片烷醇(5)與5-(2-羥基乙基)-2-降冰片烷醇(5)混合物，如下文所示：
根據所產生之反應產物及其產率可見，選擇性加成至乙烯基雙鍵(如僅形成(2)、(5)與(6)之末端醇所證明)符合針對1-己烯之硼氫化所報導之區位立體化學選擇性。然而，由跨越降冰片烯雙鍵加成所產生之產物混合物的產率(如形成產物群「(3)/(4)」及「(5)/(6)」所證明)提供極為不同的結果。如所報導，形成基本上相等的量的各產物群，其中對於(3)/(4)群而言，加成僅發生於降冰片烯雙鍵且對於(5)/(6)群而言，加成發生於兩個雙鍵。因此，在需要硼氫化劑選擇性加成至乙烯基或烯基降冰片烯之乙烯或烯基雙鍵上的情況下，例如如上述產物(2)中，Inoue報導9-BBN對乙烯鍵僅具有邊緣選擇性(70.7%產率)，使得烯基降冰片烯與9-BBN之硼氫化成為選擇性獲得高產率降冰片烯亞烴基二烴基硼烷
及/或其第二及第三代產物之不太理想合成路徑。因此，除9-BBN外，需要提供可對烯基不飽和度展現比降冰片烯不飽和度更高或增強之區位立體化學選擇性的硼氫化劑。
根據本發明之具體實例涵蓋作為烯基降冰片烯試劑與具有增強之區位立體化學選擇性之硼氫化劑發生硼氫化的結果之降冰片烯型單體，以及具有衍生自此等所得降冰片烯型單體之烷基、醇、醚、烷芳基、羧酸、磺酸酯或烷基鹵化物側基中之至少一者的降冰片烯型單體。在上述硼氫化劑稱為具有增強之區位立體化學選擇性的情況下，應瞭解其意謂硼氫化劑係在烯基降冰片烯試劑之烯基不飽和處反應且以至少85%之產率反應，形成在烯基不飽和處之最小位阻碳原子上具有至少90%區位立體化學的產物。另外應瞭解，一些此類具體實例涵蓋硼氫化反應僅在烯基降冰片烯試劑之烯基不飽和處以至少95%之產率發生，且在一些其他具體實例中，硼氫化反應僅在烯基降冰片烯試劑之烯基不飽和處以至少99%之產率發生。如本文所用，術語「區位立體化學選擇性」或「區位選擇性」含義相同且可互換使用，且意謂有機硼烷選擇性加成至末端烯基雙鍵。
因此，本發明之一些具體實例涵蓋產生除9-BBN之外的硼氫化劑，其可提供上述增強之區位立體化學選擇性且從而形成所需的降冰片烯亞烴基二烴基硼烷。另外，根據本發明之一些具體實例涵蓋如此形成的降冰片烯亞烴基二烴基硼烷以及其作為「基本組分」用於產生具有特定區位立體化學組態之多種官能化降冰片烯單體的用途，此等單體先前難以或甚至不可能藉由其他方法以本發明具體實例所展現之高產率製備。
除非另外清楚且明確地限定於一個指示物，否則如本文所用，冠詞「一(a/an)」及「該(the)」包括多個指示物。
因為本文及陳述及隨附申請專利範圍中所用之關於成分量、反應條件等的所有數字、值及/或表述在獲得此等值時面對各種量測不確定性，所以除非另外說明，否則皆應理解為在一切情況下由術語「約」修飾。
在本文揭示數值範圍的情況下，除非另外說明，否則此範圍為連續的，包括此範圍之最小值與最大值以及此最小值與最大值之間的每個值。再者，在範圍係指整數的情況下，僅包括此範圍之最小值至且包括最大值的整數。另外，在提供多個範圍以描述特點或特徵的情況下，此等範圍可加以組合。亦即，除非另外說明，否則本文揭示的所有範圍應瞭解為涵蓋其中所含的任何及所有子範圍，例如，「1至10」之陳述範圍應視為包括最小值1與最大值10之間的任何及所有子範圍。範圍1至10之例示性子範圍包括(但不限於)1至6.1、3.5至7.8、及5.5至10等。另外，在提供「0至12」之整數範圍的情況下，其亦視為包括如上所述的任何及所有子範圍。
如本文所定義，術語「降冰片烯型」、「聚環烯烴」及「聚(環)烯烴」可互換地用於指涵蓋至少一種如下文所示降冰片烯結構二環[2.2.1]庚-2-烯的加成可聚合單體：
另外，術語降冰片烯型單體可用於指任何經取代之降冰片
烯，或其經取代及未經取代之高碳環衍生物。下文所示之式表示此類降冰片烯型單體：
其中m為0、1或2且Ra、Rb、Rc及Rd在每次出現時獨立地表示氫、烴基或其他取代基。
如本文所用，「烴基」係指僅含有碳及氫的單價烴基或基團，非限制實例為烷基、環烷基、烯基、環烯基、炔基、芳基、芳烷基及烷芳基。如本文所用，「亞烴基」係指自任何上述烴基移除氫原子所形成的二價基團。
如本文所用，「鹵烴基」及「鹵亞烴基」係指其中至少一個氫已經鹵素置換的任何前述烴基及亞烴基，例如三氟亞甲基及氟苯基。因此，術語「全鹵烴基」及「全鹵亞烴基」係指其中所有氫已經鹵素置換的烴基或亞烴基，例如五氟苯基或四氟亞乙基。
如本文所用，術語「雜烴基」或「雜亞烴基」係指其中至少一個碳原子經N、O、S、Si或P置換的任何前述烴基或亞烴基。非限制實例包括適當雜環芳族基，諸如吡咯基、呋喃基及吡啶基；以及適當非芳族基，諸如醇、醚、硫醚及矽烷基醚。
另外，應瞭解術語「烴基」或「亞烴基」可作為包括上述任何更特定術語的通用術語使用。此外，應瞭解，任何此類烴基或亞烴基
可進一步經取代。適合取代基之非限制實例尤其包括羥基、苯甲基、羧酸基、羧酸酯基、醯胺基及醯亞胺基。
如本文所用，術語「烷基」或「亞烷基」及「環烷基」或「伸環烷基」分別指具有C1至C25之適當碳鏈長度的非環狀或環狀飽和烴基或亞烴基。適合烷基之非限制實例包括(但不限於)-CH3、-(CH2)3CH3、-(CH2)4CH3、-(CH2)5CH3、-(CH2)9CH3、-(CH2)23CH3、環戊基、甲基環戊基、環己基及甲基環己基，以及其亞烴基類似物。
如本文所用，術語「烯基」或「伸烯基」及「環烯基」或「伸環烯基」分別指具有至少一個碳碳雙鍵及C2至C25之適當碳鏈長度的非環或環狀飽和烴基。非限制實例尤其包括乙烯基(vinyl/ethenyl)及衍生自亞丙基、亞丁基、環戊烷及亞環己基的基團，以及其亞烴基類似物。
如本文所用，術語「芳基」及「伸芳基」係指芳族烴基，包括(不限於)諸如苯基、甲苯基、聯苯、二甲苯基、萘基、蒽基之基團，以及其亞烴基類似物。
術語「烷芳基」或「芳烷基」在本文中可互換使用且係指芳族烴基，諸如苯甲基、苯乙基、苯丁基及苯己基。
本文揭示之降冰片烯亞烴基二烴基硼烷具體實例包括式(I)所示之彼等物以及可衍生自式(I)所示之降冰片烯亞烴基二烴基硼烷的分別由式(II)及(III)表示的降冰片烯亞烴基酉朋酸具體實例(包括其酯衍生物)及降冰片烯亞烴基硼酸酯具體實例：
其中對於式(I)及(II)而言，R1及R2中之每一者及R3及R4中之每一者獨立選自經取代或未經取代之C1至C12烴基(包括(但不限於)二異戊基及第三己基)、經取代或未經取代之單環或雙環C5至C7環(包括(但不限於)2-蒎烯及甲基環戊基)。R3及R4亦可為氫。另外，R1與R2連同其所連接之硼原子一起，且R3及R4連同其所連接之硼及氧一起，可形成單環或雙環。對於式(I)、(II)及(III)中之每一者而言，m為0、1或2且A為二價C2至C12亞烴基；式(I)之限制條件為，m=0時，R1及R2連同硼原子一起不形成9-硼雜雙環[3.3.1]壬烷。因此式(I)中特別排除(9-降冰片烯基乙基-9-硼雜雙環[3.3.1]壬烷)，且對於式(III)而言，X為鹵素，例如氟，且M為陽離子，例如鹼金屬陽離子。
如上所提及，式(II)及(III)之化合物可由根據式(I)
之三烴基硼烷形成。因此，如A.V.Kalinin等人，Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,3399-3404中所報導，用甲酸水溶液處理含有二(異丙基異戊二烯基)之三烴基硼烷，得到酉朋酸及其衍生物，如式(II)所示。關於式(III)所示之化合物，G.A.Molander等人，Ace.Chem.Res.,2007,40,275-286報導，在丙酮中用KHF2處理含有二(異丙基異戊二烯基)之三烴基硼烷得到三氟硼酸鉀，如式(III)所示。
如上文所提及，根據本發明之具體實例亦涵蓋製備式(I)之降冰片烯亞烴基二烴基硼烷。此等具體實例包含產生式A所示之所需二烴基硼烷，其中R1及R2如前文所定義，
及使此二烴基硼烷與式B所示之適當烯基降冰片烯型化合物反應，其中A*為含有至少一個C-C雙鍵的C2-C12烴基，且m如前文所定義。
該二烴基硼烷經選擇，使得其顯示增強之區位立體化學選擇性(如上文定義)以產生如式(I)所示之三烴基硼烷，與此反應可產生的所有其他可能三烴基硼烷相比，如式(I)所示之三烴基硼烷係以至少90mol%選擇性產生。在一些此等具體實例中，式(I)之三烴基硼烷為與所有
其他所產生三烴基硼烷相比以至少95mol%選擇性產生的所需降冰片烯亞烴基二烴基硼烷，在其他此等具體實例中，所產生之所需降冰片烯亞烴基二烴基硼烷佔所有產生之三烴基硼烷之至少97mol%且在其他此等具體實例中，所產生之所需降冰片烯亞烴基二烴基硼烷為至少99mol%。一般而言，所需二烴基硼烷係由硼烷與具有至少4個碳原子之經取代或未經取代之不飽和環烴或具有至少5個碳原子之經取代或未經取代之不飽和非環烴反應而產生。然而應指出，根據本發明之具體實例不包括9-BBN(9-硼雜環[3.3.1]壬烷)。
舉例而言，本文揭示用於製備基本上純外型-5-(2-羥基乙基)-2-降冰片烯的具體實例。此等方法具體實例包含使硼烷(BH3或B2H6)與選自環戊烯、3,5-二甲基環戊烯、2,5-二甲基己-2,4-二烯、環己烯、2-甲基環己烯、3,6-二甲基環己烯、2-甲基-2-丁烯及2-蒎烯(2,6,6-三甲基雙環[3.1.1]庚-2-烯)之不飽和有機化合物發生第一反應，分別形成二環戊基硼烷、二(3,5-二甲基環戊基)硼烷、二異丙基異戊二烯基硼烷、二環己基硼烷、二(2-甲基環己基)硼烷、二(3,6-二甲基環己基)硼烷、二(異戊基)硼烷及二(異松莰烯基)硼烷之一。此等方法具體實例另外包含使所選二烴基硼烷與外型-乙烯基降冰片烯發生第二反應，以至少95%產率(以所有三烴基硼烷計)產生適當(2-(外-雙環[2.2.1]庚-5-烯-2-基)乙基)二環戊基硼烷，及隨後使此二烴基硼烷水解為外型-5-(2-羥基乙基)-2-降冰片烯，其中該外型-5-(2-羥基乙基)-2-降冰片烯為所有轉化之三烴基硼烷之至少95mol%。雖然在本發明之一些具體實例中已描述經由與硼烷反應而形成二烴基硼烷，但二烴基硼烷可藉由其他途徑形成，如下文中更詳細地描述。舉例而言，二烴基硼烷(諸如二
均三甲苯基硼烷及二(三(異丙基)苯基)硼烷，其中烴基為形成二烴基硼烷之芳基)通常涉及格林納中間物(Grignard intermediate)。
有利地，現亦發現硼烷(BH3或B2H6)宜當場產生，從而避免直接處置硼烷，由此額外地為實施本發明提供節約成本的途徑。文獻中已知的任何方法均可用於當場形成硼烷，硼烷接著可用於形成式A所示之所需二烴基硼烷，如上所述。硼烷之此當場形成之一個非限制實例包括例如使多種硼氫化物與適合路易斯酸或其類似試劑及/或適合還原劑反應。適於此目的之例示性硼氫化物包括(無任何限制)鹼金屬硼氫化物，諸如硼氫化鋰、硼氫化鈉、硼氫化鉀及其類似物。可使用的例示性路易斯酸包括(無任何限制)氯化鋁、溴化鋁、三氯化硼、三氟化硼及其類似物。可使用的適合還原劑包括(無任何限制)硫酸二烷酯，諸如硫酸二甲酯。亦可與硼氫化物一起使用的其他試劑包括鹵素，諸如碘或溴；烷基鹵化物，諸如碘甲烷、氯化汞、三甲基氯矽烷，及布朗斯特酸(Bronsted acid)，諸如磷酸。在本發明之一個具體實例中，使用硼氫化鈉及硫酸二甲酯當場形成硼烷。如此形成的硼烷接著可與所需烯烴反應形成式A化合物，接著與式B之適合烯基降冰片烯型化合物反應產生如本文揭示之式(I)之三烴基硼烷。因此，藉由實施本發明，現可避免使用昂貴的硼烷，且另外，如本文所述之反應程序可於連續流動系統中進行，從而避免在工業規模操作中使用危險材料。最有利地，如上文已提及，藉由實施本發明可以工業規模製備末端經取代之高度選擇性降冰片烯型化合物。關於當場形成硼烷之各種參考文獻，參見例如Chem.Rev.,(1976),76(6),773；J.Org.Chem.,(1969),34,3923；及Angew.Chem.Int.Ed.,(1989),28,218；此等參考文獻之有關部分以引用的
方式併入本文中。
因此，根據本發明之具體實例包含如式(I)所示且具有下文中詳細論述之特徵的降冰片烯亞烴基二烴基硼烷之產生與使用，其用於合成降冰片烯型單體，降冰片烯型單體又適用於合成降冰片烯型聚合物及其他降冰片烯型單體。
如上文所論述，本發明之具體實例係關於式(I)所示之降冰片烯亞烴基二烴基硼烷、式(II)所示之降冰片烯亞烴基二烯基酉朋酸具體實例(包括其酯衍生物)及式(III)所示之降冰片烯亞烴基1-硼酸酯，以及用於選擇性製備根據式(I)至(III)之任何降冰片烯亞烴基物質及其第二及第三代產物的方法。亦即，上述具體實例包括直接衍生自根據式(I)之任何物質的產物、根據式(II)或(III)之任何產物(第一代產物)、直接衍生自不包括上述第一代產物之根據式(I)至(III)之任何物質的任何產物(第二代產物)，及直接衍生自此第二代產物的任何產物(第三代產物)。
本發明之一些具體實例亦包含選自以下之降冰片烯亞烴基二烴基硼烷：外型-降冰片烯乙基二環己基硼烷、內型與外型-降冰片烯乙基二環己基硼烷之混合物、外型-降冰片烯乙基二均三甲苯基硼烷、內型-降冰片烯乙基二均三甲苯基硼烷、內型與外型-降冰片烯乙基二均三甲苯基硼烷之混合物、外型-降冰片烯丁基二環己基硼烷、內型-降冰片烯丁基二環己基硼烷、內型與外型-降冰片烯丁基二環己基硼烷之混合物、外型-降冰片烯己基二環己基硼烷、內型-降冰片烯己基二環己基硼烷、內型與外型-降冰片烯己基二環己基硼烷之混合物、外型-降冰片烯丁基二均三甲苯基硼烷、內型-
降冰片烯丁基二均三甲苯基硼烷、內型與外型-降冰片烯丁基二均三甲苯基硼烷之混合物、外型-降冰片烯己基二均三甲苯基硼烷、內型-降冰片烯己基二均三甲苯基硼烷、及內型與外型-降冰片烯己基二均三甲苯基硼烷之混合物。
根據本發明之一些其他具體實例包含選自以下之降冰片烯亞烴基二烴基硼烷：外型-降冰片烯乙基二環己基硼烷、外型-降冰片烯乙基二均三甲苯基硼烷、外型-降冰片烯丁基二環己基硼烷、外型-降冰片烯己基二環己基硼烷、外型-降冰片烯丁基二均三甲苯基硼烷及外型-降冰片烯己基二均三甲苯基硼烷。
本發明之其他具體實例包含選自以下之降冰片烯亞烴基二烴基硼烷：內型及外型-降冰片烯乙基二環己基硼烷、內型及外型-降冰片烯乙基二均三甲苯基硼烷、內型及外型-降冰片烯丁基二環己基硼烷、內型及外型-降冰片烯己基二環己基硼烷、內型及外型-降冰片烯丁基二均三甲苯基硼烷，及內型及外型-降冰片烯己基二均三甲苯基硼烷。本發明之具體實例亦包含選自以下之降冰片烯亞烴基二烴基硼烷：外型-降冰片烯乙基二環己基硼烷、內型-降冰片烯乙基二環己基硼烷、外型-降冰片烯乙基二均三甲苯基硼烷、內型-降冰片烯乙基二均三甲苯基硼烷、內型及外型-降冰片烯丁基二環己基硼烷、內型及外型-降冰片烯己基二環己基硼烷、內型及外型-降冰片烯丁基二均三甲苯基硼烷，及內型及外型-降冰片烯己基二均三甲苯基硼烷。
根據本發明之其他具體實例包含式(II)所示之降冰片烯亞烴基酉朋酸酯，其中R3及R4連同硼及氧原子一起形成頻哪醇酉朋酸酯、經
取代或未經取代之硼烷基，或經取代或未經取代之兒茶酚酉朋酸酯。此等具體實例分別由式(IV)至(VIII)表示：
不希望受理論束縛，咸信某些二烴基硼烷可抑制B-H跨越降冰片烯雙鍵加成且因此可有利於B-H跨越末端雙鍵(亦即位於降冰片烯環上之取代基內之末端雙鍵)加成。此選擇性加成可允許以極高產率製備區位立體化學選擇性降冰片烯亞烴基二烴基硼烷。
申請人已發現某些二烴基硼烷之此選擇性與二烴基硼烷之至少一種特徵之間可存在相關性，此特徵選自碳-硼-碳(C-B-C)角(使用分子力學計算或藉由單晶體中子或X射線繞射術量測)、反應物之間的空間相互作用(藉由本文所述之過渡態原子凡得瓦半徑(Van der Walls radii)近似計算所確定)、(R1)(R2)BH製備及分離方法，及11B NMR研究，如本文所論述，其各自可反映空間體積(亦即，硼原子上之基團的空間要求)。
1. 碳-硼-碳(C-B-C)鍵角
分子幾何形狀或分子結構為構成分子之原子的三維排列。
其決定物質之若干特性，包括其反應性。分子幾何形狀可藉由各種光譜學方法及繞射法測定。IR、微波及拉曼光譜學(Raman spectroscopy)可利用藉由此等技術所偵測之振動及轉動吸光度細節得出關於分子幾何形狀的資訊。X射線結晶學、中子繞射及電子繞射可根據核間距離及電子密度濃度得出結晶固體之分子結構。NMR方法可用於確定補充資訊，包括相對距離、二面角、角及連接性。由於分子結構在較高溫度下在更易達成的幾何形狀上平衡，因此分子幾何形狀最宜在低溫下測定。較大分子經常以多個穩定幾何形狀(構象異構現象)存在，此等幾何形狀在勢能面上的能量接近。幾何形狀亦可藉由高精確度的全始算量子化學方法計算。呈固體、於溶液中及呈氣體的分子幾何形狀可不同。
各原子之位置係根據其藉以連接至其相鄰原子之化學鍵的性質來確定。分子幾何形狀可根據此等原子之空間位置、兩個相連原子之虛構鍵長、三個相連原子之鍵角、及三個連續鍵之扭轉角(二面角)加以描述。
本文揭示碳-硼-碳角，其獲自公開文獻及資料庫資訊及使用分子模型計算的彼等角，例如Chem3D Pro 12.0版(基本)及DMol3(高級)。
舉非限制實例而言，各種二烴基硼烷之碳-硼-碳角計算值(捨入至一個小數位)顯示於下表1中，其係使用Chem3D Pro 12.0.2.1076版/ChemDraw Ultra 12.0 Ultra軟體(CambridgeSoft/PerkinElmer,Cambridge,MA,USA)獲得且與單晶體結構分析所得之C-B-C角量測值進行比較。使用預設MM2力場設定且收斂於0.010之最小(均方根)RMS梯度來達成幾何最佳化及能量最低化。
DMol3為第一原理(全始算)量子化學軟體，其可執行：(i)幾何形狀最佳化；(ii)過渡態搜尋；(iii)單點能量計算；及(iv)分子動力學(其他資訊可獲自Accelrys公司，San Diego,CA,USA)。總能量及最佳化幾何形狀以及分子特性之計算係使用如DMol3軟體(Delley.B.J.Chem.Phys.2000,113,7756)所執行之密度泛函理論(density functional theory，DFT)進行。交換相關能係使用局部密度近似法(LDA)(Kohn,W.；Sham,L.J.Phys,Rev.1965,140,Al 133)以及Perdew及Wang之參數化法(Perdew.J.P.；Wang,Y.Phys.Rev.B 1992,45,13244)計算。亦可使用廣義梯度近似法(GGA)(Perdew,J.P.Phys.Rev.B 1986,33,8822；Becke.A.D.J.Chem.Phys.,1988,88,2547；及Perdew,J.P.；Wang,Y.Phys.Rev.B,1992.45.13244)。計算中使用包括所有原子之極化函數的雙數值基集(Double numerical basis sets)(DNP)。DNP基集對應於具有添加至氫之p型極化函數及添加至較重原子之d型極化函數(DND)的雙ζ品質基集。基集檔案包括4.4版及3.5版(Delley,J.Phys.Chem.A,2006,110,13632)。
為論述複合物之結構特性，將利用DFT獲得之表1、表2及表3中的結果與可獲得的實驗資訊進行比較。就所研究之所有系統而言，所計算的幾何特性良好符合晶體結構之實驗資料且與計算所得的理論結果一致。詳言之，結果非常好地符合藉由最改進之量子化學方法所得的結果，此表示DFT近似值可正確地描述該化學。
或者，可利用二烴基硼烷單體單元[(R1R2BH)]、二聚體單元[(R1R2BH)2]及二烴基硼烷路易斯鹼(LB)加成物[(R1R2BH．LB)]之固態結構獲得碳-硼-碳角，其中R1及R2如本文所定義。固態結構可使用已知的單晶體
中子或X射線繞射技術獲得，以便確定晶體內原子之排列。可經由The Cambridge Crystallographie Data Centre 12 Union Road,Cambridge,CB2 1EZ,UK獲得的Cambridge結構資料庫(CSD)含有藉由X射線及中子繞射術研究之有機及金屬有機化合物的資料且為小分子晶體結構及關於各種R1B2BM、(R1R2BH)2及R1B2H．LB化合物之結構資訊的儲存庫。
舉例而言，且無限制，利用DMol3軟體獲得表4中所示之各種二烴基硼烷之碳-硼-碳角計算值。其中C-B-C鍵角係以度顯示且B-H、B-C及B-LB鍵長係以埃(Å)顯示。
現已驚人地發現，根據本發明之單體二烴基硼烷具體實例的特徵為具有(i)大於113度之碳-硼-碳角(所量測之單晶體X射線或中子資料)；及/或(ii)大於113度之碳-硼-碳角(DMol3計算之碳-硼-碳角)。
類似地，根據本發明之二聚物二烴基硼烷具體實例的特徵為具有DMol3所計算之大於112度的C-B-C角。此等具體實例亦包含C-B-C角量測值大於113度的二芳基硼烷或二芳烷基硼烷二聚物以及C-B-C角量測值大於106度的二烷基硼烷路易斯鹼加成物。
2. 二烴基硼烷之分離方法
本發明之具體實例亦包含能夠變成固體的二烴基硼烷。本發明之具體實例包含如下之二烴基硼烷：二環己基硼烷二聚物、雙(二均三甲苯基)硼烷、二(異松莰烯基)硼烷二聚物及單體雙(三異丙基苯基)硼烷。固體形式可為合乎需要的，因為用於製備其的任何試劑及溶解性更大的單烴基及/或三烴基硼烷產物可容易洗去，留下基本上純的二烴基硼烷二聚物。另外，固體形式可防止二烴基硼烷向單烴基或三烴基硼烷之任何再分佈，該再分佈可降低末端碳原子上反應之區位選擇性。因此，在本發明之至少一個具體實例中，二烴基硼烷在室溫下為固體。
3.
11
B NMR化學位移
11B之相對炔速鬆弛率及高同位素豐度使得此原子核非常適於藉由NMR定量分析含硼化合物。如本文所述之各種R1R2BH、(R1R2BH)2及R1R2BH．LB複合物的經充分證實之化學位移及BH耦合常數可提供關於硼之配位數的資訊以及關於R1及R2部分之性質的定性資訊。詳言之，在特定同系物系列(例如R1R2BH系列，其中R1與R2為相同脂族烴基)內，路易斯酸度及配位溶劑中之延伸化學位移可與基團R1及R2之空間/誘導特性潛在良好相關。
11B NMR化學位移之以下集合(表5)係選自Prof.T.Cole,San Diego State University所報導之編輯物(teole@sciences.sdsu.edu)。化學位移之比較具有啟發性，其中二烷基及三烷基硼烷衍生自相同或類似烷基，且其中R1及R2連同硼原子一起形成環。
在配位溶劑(例如THF)的情況下，11B化學位移與溶劑配位強度成反比。由於磁場屏蔽配位溶劑雜原子之電子，因此強溶劑配位產生高場位移。一般而言，當共價結合至烴基硼烷中之硼原子的取代基體積增大時，溶劑配位受到抑制且11B信號將向低場位移(ppm增加)。此舉例說明於表5中，其中(R1)(R2)BH與(R1)3B化合物之間的位移顯示為約50ppm。H2BR1與HB(R1)2之間觀測到相似位移。存在誘導基團(含有芳族之基團，及/或含雜原子基團)可引起高場或低場方向上的進一步然而較少的位移。因此視取代基為拉電子或供電子取代基而定，信號可分別在高場或低場方向上位移10ppm之多。
11B NMR信號可根據溶劑性質、二烴基硼烷化合物之溫度、純度及結構(例如單體或二聚物或路易斯鹼加成物)而變。除非另有說明，否則本發明中所呈現之11B量測結果對應於298K及1atm下之稀釋(1-100
mmol)THF溶液。大部分結構相對於活性關係與室溫下可獲得的溶液NMR量測結果非常吻合，然而在某些異常情況(例如結構上束縛之HBR2幾何形狀)中，全始算法與化學直覺知識之組合可瞭解區位選擇性烴基硼烷試劑的鑑別。
表5亦顯示9-BBN相對於選自一系列代表性非幾何束縛HB(R1)2化合物之其他HB(R1)2化合物的統計異常化學位移。根據本發明之一個特定具體實例，二聚物9-BBN之11B NMR化學位移出現於δ 28.0且所量測之C-B-C鍵角為117°，且與乙烯基降冰片烯反應時，乙烯基相對於NB鍵的選擇性為70：30。相反，二環己基硼烷二聚物之化學位移為δ 30.5且所量測之C-B-C鍵角為119°。取代基/鍵角之此適度變化使得靜電及凡得瓦相互作用顯著增強，以致與乙烯基降冰片烯的反應完全引起與乙烯基雙鍵的反應。因此，在一個具體實例中，二烴基硼烷具有大於28ppm之11B NMR信號(THF)。此THF化學位移限制存在例外情況且在此等情況下，利用更複雜的NMR實驗及/或對硼氫化過渡態建立全始算模型來估算烴基硼烷試劑之區位選擇性。
4. 熱化學計算
在本發明之另一個具體實例中，亦提供一種預測藉由式A之適合硼烷之反應形成式(I)化合物之選擇性的方法。因此，在本發明之此具體實例中，使用Gamess.NWchem及Gaussian 09套裝軟體進行全始算法。針對例如式A之硼烷(R1)(R2)BH與式B之一系列烯基降冰片烯型化合物反應的反應物、產物及過渡態在B3LYP/6-311+G**理論層面進行最佳化。(R1)(R2)BH之碳-硼-碳(C-B-C)鍵角對應於在此層面最佳化的幾何形狀。根
據隨後振動分析中分別存在剛好為零及一的虛頻率來確認平衡及過渡態幾何形狀。利用諧振子及剛性轉子近似法，根據頻率計算法(B3LYP/6-311+G**)估算該系列中之最佳化結構的焓及自由能(298K)。使用以下關係式，藉由對環與乙烯基加成過渡態之氣相自由能(△)計算值進行比較來估算乙烯基加成選擇性(kNB/k乙烯基)：
其中kNB為式A硼烷與式B環內之內雙鍵加成的速率常數，k乙烯基為式A硼烷與式B側鏈烯基雙鍵加成的速率常數，T為以開氏度(degree Kelvin)(K)為單位之溫度，R為理想氣體常數，且△△G為硼烷加成至烯基雙鍵與內環雙鍵之自由能過渡態的差值。
現已發現，利用上述方程式現可鑑別有利於選擇性加成至烯基雙鍵的所需式A化合物。因此，在本發明之一個具體實例中，現已發現kNB/k乙烯基速率常數0.1之式A化合物的乙烯基加成選擇性大於90%。在一些其他具體實例中，比率0.01使得乙烯基加成之選擇性大於99%，而在一些其他具體實例中，比率0.001使得乙烯基加成之選擇性大於99.9%。
根據本文提供之資訊，熟悉此項技術者能夠根據所需結果，利用11B實驗及本文所述之全始計算法選擇單體二烴基硼烷(R1)(R2)BH；二聚物二烴基硼烷[(R1)(R2)BH]2；及/或二烴基硼烷之路易斯鹼加成物BH(R1)(R2)．LB。
本發明之具體實例亦包含選自以下之二烴基硼烷：二環
戊基硼烷、二(3,5-二甲基環戊基)硼烷、二異丙基異戊二烯基硼烷、二環己基硼烷、二(2-甲基環己基)硼烷、二(3,6-二甲基環己基)硼烷、二(異戊基)硼烷、二(異松莰烯基)硼烷、二均三甲苯基硼烷及二(三(異丙基)苯基)硼烷。
製備本文所揭示之降冰片烯亞烴基二烴基硼烷的方法包含產生二烴基硼烷。二烴基硼烷，包括製備其的一般合成方法，已為一般熟習此項技術者所知，例如以BH3計2當量烯烴(不飽和分子)硼氫化或R2BX還原，其中X為Cl、F或Br。舉例而言，Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis(John Wiley & Sons有限公司，亦可線上獲得(「e-EROS」))含有關於二烴基硼烷的資訊，其非限制實例包括硼烷-四氫呋喃(BH3．THF)及硼烷二甲硫醚(BH3．SMe2)。一般熟習此項技術者亦熟知例如第三己基硼烷(ThxBH2)、二環己基硼烷(Cy2BH)、二異戊基硼烷(Sia2BH)及二均三甲苯基硼烷(Mes2BH)、二異松莰烯基硼烷(Ipc2BM)、二異蒈烷基硼烷(Icr2BH)及環狀硼烷(參見例如A.V.Kalinin等人，Angew.Chem,Int.Ed.42.3399-3404(2003))。
本發明之具體實例亦包含由硼烷與不飽和有機化合物反應而產生的二烴基硼烷。硼烷可為以如下形式供應的硼烷(BH3)：二硼烷((BH3)2)；或與醚之複合物，諸如硼烷-四氫呋喃或硼烷-四氫哌喃；或與硫醚之複合物，諸如硼烷-二甲基硫醚；或與胺之複合物，諸如硼烷-二乙苯胺；或其他反應性胺-硼烷複合物，諸如第三丁基-三甲基矽烷基胺-硼烷、N-乙基-N-異丙基苯胺硼烷，或N,N-二異丙基-N-異丙基-N-異丁基胺-硼烷。
在一些具體實例中，如上文所提及，可使用當場產生的
[BH3]2產生單體二烴基硼烷(R1)(R2)BH；二聚物二烴基硼烷[(R1)(R2)BH]2；及二烴基硼烷BH(R1)(R2)-LB之路易斯鹼加成物。如上文所述，一般熟悉此項技術者已熟知產生[BH3]的方法。一般而言，此等方法涉及使用容易獲得的起始物質，諸如硼氫化鈉及BF3(參見H.C.Brown及A.W.Moerikofer,Journal of the American Chemical Society，第84卷(1962)，第1478至1484頁)及二乙二醇二甲醚中之硼氫化鈉及溴化正戊烷(參見US 4,153,672之實施例1)。
如上文已提及，在此反應之一些具體實例中，BH3或BH3．LB可藉由以連續或逐批方式將硼氫化鈉與溴化正戊烷混合而當場形成，且此試劑與適當烯基降冰片烯(乙烯基降冰片烯)在溫度下反應一段時間，隨後中止(亦即NaOH/H2O2)，以產生目標羥基烷基降冰片烯，例如內型/外型-NBEtOH。為了本發明之目的，可使用連續微流反應器系統及流程將BH3或BH3加成物與烯烴密切混合以當場產生(R1)(R2)BH及(R1)(R2)BH-LB，諸如Cy2BH及Cy2BH．2Mepy，且接著使此物質與適當NB亞烷基物質(諸如外型-VNB)反應，且接著經由NaOH/H2O2使反應中止以產生所需NB醇，亦即NBEtOH。
此外，根據本發明之具體實例，與硼烷反應的不飽和有機化合物為包含至少4個碳原子的經取代或未經取代之環烴或包含至少5個碳原子的經取代或未經取代之非環烴。本發明之具體實例亦涵蓋包含4至20個碳原子(諸如5至15個碳原子、6至10個碳原子、7至9個碳原子或8個碳原子)的經取代或未經取代之環烴。本發明之具體實例亦涵蓋包含5至21個碳原子的經取代或未經取代之非環烴。本發明之具體實例亦涵蓋與路易斯鹼加成物偶合的不飽和有機化合物。
經取代或未經取代之非環烴之非限制實例包括環戊烯、2-甲基環戊烯、3,6-二甲基環戊烯、環己烯、2-甲基環己烯、3,6-二甲基環己烯、降冰片烯及蒎烯，包括光學純α-蒎烯。經取代或未經取代之環烴之非限制實例包括2,3-二甲基丁烯、2-甲基-2-丁烯及2,5-二甲基己-2,4-二烯。
因此，本文揭示之二烴基硼烷之非限制實例包括二(環辛基)硼烷、二(2-甲基環戊基)硼烷、二環戊基硼烷、二(3,5-二甲基環戊基)硼烷、二異丙基異戊二烯基硼烷、二環己基硼烷、二(2-甲基環己基)硼烷、二(3,6-二甲基環己基)硼烷、二降冰片烷基硼烷、二(異戊基)硼烷、二(異松莰烯基)硼烷、3,6-二甲基硼雜環庚烷、二(鄰甲苯基)硼烷、二均三甲苯基硼烷、(環己基)(第三丁基)硼烷、(環己基)(甲基)硼烷、二苯基硼烷及二(2,4,6-三異丙基苯基)硼烷。
在至少一個具體實例中，二烴基硼烷與路易斯鹼複合而形成二烴基硼烷胺複合物，諸如美國專利申請公開案第2009/0256111號及PCT公開案第WO 2009/133045號中所述之彼等物。胺路易斯鹼之非限制實例包括(但不限於)2-甲基吡啶、喹啉、喹喏啉、2,3-二甲基吡啶、2,4-二甲基吡啶、2,5-二甲基吡啶、5-乙基-2-甲基吡啶、4-乙基-2-甲基吡啶、3-乙基-2-甲基吡啶、2,5-二乙基吡啶、5-丙基-2-甲基吡啶、4-丙基-2-甲基吡啶、5-異丙基-2-甲基吡啶、5-第三丁基-2-甲基吡啶、5-正己基-2-甲基吡啶、4-異丁基-2-甲基吡啶及2,4-二丙基吡啶。
如一般熟悉此項技術者所瞭解，視條件而定，二烴基硼烷之合成可引起涉及所需二烴基硼烷(R2BH)、單烴基硼烷(RBH2)及三烴基硼烷(R3B)的平衡，如流程1a及1b中所示。
參見Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第13卷第631至684頁(Zaidlewicz,M.2000.Hydroboration.Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology)中之「硼氫化」章節。因此，為產生如本文所述的二烴基硼烷，一般熟悉此項技術者可注意選擇避免二烴基硼烷歧化/再分佈且/或可分離二烴基硼烷、隨後使其反應的反應條件。此注意事項在此項技術中已熟知。參見例如Kirk-Othmer Encyclopedia，同上，第636至637頁；亦參見S.K.Gupta,Journal of Organometallic Chemistry 156：95-99(1978)；H.C.Brown等人，J.Am.Chcm.Soc.82：4703-4707(1960)。
與本發明具體實例特別相關的是H.C Brown及S.K.Gupta,J.Organometallic Chem.,32,(1971)第1章至第4章中之報導，其提供以高產率及純度一般性合成二烷基硼烷及其吡啶加成物的資訊，此合成係利用有機硼烷及芳基硼酸酯之再分佈，隨後用氫化鋁鋰還原二烷基硼酸酯以直接產生所要二烷基硼烷。代表性烷基為1-丁基、2-丁基、異丁基、環戊基、環己基及外型-降冰片烷基。
根據本發明之具體實例，二烴基硼烷一旦產生，則與烯基降冰片烯反應而產生至少一種三烴基硼烷，此三烴基硼烷為降冰片烯亞烴基二烴基硼烷，佔所有三烴基硼烷之至少90mol%。
本發明之具體實例亦涵蓋1：1至1：200範圍內之二烴基硼烷
與烯基降冰片烯反應物比率(莫耳當量)。
雖然如本文所述，根據本發明之硼氫化主要發生於雙鍵之末端碳原子，然而一般熟悉此項技術者會理解β(β)-碳可能存在一些加成。因此，一般熟悉此項技術者會預期NB-A-BR1R2之β-碳存在較小百分比之加成且理解其不會影響本文所述之二硼烷對降冰片烯環上之取代基中之不飽和鍵相對於內部降冰片烯雙鍵的選擇性。
根據本發明，烯基降冰片烯依循通式：NB-A*，其中A*為含有至少一個C-C雙鍵的C2-C12亞烴基。
本發明之具體實例亦涵蓋如下烯基降冰片烯：外型-乙烯基降冰片烯、內型-乙烯基降冰片烯、內型-乙烯基降冰片烯與外型-乙烯基降冰片烯之混合物、外型-丙烯基降冰片烯、內型-丙烯基降冰片烯、外型-丙烯基降冰片烯與內型-丙烯基降冰片烯之混合物、外型-丁烯基降冰片烯、內型-丁烯基降冰片烯、外型-丁烯基降冰片烯與內型-丁烯基降冰片烯之混合物、外型-戊烯基降冰片烯、內型-戊烯基降冰片烯、外型-戊烯基降冰片烯與內型-戊烯基降冰片烯之混合物、外型-己烯基降冰片烯、內型-己烯基降冰片烯、外型-己烯基降冰片烯與內型-己烯基降冰片烯之混合物、外型-庚烯基降冰片烯、內型-庚烯基降冰片烯、外型-庚烯基降冰片烯與內型-庚烯基降冰片烯之混合物、外型-辛烯基降冰片烯、內型-辛烯基降冰片烯、外型-辛烯基降冰片烯與內型-辛烯基降冰片烯之混合物、外型-壬烯基降冰片烯、內型-壬烯基降冰片烯、外型-壬烯基降冰片烯與內型-壬烯基降冰片烯之混合物、外型-癸烯基降冰片烯、內型-癸烯基降冰片烯、外型-癸烯基降冰片烯與內型-癸烯基降冰片烯之混合物、外型-十二烯基降冰片烯基、內型
-十二烯基降冰片烯基，或外型-十二烯基降冰片烯基與內型-十二烯基降冰片烯基之混合物。
如上文所提及，根據本發明之具體實例亦涵蓋使降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷進一步轉化為根據以下通式之其他產物的方法：
其中FG為除BR1R2外的官能基。且其中式1化合物與如本文所述的式(I)化合物相同，其亦稱為第一代產物，且式2、3及4之化合物分別為如本文所述之第二、第三及第四代產物。可利用此項技術中已知的各種方法形成此等第二代、第三代及第四代產物。舉例而言，有機硼烷之衍生化反應已為人所知，諸如以下文獻中論述之彼等反應：美國專利第4,713,380號及第6,855,848號；Acc.Chem.Res.2007,40，第275至286頁(G.A.Molander及N.Ellis)；Tetrahedron第43卷第18期第401至4078頁，1987(H.C.Brown等人)，Chem.Rev.2011,111，第2177至2250頁(J.Magano及J.R.Dunetz).Chem.Rev.2008,108，第288至325頁(S.Darses及J-P.Genet),Angew.Chem.Int,Ed.2003,42，第3399至3404頁(A.V.Kalinin,S.Scherer及V.Snieckus)，及J.Am.Chem.Soc.1989.111.第314至321頁(N.Miyaura,T.Ishiyama,H.Sasaki,M.Ishikawa,M.Satoh及A.Suzuki)。更特定而言，如上文已描述，式(I)化合物可如方程式1所示，轉化為相應醇或烷基衍生物或鹵烷基衍生物。
其中Y表示氫、羥基、鹵素，包括碘、溴、氯、氟，及其類似物。類似地，式(II)化合物可藉由此項技術中已知的任何方法轉化為其他有用的基本組分，諸如根據方程式2經適合偶合反應而形成經烷基、烯基、炔基或芳基取代之化合物。
其中R5為C1至C12烴基、經取代或未經取代之單環或雙環C5至C7環、C2至C12烯基、經取代或未經取代之含有至少一個直接連接至A之雙鍵的單環或雙環C5至C7環、C2至C12炔基、經取代或未經取代之含有至少一個直接連接至A之參鍵的單環或雙環C5至C7環及C6至C10芳基。
本發明之具體實例亦涵蓋作為外型-降冰片烯乙基二環己基硼烷之降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷及作為外型-5-(2-羥基乙基)-2-降冰片烯的第二代產物。本發明之具體實例亦涵蓋作為外型-降冰片烯乙基二環己基硼烷的降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷及作為外型-降冰片烯乙基苯基的第二產生之產物。本發明之具體實例亦涵蓋作為內型/外型-降冰片烯丁基二環丁基硼烷之降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷及作為內型/外型-5-(2-羥基丁基)-2-降
冰片烯的第二代產物。本發明之具體實例亦涵蓋作為內型/外型-降冰片烯己基二環己基硼烷之降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷及作為內型/外型-5-(2-羥基己基)-2-降冰片烯的第二代產物。
本發明亦關於一種包含使第二代產物進一步轉化為第三代產物的方法。
本發明之具體實例亦涵蓋作為外型-NBCH2CH2OH之第二代產物及選自以下之第三代產物：外型-NBCH2CH3、外型/內型-NBCH2CH3、外型-NBCH2CH2Br、外型-NBCH2CH2Cl、外型-NBCH2CH2I、外型-NBCFI2CH2F、外型-NBCH2CH2OCH2C(CF3)2OH及內型/外型-NBCH2CH2OCH2C(CF3)2OH。本發明之具體實例亦涵蓋作為外型-NB(CH2)4OH之第二代產物及選自外型-NB(CH2)3CH3及內型-NB(CH2)3CH3之第三代產物。本發明之具體實例亦涵蓋作為外型-NB(CH2)6OH之第二代產物及選自外型-NB(CH2)5CH3及內型-NB(CH2)5CH3之第三代產物。本發明之具體實例亦涵蓋作為外型-NB(CH2)4OH之第二代產物及選自內型-NB(CH2)4OCH2C(CF3)2OH及外型-NB(CH2)4OCH2C(CF3)2OH之第三代產物。本發明之具體實例亦涵蓋作為外型-NB(CH2)6OH之第二代產物及選自內型-NB(CH2)6OCH2C(CF3)2OH及外型-NB(CH2)6OCH2C(CF3)2OH之第三代產物。
式(I)之例示性化合物(無任何限制)概述於下文：
以下實施例意欲說明本發明，而非限制其範疇。
實施例
所有操作均在惰性氛圍(N2或氬氣)下使用標準舒侖克管(standard Schlenk tube)/無空氣轉移技術進行。一般而言，溶劑在使用前經分子篩脫水或自脫水劑中蒸餾且用氮氣淨化。
以下實施例意欲說明本發明，而非限制其範疇。
合成有機硼烷
實施例B1：合成二(異丙基異戊二烯基)硼烷
依循Angew.Chem.Int.Ed.2003,42，第3399至3404頁中概
述之文獻程序製備二(異丙基異戊二烯基)硼烷。在氮氣氛圍下，在0℃下向2,5-二甲基-2,4-已二烯(3g，17.4mmol)之THF(3.0mL)溶液中緩慢添加THF．BH3之THF溶液(12.5mL，1.0M)，維持混合物溫度低於5℃。反應在0℃下進行3小時。二(異丙基異戊二烯基)硼烷通常不分離，而是作為硼氫化試劑於溶液中使用。
實施例B2：合成雙(3,6-二甲基)硼雜環庚烷
在氮氣氛圍下，在0℃下向THF．BH3(64.5mL，1M)之THF溶液中添加2,5-二甲基-1,5-己二烯(7.54g，68.4mmol)。反應在0℃下進行1小時，且接著使反應溶液回流1小時。雙(3,6-二甲基)硼雜環庚烷通常不分離，而是作為硼氫化試劑於溶液中使用。
實施例B3：合成二環己基硼烷
在氮氣氛圍下，在0℃下向環己烯(3.64g，44.3mmol)於乙醚(40mL)中之經攪拌溶液中緩慢添加THF．BH3之THF溶液(21.5mL，1M)。反應在0℃下進行4.5小時。在不攪拌的情況下，讓白色沈澱物沈降。藉由插管轉移來移除上清液溶液且白色固體用乙醚洗滌。真空乾燥之後，獲得2.48g二環己基硼烷(65%產率)。
實施例B4：合成二環己基硼烷-甲基吡啶複合物
在氮氣氛圍下，在0℃下向二環己基硼烷(8mL，1M)之THF溶液中添加甲基吡啶(745mg，8mmol)。使反應混合物溫熱至室溫。二環己基硼烷-甲基吡啶複合物通常不分離，但作為硼氫化試劑於溶液中使用。
實施例B5：(外型-降冰片烯基乙基)二環己基硼烷
配有機械攪拌器、漸變型加料漏斗及固持熱電偶套管及氮氣入口轉接器之克萊森頭(Claisen head)的2L三頸燒瓶在氮氣沖洗下乾燥至120℃。冷卻至室溫後，藉由插管將硼烷-二甲基硫醚(BDMS)(69.4g，
93%，0.85mol)轉移至加料漏斗中且接著滴入反應燒瓶中。攪拌BDMS，同時經由加料漏斗添加400ml無水乙醚。溶液冷卻至-9℃，隨後逐滴添加環己烯(143.8g，1.75mol)。添加約1/2環己烯之後發生沈澱。添加時間為37分鐘，溫度範圍為-10℃至+4℃。混合物在-1℃至15℃之間攪拌約3小時。混合物冷卻至-10℃且經7分鐘快速添加外型-乙烯基降冰片烯(102.1g，0.85mol)。移除冷卻浴且使混合物溫熱至室溫。接近室溫時，混合物透明且快速溫熱至34℃。將溶液攪拌隔夜。以醇形式進行NMR分析，得到NBEtOH：環己醇之33：67比率。GC分析指示NBEtOH：環己醇比率為35：57。混合物分成356ml及328ml部分且各部分旋轉蒸發，得到129g及119g(降冰片烯基乙基)二環己基硼烷濃縮物。總共回收250g，98.5%產率。將130g部分溶於800ml無水二乙二醇二甲醚中，得到14.9wt.%溶液。將120g部分溶於800ml無水TMF中，得到14.7wt.%溶液。
依循美國專利申請公開案US 2009/0054714(2009年2月26日)中實施例19之程序，在反壓力控制下，在分離塔內使用勻變溫度與壓力，經由內型/外型-乙烯基降冰片烯(內型/外型-VNB，Ineos BV，Belgium)之熱分解來獲得高純度外型-乙烯基降冰片烯(>98.5%純度)。
使用經修改之T.Wipke及G.L.Gocke於J.Am.Chem.Soc.(1974),96(13),4244中所述的實驗程序。1L四頸圓底燒瓶(RBF)配有機械攪拌器、熱電偶套管、隔膜及具有氮氣入口之冷凝器。將含有氯化鈀(PdCl2)(45g，0.25mol)之450mL無水苯饋入RBF中。混合物在室溫下攪拌18小時，過濾，用戊烷洗滌且在真空下脫水，得到44.8g(0.25mol)PdCl2。在惰性氛圍下，將PdCl2轉移至250mL RBF中且添加91.1g(0.76mol，3當量)
外型/內型-乙烯基降冰片烯且混合物在室溫下攪拌18小時，得到灰白色濃漿。接著，添加100mL戊烷且混合物在室溫下再攪拌24小時。過濾灰白色蓬鬆狀沈澱物且用戊烷洗滌，在真空下脫水，得到66g(88%產率)二-μ-氯-雙(2-外-氯-5-內-乙烯基-3-降冰片烷基)二鈀錯合物，根據NMR，其純度>99%。分離出未反應的褐色PdCl2(6.4g)且添加至外型/內型-VNB的另一饋料(4當量)中且在室溫下攪拌24小時。灰白色沈澱物用戊烷濕磨且過濾且用戊烷洗滌。灰白色複合物在真空下脫水，得到7.6g(10%產率)複合物，根據NMR，其純度>99%。1H NMR及13C NMR與結構一致。此反應之組合產率為98%。
12L RBF配有熱電偶套管、塞子、氮氣入口及機械攪拌器。將溶於2.55L CH2Cl2中的二-μ-氯-雙(2-外-氯-5-內-乙烯基-3-降冰片烷基)二鈀(101.9g，0.34mol)饋入RBF中，得到透明淺黃色溶液。攪拌混合物且在室溫下緩慢添加2.55L之1.5M NaCN水溶液。觀測到稍微放熱且連續攪拌1小時。藉由NMR直接查核混合物之等分樣品且其指示反應完成。分離透明的反應混合物且水層用CH2Cl2萃取。合併有機層，用鹽水洗滌且經Na2SO4脫水且經由MgSO4墊過濾。在39至42℃下，在大氣壓下蒸餾濾液以移除CH2Cl2，得到56.4g呈淡黃色油狀之粗物質，根據NMR，殘餘CH2Cl2為32.6%。將粗物質轉移至100ml單頸RBF中，且連接至短路徑蒸餾頭且在143℃至163℃下、在大氣壓下蒸餾，得到32g(78%產率)呈透明揮發性液體狀之產物，根據GC，其純度為99.8%。1H NMR、13C NMR及MS與內型-乙烯基降冰片烯之所要結構一致。
向8L不鏽鋼高壓反應釜中饋入2.1kg(25.6mol)1,5-已二烯(>99%純度，Boulder Scientific公司)。開始攪拌，且抽空反應器中之空氣且以5psig氮氣回填。加熱至200℃，且達到200℃時，使反應器保持在此
溫度下6.5小時。在此期間，向反應器中以1.24g/min之恆定速率添加0.05kg(0.7mol)1.5-己二烯與0.43kg(3.3mol)二環戊二烯(>99%純度，Cymetech，LLC)之混合物。加成結束時，反應器在200℃下保持30分鐘且接著冷卻至周圍溫度且卸料。如依據GC面積所量測，所鑑別之主要饋料組分為：67% 1,5-已二烯、0.5%二環戊二烯、26%丁烯基降冰片烯及0.1%環戊二烯三聚物。完成總共五批反應且蒸餾，產生2.4kg丁烯基降冰片烯，其分析大於99%(GC面積)。
向2加侖帕爾反應器(Parr reactor)中添加1,7-辛二烯(OCT，2.35kg，21.32mol)之饋料。將熔化的二環戊二烯(DCPD，860公克，6.52mol)與140公克OCT混合於2L瓶中。接著將瓶置放於天平上以便可監測給料重量。計量進料管線用DCPD/OCT混合物沖洗且接著固定且密封於帕爾反應器之入口中。密封之反應器用氮氣沖洗三次且接著用5psig氮氣壓力最後密封。混合物以300rpm攪拌，同時加熱反應混合物至200℃。在溫度穩定在200℃時，以2.76ml/min開始DCPD/OCT進料。6.5小時內完成計量進料，再保持0.5小時。所得最大壓力為81psig。混合物冷卻至25℃且自反應器排出，收集3350公克粗產物。GC分析顯示約0.2%環戊二烯(CPD)、45% OCT、1.2% DCPD、37%己烯基降冰片烯(NBHexe)、0.8% CPD三聚物、5.6%四環十二烯己烯基(TDHexe)、6.5%雙丁烯基降冰片烯(NBBuNB)及2%重物質。上述饋料重複六次。將己烯基降冰片烯之全部粗物質(19.7kg)合併於22L三頸圓底燒瓶中且經由具有不鏽鋼Pro-Pak包裝之96"吋玻璃柱段純化。真空蒸餾條件為50至102℃及4至16托(Torr)。餾份(72%產率)含有約0.03% DCPD、99.63% NBHexe及0.34%其他物質，呈透明無色液體狀。
配有機械攪拌器、氮氣入口、熱電偶套管及隔膜塞住之加料漏斗的3公升四頸燒瓶藉由在氮氣淨化下加熱至約140℃而乾燥。燒瓶冷卻至<-10℃。BH3．SMe2(100ml，1.05mol)轉移至加料漏斗中且接著滴入冷燒瓶中。攪拌BH3．SMe2，同時將其進一步冷卻至-17℃。快速逐滴添加含有環己烯(177.5g，2.17mol)之420ml無水乙醚。首先添加125ml之後，使溫度上升至4℃且固體開始沈澱。溫度達到+1℃且接著上升至+9℃時，停止添加環己烯溶液。反應物再冷卻至-5℃，隨後重新開始添加環己烯溶液。在-17℃至+9℃溫度範圍內，經1小時25分鐘完成添加。混合物接著在-6℃至+1℃之間的溫度下攪拌3.5小時。反應物接著冷卻至-17℃。經過濾之外型-5-乙烯基降冰片烯(110.3g，0.918mol)溶於250ml無水乙醚中且接著逐滴添加至二環己基硼烷漿液中。在-17℃至-11℃之間的溫度下，在20分鐘內完成添加。移除冷卻浴。混合物溫熱至室溫且接著攪拌隔夜。當反應物達到26℃溫度(溫熱32分鐘之後發生較小放熱)時，反應混合物透明。在室溫下2小時之後，GC分析指示環己醇：NBEtOH之預期比率為66：32，但GC分析不一致，因為較稀樣品顯示此比率為79：19。攪拌隔夜之後，NMR分析顯示該比率實際上為61：39之環己醇：NBEtOH。
反應物用乙腈/乾冰浴冷卻。反應混合物溫度達到-10℃時，快速逐滴添加8wt.% NaOH．水溶液(525ml，1.05mol)。添加時間為16分鐘，溫度上升至-8℃。使反應物冷卻至-9℃，隨後逐滴添加35%過氧化氫(H2O2)(391ml，4.43mol)。定時停止添加，同時使隨之發生的放熱平息。添加240mol過氧化物之後，不再發生放熱。在-13℃至-2℃的溫度範圍內，在1小時42分鐘內完成添加。所得固體結成塊且導致攪拌器卡住。移除冷卻浴且在溫熱時，攪拌能夠重新開始。混合物溫熱至36℃，引起乙醚溶劑出現一些沸騰。冷卻回至28℃時，添加85ml 3.5N HCl且接著添加57ml濃HCl以使pH值至7。分離各層。上層乙醚相經無水硫酸鈉脫水，過濾且旋轉蒸發，
得到320g。NMR分析顯示此物質含有NBEtOH：環己醇之32：68混合物，得到約40wt.%之NBEtOH含量。
粗產物在Kugelrohr烘箱中在60℃至80℃(1托至2托)下蒸餾，以主要移除184g環己醇。殘餘物經由12吋玻璃珠填充塔進行真空蒸餾，其中添加少量二-第三丁基對苯二酚晶體以抑制樹脂形成。分離出63g 99%純度之NBEtOH，產率為50%。
將含有410.04g 14.9wt.%二環己基(乙基降冰片烯基)硼烷(0.23mol)的無水二乙二醇二甲醚置放於單頸燒瓶中，此燒瓶配有固持機械攪拌器及氮氣入口轉接器的克萊森頭。添加氧化三甲胺(68.3g，0.614mol)。快速放熱導致溫度上升至約73℃及猛烈鼓泡。初始反應減弱時，混合物加熱至回流(約172℃)，維持兩小時。然而，三甲胺廢氣排出僅在回流16分鐘後便中止。反應物冷卻至室溫，添加100ml鹽水，且混合物轉移至分液漏斗中。此留下大量固體，該固體不溶於乙醚及水中，但可用3.5N HCl碎裂。分離各相且有機部分用2×150ml鹽水洗滌。有機相之GC分析顯示25%環己醇、66%二乙二醇二甲醚及8% NBEtOH。有機相經由14吋維格羅管柱(Vigreux column)真空蒸餾，收集到總共11.19g NBEtOH(94%純度)。
將釜殘餘物溶於二氯甲烷中，用2×50ml 10%硫酸、3×100ml鹽水洗滌且經硫酸鈉脫水。傾析出溶液且旋轉蒸發，得到12.8g。其在106℃(6托)下真空蒸餾，另得到8.6g NBEtOH(95%純度)。所收集之總NBEtOH為19.8g，70%產率。
配有機械攪拌器、氮氣入口、熱電偶套管及加料漏斗的1公升四頸燒瓶用熱空氣槍乾燥。硼烷二甲基硫醚(96.4%，34ml，27.7g，0.351mol)藉由氮氣壓力轉移至加料漏斗中且接著滴入反應燒瓶中。經由加
料漏斗添加無水乙醚(160ml)至經攪拌之硼烷-二甲基硫醚中。溶液冷卻至-8℃。快速地逐滴添加環己烯(59.1g，0.72mol)。在-8℃至+6.0℃的溫度範圍內，在34分鐘內完成添加。添加時間之初始7分鐘之後，發生二環己基硼烷沈澱。混合物在3℃與23℃之間攪拌兩小時。混合物冷卻至-12℃。2分鐘內快速添加內型，外型-丁-1-烯基降冰片烯(51.6g，0.348mol)。反應溫度上升至-9℃。移除冷卻浴且反應混合物溫熱至室溫。12分鐘之後，溫度達到16℃。當溫度在三分鐘內快速上升至33℃最高點時，反應突然放熱，且溶液透明。17分鐘之後，溫度下降至25℃。反應混合物在周圍溫度下攪拌隔夜。GC分析顯示40.8%環己醇(CyOH)、5.6%未反應的丁烯基降冰片烯及49.4%內型及外型-降冰片烯丁醇。反應混合物冷卻至-3℃。2分鐘內快速添加170.4g 8% NaOH。溫度上升至+7℃。使混合物冷卻至+2℃。添加137ml試劑級乙醇，使溫度上升至11℃。所得混濁溶液冷卻至-2℃，隨後添加50ml 35% H2O2。53分鐘內完成此添加，使溫度上升至26℃。17分鐘內添加第二份79ml 35% H2O2，使溫度上升至31℃。冷卻至17℃後，移除冷卻浴。反應混合物在2小時內逐漸溫熱至26℃且接著自冷卻至25℃。固體沈澱。添加25ml濃HCl，使pH值至約2。攪拌混合物且接著使之沈降。自固體傾析出液體部分且分離各相。有機相用100ml鹽水、60ml飽和碳酸氫鈉與40ml鹽水之混合物及3×100ml鹽水洗滌至pH 7。有機相接著在12托下自室溫至50℃旋轉蒸發，得到111g含有固體的液體。GC分析顯示47.2% CyOH、4.3%未反應的內型及外型-丁烯基降冰片烯以及47.1%內型及外型-降冰片烯丁醇。添加100ml去離子水且混合物在55℃及10托真空下旋轉蒸發，直至所有水已移除。釜內留下35.3% CyOH、0.6%內型及外型-丁烯基降冰片烯以及61.8%內型及外型-降冰片烯丁醇。連續重複CyOH與未反應之丁烯基降冰片烯的共沸移除，且另外用蒸餾水進行100ml處理四(4)次，得到釜內總量50.63g，其含有1.5% CyOH、無丁烯基降冰片烯及95.3%內型及外型-
降冰片烯丁醇。混合物經由填充4吋<7mm內徑之玻璃螺旋環填料的6.5吋漢泊管柱(Hempel column)緩慢真空蒸餾。無CyOH之內型，外型-NBBuOH之總產量為37.63g(65%產率)。GC分析顯示兩種溶離份之內型：外型比率為85：15及81：19且NMR分析指示內型：外型比率為76：24。
配有機械攪拌器、氮氣入口、熱電偶套管及加料漏斗的1公升四頸燒瓶用熱空氣槍乾燥。硼烷二甲基硫醚(96.4%，29ml，23.1g，0.293mol)藉由氮氣壓力轉移至加料漏斗中且接著滴入反應燒瓶中。經由加料漏斗添加無水乙醚(130ml)至經攪拌之硼烷-二甲基硫醚中。溶液冷卻至-12℃。快速地逐滴添加環己烯(48.1g，0.586mol)。在-12℃至+4℃的溫度範圍內，在13分鐘內完成添加。添加時間之初始8分鐘之後，發生二環己基硼烷沈澱。混合物在4℃與24℃之間攪拌兩小時。混合物冷卻至-5℃。5分鐘內快速添加內型，外型-己-1-烯基降冰片烯(50g，0.284mol)。反應溫度冷卻至-7℃。移除冷卻浴且反應混合物溫熱至室溫。18分鐘之後，溫度達到16℃。當溫度在三分鐘內快速上升至33℃最高點時，反應突然放熱，且溶液透明。30分鐘之後，溫度下降至26℃。GC分析顯示38.5%環己醇(CyOH)、3.7%未反應之己烯基降冰片烯及54.4%內型及外型-降冰片烯己醇。反應物另攪拌2.5小時。GC分析顯示產品組成的變化很小。反應混合物冷卻至-4℃。在2分鐘內快速添加143.3g 8% NaOH。溫度上升至6℃。使混合物冷卻至+2℃。添加115ml試劑級乙醇，使溫度上升至10℃。
所得混濁溶液冷卻至+6℃，隨後另添加40ml試劑級乙醇。此使得反應溶液透明。反應混合物進一步冷卻至-1℃，隨後添加50ml 35%
H2O2。在30分鐘內完成此添加，使溫度上升至28℃。在30分鐘內添加第二份57ml 35% H2O2，使溫度上升至30℃。冷卻至10℃後，移除冷卻浴。反應混合物在36分鐘內逐漸溫熱至28℃。反應燒瓶置放於水浴中且使之攪拌隔夜。固體沈澱，導致攪拌器卡住。重新開始攪拌之後，添加20ml濃HCl以使pH值至約2。攪拌混合物且接著使之沈降。自固體傾析出液體部分且分離各相。有機相用100ml鹽水、50ml飽和碳酸氫鈉與50ml鹽水之混合物及2×100ml鹽水洗滌至pH 7。有機相接著在15托下自室溫至50℃旋轉蒸發，得到100.6g含有固體的液體。GC分析顯示39.5% CyOH、3.1%未反應之內型及外型-己烯基降冰片烯(HxNB)，以及55.1%內型及外型-降冰片烯己醇。添加100ml去離子水且混合物在55℃及15托真空下旋轉蒸發，直至所有水已移除。釜內留下30.9% CyOH、3.0%內型及外型-己烯基降冰片烯以及64.3%內型及外型-降冰片烯己醇。連續重複CyOH與未反應之己烯基降冰片烯的共沸移除，且用蒸餾水進行兩次100ml、一次200ml和最後兩次100ml處理，得到總計51.6g產物，其含有0.9% CyOH、0.8%己烯基降冰片烯以及95.9%內型及外型-降冰片烯己醇。
混合物首先經由填充4吋<7mm內徑之玻璃螺旋環填料的6.5吋漢泊管柱緩慢真空蒸餾。收集第4個溶離份之後，用7.5吋維格羅管柱置換漢泊管柱。無CyOH之內型，外型-NBHxOH之總產量為41g(74%產率)。純度>99%之NBHxOH之產量為35.16g(64%產率)。GC分析顯示87：13內型：外型比率。NMR分析指示79：21內型：外型比率。
將內型-乙烯基降冰片烯(11.72g，97.48mmol)(實施例N2
中所製備)稱重且置放於氮氣淨化之乾燥箱中的500mL燒瓶內。向燒瓶中添加200mL無水四氫呋喃且內型-乙烯基降冰片烯溶解。在室溫下，向所得內型-乙烯基降冰片烯溶液中逐份添加固體二環己基硼烷(17.41g，97.73mmol)。在室溫下攪拌3小時之後，自乾燥箱中取出燒瓶。燒瓶置於冰浴中。添加氫氧化鈉溶液(100ml，3N)，且接著緩慢添加H2O2。移除冰浴且反應混合物在油浴中溫熱至50℃，維持18小時。所得混合物藉由濃HCl溶液酸化。向混合物中添加乙酸乙酯，且混合物接著依次用飽和Na2CO3及鹽水洗滌。有機層經MgSO4脫水。在50℃/100托下蒸發溶劑。添加500mL DI水且混合物在50℃/50托下蒸餾。水蒸發之後，在60℃/2托下繼續蒸餾。獲得6.23g內型-降冰片烯乙醇，根據GC分析，其純度為99.7%。
此實施例F6說明硼烷之當場形成。
配有機械攪拌器、加料漏斗及具有氮氣入口及熱電偶套管之克萊森頭的500ml三頸燒瓶用熱空氣槍乾燥至107℃且接著在氮氣流下冷卻至約40℃。將無水二乙二醇二甲醚(80ml)注射至燒瓶中。溶劑冷卻至室溫時，添加硼氫化鈉(3.3g，0.08mol)。攪拌混合物，同時將環己烯(16.3g，0.2mol)注射至燒瓶中。此立即引起反應混合物形成泥漿。反應混合物用冰浴冷卻至1℃。逐滴添加硫酸二甲酯(7.6ml，0.08mol)。2分鐘內，反應溫度已上升至9℃。停止添加，但反應溫度在隨後2分鐘內繼續上升至25℃。此伴有大量發泡及甲烷放出。當所得白色漿液冷卻至6℃時，冰浴用甲醇-冰浴置換。反應混合物冷卻至-1℃，此時重新開始添加硫酸二甲酯。10分鐘之後完成添加。溫度範圍為-3℃至-0℃。甲醇-冰浴用水-冰浴置換。
反應物在3分鐘內溫熱至5℃，因此將冷卻浴換回至甲醇-冰。2分鐘內，溫度降低至-8℃，因此將冷卻變回至冰-水。反應混合物在0℃下攪拌3小時。接著在0℃下將外型-乙烯基降冰片烯(98.3%外型，9.6g，0.08mol)注射至反應混合物中。移除冰水浴且在隨後42分鐘內將反應混合物溫熱至20℃，此時反應混合物出現部分透明。在18℃至23℃下又46分鐘之後，對混合物取樣。GC分析顯示環己醇：NBEtOH比率為59：41。理論值為66：34。NMR顯示未剩餘未反應之外型-乙烯基降冰片烯。反應混合物在18℃再攪拌1.75小時。GC分析顯示環己醇：NBEtOH比率為65：35。反應物用甲醇-冰浴冷卻至-13℃。五分鐘內添加8wt.% NaOH水溶液(38ml)，使溫度上升至1℃。接著快速添加33ml試劑級乙醇。溫度下降至-4℃且反應混合物透明。反應混合物冷卻至-7℃，隨後添加30ml 35% H2O2。在13分鐘內完成添加。溫度上升至最高點47℃且接著冷卻回至19℃。反應混合物此時變得混濁。移除甲醇-冰浴且反應混合物接著在周圍溫度下攪拌隔夜。白色固體自當前透明溶液中沈澱。添加5ml濃HCl以使pH值自7達至1。自固體傾析反應混合物。未發生相分離。反應燒瓶用約60ml MTBE沖洗，其又用於萃取反應混合物。分離各相。酸性水相用100ml MTBE再萃取兩次。合併MTBE萃取物且用100ml鹽水洗滌兩次。MTBE萃取物用50ml NaHCO3飽和溶液洗滌至pH 9且接著用100ml鹽水洗滌至pH 7。MTBE溶液在高達70℃及15托下旋轉蒸發，得到51g含有少量鹽的液體。GC分析顯示43%環己醇、36%二乙二醇二甲醚、0.1%內型NBEtOH及22%外型-NBEtOH。環己醇：NBEtOH比率為66：34。根據GC分析，產量為定量的。將混合物中的鹽濾除，用MTBE沖洗，且在高達90℃及15托下旋轉蒸發，得到42g無色液體。GC分析為40%
環己醇、32%二乙二醇二甲醚、0.2%內型NBEtOH及28%外型-NBEtOH。59：41之環己醇：NBEtOH比率指示一些環己醇及二乙二醇二甲醚藉由進一步旋轉蒸發而移除。
將5-(2-羥基乙基)降冰片烯(701.3g，5.07mol)、4L二氯甲烷及甲烷磺醯氯(612.4g，5.34mol)置放於配有機械攪拌器、熱電偶套管、氮氣入口及加料漏斗之12L四頸燒瓶中。再添加500ml二氯甲烷以在甲烷磺醯氯中沖洗。將經攪拌之混合物冷卻至-10℃。在-10℃至0℃的溫度範圍內，在4.5小時時間內快速逐滴添加三乙胺(614g，6.03mol)。所得漿液在2.5小時期間緩慢溫熱至18℃。接著添加2L水且混合。分離各相且水相用500ml二氯甲烷萃取。合併之二氯甲烷萃取物用1.6L之1N HCl洗滌且接著用2×2L鹽水洗滌，直至洗滌液pH值為6。二氯甲烷溶液經硫酸鈉脫水，過濾且旋轉蒸發，得到1196g紅色液體。NMR分析指示此物仍含有8.6wt.%二氯甲烷。使用高真空泵進一步旋轉蒸發，使重量達至1091g，NMR偵測到很少二氯甲烷。GC分析得到95.5%之甲磺酸酯含量。儲存幾周之後，物質最終結晶。由於物質在蒸餾期間顯示不穩定性，因此不打算進一步純化。
將外型-降冰片烯乙基甲烷磺酸酯(200g，0.93mol)及2.5L 2-戊酮置放於5L配有機械攪拌器、冷凝器、氮氣入口轉接器及熱電偶套管之四頸燒瓶中。攪拌混合物直至所有甲磺酸酯溶解。接著添加120.7g(1.39mol)溴化鋰。混合物加熱至回流，得到白色漿液。一小時之後，GC分析
指示剩餘<0.25%起始物質。混合物冷卻至室溫，過濾，固體用乙酸乙酯洗滌，且濾液旋轉蒸發，得到261.2g含有固體的液體。此殘餘物用250ml二氯甲烷及200ml水溶解。所濾出之固體溶於水中且用二氯甲烷萃取。
合併水性部分，進一步用水稀釋，且用二氯甲烷萃取。合併二氯甲烷部分，用3×250ml鹽水洗滌，使二氯甲烷萃取物透明且得到最後洗滌液pH=5。有機部分經硫酸鈉脫水，過濾且旋轉蒸發，得到206.1g。
GC分析顯示97.6%純度。經由14吋維格羅管柱，在55℃(1.85托)至58℃(1.80托)下進行真空蒸餾，產生154.5g(83%產率)。GC分析顯示>98.8%純度。操作之前與之後亦收集到另外16.3g極黃物質，均顯示>98.5%純度。
將外型-降冰片烯乙基甲烷磺酸酯(200g，0.925mol)及2.5L 2-戊酮置放於配有機械攪拌器、冷凝器、氮氣入口轉接器及熱電偶套管之5L四頸燒瓶中。攪拌混合物直至所有甲磺酸酯溶解。接著添加209g(1.39mol)碘化鈉。所得漿液加熱至回流。在64℃至70℃下，混合物變得非常稠，因此再添加500ml 2-戊酮且提高攪拌速率。GC分析指示達到回流(100℃)時剩餘<0.24%起始物質。混合物回流70分鐘且接著冷卻至室溫。由於微細固體堵塞過濾器，因此混合物過濾非常緩慢。濾液旋轉蒸發直至固體沈澱析出。用150ml水處理。所濾出之固體溶於水中，分離各層，且剩餘水相用2×150ml乙酸乙酯萃取。將乙酸乙酯萃取物添加至旋轉蒸發器殘餘物中且分離各相。有機部分用250ml 10%亞硫酸氫鈉水溶液洗滌且脫色，且接著用250ml鹽水、100ml飽和碳酸氫鈉、250ml鹽水及100ml去離子水洗滌
(最後洗滌液pH 8)。有機部分經硫酸鈉脫水隔夜，過濾且旋轉蒸發，產生231.6g淺褐色液體。GC分析指示97.3%純度。
經由14吋維格羅管柱進行真空蒸餾，得到：1. 70.2℃(1.75托)-69.6℃(1.70托)，31.72g，黃色，97.2%純度2. 70.5℃(1.75托)-69.5℃(1.60托)，172.46g，淡黃色，99.6%純度3. 69.4℃(1.65托)-76.6℃(1.75托)，10.18g，褐色，97.8%純度。
餾份3用25ml二氯甲烷稀釋，用25ml 10%亞硫酸氫鈉水溶液洗滌且脫色，且接著用25ml鹽水、10ml飽和碳酸氫鈉及另外25ml鹽水洗滌。經硫酸鈉脫水之後，將餾份3溶液與餾份1合併且在70.1℃(1.75托)、69.8℃(1.70托)下再蒸餾，得到26g淺黃色液體，98.8%純度。總產量為199g(理論產量之86%)。
將NaH(60%，10.86g，0.271mol)置放於配有機械攪拌器、加料漏斗、熱電偶套管及具有氮氣入口之冷凝器的500ml四頸燒瓶中。添加110ml無水THF且開始攪拌。將所得漿液機械攪拌，同時冷卻至-8℃。將內型/外型-NBHxOH(餾份5、6，>99.2%，37.68g，0.194mol)溶於25ml無水THF中且快速逐滴添加至NaH/THF混合物中。添加時間為3分鐘，溫度範圍為-8℃至-3℃。發生猛烈鼓泡。當溫度下降至-7℃時，移除冷卻浴且反應物溫熱至室溫。另外添加0.81g NaH(60%，0.02mol)。混合物攪拌隔夜。反應物冷卻至-14℃且快速逐滴添加35.2g(0.196mol)六氟環氧異丁烷(HFIBO)。添加時間為2分鐘，溫度範圍為-14℃至-4℃。冷卻至-9℃後，移
除冷卻浴且使混合物溫熱。一小時之後，溫度達到41℃且觀測到輕緩回流。另外90分鐘之後，反應物冷卻至26℃。GC分析顯示2.7%未反應之內型，外型-NBHxOH及96.8%內型/外型-NBHMHFP。另外4小時之後，GC分析顯示0.6%未反應之內型/外型-NBHxOH及99%內型/外型-NBHMHFP。攪拌混合物隔夜。GC分析顯示0.3%未反應之內型，外型-NBHxOH及98.8%內型/外型-NBHMHFP。混合物冷卻至-8℃且用7ml水中止。中止時間為3分鐘，溫度上升至+5℃。溫度開始下降時，移除冷卻浴且混合物旋轉蒸發，得到約88g黃色油狀物。此物用100ml環己烷溶解，加熱，使之沈降，且傾析出環己烷。殘餘物與另外150ml環己烷一起加熱，使之沈降，且傾析出環己烷。GC分析剩餘褐色油狀物，得到起始物質與產物非常弱的信號，表明油狀物主要為NaOH。環己烷萃取物旋轉蒸發，得到78.4g黃色油狀物。GC分析顯示0.3% NBHxOH、98.95% NBHMHFP及0.6%疑似雙加成物。將油狀物與100ml戊烷混合，得到暗黃色液體，其逐漸地沈澱析出褐色油狀物。自褐色油狀物中傾析出戊烷溶液且接著與400ml去離子水混合，得到乳狀液體，pH=14。未發生相分離且過度發泡使藉由旋轉蒸發來濃縮混合物的努力受挫。混合物經由用水充分洗滌(直至水洗液測得pH=7)而轉移至分液漏斗中。總體積為700ml。混合物用50ml濃HCl酸化。收集作為下層相分離的暗淺黃色液體，得到66.9g產物(99%粗物質產率)。GC分析顯示0.3% NBHxOH、99% NBHMHFB及0.6%疑似雙加成物。產物用100ml二氯甲烷稀釋，用2×50ml 3.5N HCl水溶液洗滌，用3×100ml及200ml鹽水洗滌。在最後洗滌液之界面處形成乳液。分離二氯甲烷相且向剩餘相中添加100ml水。輕緩混合之後，分離其他有機相且排出。水相具有pH=6。合併
二氯甲烷部分，經硫酸鈉脫水，透明時過濾，且旋轉蒸發，獲得64.6g透明黃色液體。GC分析顯示0.2% NBHxOH、98.9% NBHMHFB及0.8%雙加成物。根據NMR分析，內型：外型比率為80：20。試圖經由6吋維格羅管柱蒸餾產物，但在1.10托下使用151℃油浴加熱時，蒸氣僅能達到管柱上部約1/3處。移除維格羅管柱且繼續蒸餾，得到41.18g產物，其中6個餾份>98%。
總計15.8g的最終殘餘物含有91% NBHMHFB。殘餘物在Kugelrohr烘箱中在138℃(0.89托至0.92托)下蒸餾，收集到15g純化產物。GC分析顯示98.3% NBHMHFB。在Kugelrohr烘箱中在130℃(0.90托至1.05托)下再次蒸餾，得到8.76g，GC分析顯示99.5% NBHMHFB、0.5%雙加成物且無NBHxOH。
配有機械攪拌器、加料漏斗、熱電偶套管及固持第二加料漏斗及冷凝器之克萊森頭(具有氮氣入口轉接器)的3L四頸燒瓶在約110℃下在氮氣吹掃下乾燥。冷卻至室溫時，將鎂屑(18.4g，0.765mol)置放於燒瓶中，隨後利用加料漏斗之一添加100ml無水溶劑THF。利用第二個加料漏斗添加5-(1-溴乙基)-降冰片烯(148g，0.736mol)於350ml無水溶劑THF中之溶液。四分鐘之後，溫度自20℃快速上升至22℃。利用第一加料漏斗立即添加785ml THF。THF添加完成時，溫度已上升至27℃。溫度達到41℃時，停止添加溴乙基降冰片烯。溫度上升至55℃，因此另外添加100ml無水溶劑THF。溫度在56℃達到最高，隨後自冷卻。在42℃下，重新開始添加溴乙基降冰片烯。繼續添加溴乙基降冰片烯直至溫度達到50℃，接著停止，且冷卻至39℃時再次重新開始。重複此操作直至所有溴乙基降冰
片烯已添加。總添加時間為2小時20分鐘。混合物攪拌2小時，同時冷卻回至室溫。GC分析指示無起始物質剩餘。格林納試劑冷卻至-70℃，隨後在液體表面下使二氧化碳鼓泡。反應物溫熱至-21℃，隨後自冷卻至-60℃，此時停止添加CO2。混合物溫熱至-10℃。GC分析指示剩餘7%未反應格林納試劑。在-2℃至0℃，再使CO2在混合物內鼓泡九分鐘。GC分析仍指示7%未反應格林納試劑。將反應物溫熱且攪拌隔夜。GC分析再次顯示7.5%未反應格林納試劑(以乙基降冰片烯進行分析)。反應物冷卻至-15℃，隨後快速添加750ml 18% HCl水溶液，此使得溫度上升至-2℃。混合物用250ml二氯甲烷萃取，得到上層有機相。分離各相之後，水相用6×250ml二氯甲烷萃取。合併有機部分且經由旋轉蒸發濃縮，得到125.3g褐色液體及固體。將此溶於250ml二氯甲烷中且用250ml 8%氫氧化鈉水溶液處理。有機相再次位於頂層。水相之pH值僅為7，因此有機部分再次用250ml 8%氫氧化鈉水溶液萃取。所得乳液用200ml蒸餾水及250ml二氯甲烷處理以有助於相分離。水性鹼萃取物用4×250ml二氯甲烷洗滌，得到緩慢分離相。鹼萃取物用2×250ml環己烷洗滌，得到良好分離。鹼萃取物用100ml濃HCl酸化直至pH 2。分離且收集少量產物。水相用3×250ml二氯甲烷萃取。合併有機部分，用500ml鹽水洗滌至pH 6，且接著經硫酸鈉脫水。過濾產物溶液且旋轉蒸發，得到88.75g(72%產率)黃色油狀物。GC分析得到91%純度。NMR分析指示產物含有4.8wt.%二氯甲烷。
將外型-降冰片烯-2-丙酸(94.22g，0.567mol)與250ml無水乙醇及5.2ml濃硫酸混合。溶液加熱至輕緩回流，維持三小時，此時GC
分析確認反應完成(注意：一小時後反應完成，但起始物質與產物GC滯留時間之相似性使此確認延遲)。溶液冷卻至室溫以下且傾注入1L蒸餾水中。將黃色產物相與乳狀水性部分分離。水相用2×250ml二氯甲烷萃取。合併有機物且用250ml飽和碳酸氫鈉洗滌。由此得到分離非常緩慢的相。擱置界面，而有機部分用250ml鹽水洗滌至pH 7。又，相分離緩慢。隔離界面且擱置。有機部分經硫酸鈉脫水，過濾且旋轉蒸發，得到109.6g。GC分析顯示84.6%純度。產物經由14吋維格羅管柱真空蒸餾，得到77.48g>99%純酯，70%產率。
配有機械攪拌器、乾冰冷凝器、熱電偶套管及配有隔膜及氮氣入口之雙向轉接器的3L四頸燒瓶在氮氣吹掃下加熱且熱空氣乾燥至約120℃。冷卻至室溫後，將鋅粉(Alfa-Aesar A13633，107.9g，1.65mol)置放於燒瓶中，隨後添加1L無水溶劑二甲基乙醯胺(DMA)。攪拌混合物，同時添加碘(27.9g，0.11mol)。混合物溫熱至29℃且初始變黃。1分鐘後，鋅漿液變回為灰色。再等待六分鐘後，一次性添加外型-NBEtBr(223g，1.1mol)。混合物加熱至80℃。達到81℃時，溫度突然上升至112℃，隨後在加熱源移除後下降。溫度降回至89℃時，恢復熱源。1小時後，GC分析顯示無NBEtBr剩餘。混合物在80℃下再攪拌14分鐘，隨後在乙腈/乾冰冷卻浴中冷卻至-29℃。將六氟丙酮(HFA)(201.3g，1.21mol)冷凝加至反應混合物中。在17分鐘添加時間期間，溫度自-31℃變化至-14℃。冷卻浴經異丙醇/水/乾冰冷卻浴置換。反應混合物在-16℃至-2℃下攪拌5.5小時，此時GC分析指示HFAENB與NBEt(得自水解之NBEtZnI)信號比變得恆定且
不再增加。混合物冷卻至-33℃，隨後以100ml至250ml增量小心地添加蒸餾水直至總水體積為1500ml。將中止之混合物傾注入2000ml蒸餾水中。含有大量Zn泥的反應燒瓶用2×250ml水及2×250ml及200ml 3.5N HCl沖洗。將沖洗液與水性中止之混合物合併。合併之水性混合物用3×1.3L環己烷萃取。環己烷萃取物用1L鹽水洗滌至pH 6。過濾環己烷萃取物且接著用400ml及200ml 25% TMAOH水溶液依次處理。GC分析指示環己烷相中無HFAENB剩餘。合併TMAOH萃取物且用3×100ml環己烷洗滌。水相用200ml濃HCl酸化。分離出HFAENB>91%之總計383.1g下層相，但其仍含有12.2wt.% DMA。HFAENB用約400ml二氯甲烷稀釋且接著用3×400ml 31.5%硫酸洗滌。有機相變成上層。NMR分析顯示有機相中不存在明顯的DMA信號。二氯甲烷溶液用500ml鹽水洗滌至pH<2；且接著用100ml飽和碳酸氫鈉與150ml鹽水之混合物洗滌。得到緩慢分離的乳液。再添加250ml鹽水且移除所分離的有機相。水相用5×10ml 3.5N HCl依次處理，以使得pH自9達至6。移除所分離之有機相且與前述有機相合併。合併之有機相用250ml鹽水洗滌至pH 6且接著經硫酸鈉脫水隔夜。過濾溶液且旋轉蒸發，得到299.5g(94.4%產率)。GC分析顯示99.4%純度。粗產物經由12吋維格羅管柱真空蒸餾。合併餾份II與餾份III，得到258.2g(81%產率)。此批料在19F NMR中在-70.7ppm下顯示微量或無HFA信號且根據質子NMR，顯示無DMA。
在氮氣氛圍下，在0℃下，向外型-乙烯基降冰片烯(0.25g，2.1mmol)之THF(4.0mL)溶液中緩慢添加二環己基硼烷之THF溶液(4.2
mL，0.5M)。反應物溫熱至室溫且攪拌16小時。向反應混合物中添加二甲基甲醯胺(16.0mL)、[1,1'-雙(二苯膦基)二茂鐵]二氯鈀(II)(42mg，0.058mmol)、碘苯(0.39g，1.9mmol)及碳酸鉀(0.52g，3.8mmol)。反應物回流72小時。反應混合物用乙酸乙酯萃取且用水洗滌。有機層經硫酸鎂脫水且蒸發溶劑。藉由GC-MS分析粗產物來確認外型-NBEtPh之形成。
在0℃下，向1,5-環辛二烯(0.22g，2mmol)之經攪拌THF(2ml)溶液中添加Me2S．BH3之THF溶液(1ml 2M THF溶液)。反應在0℃下進行3小時，此時，向外型-乙烯基降冰片烯(0.24g，2mmol)及1,2-二甲氧基苯(藜蘆醚)(0.28g，2mmol，用作內標物)之THF(2ml)溶液中添加硼烷。在18小時時間內，使反應混合物溫熱至室溫，此時真空移除溶劑且產生無色油狀物。藉由1H及11B NMR光譜法確認結構。
實質上重複實施例C1，但在此實施例C2中使用1-甲基-1-環戊烯(0.33g，4mmol)替代1,5-環辛二烯。在2小時時間內，使反應混合物溫熱至室溫，此時真空移除溶劑且產生無色油狀物。藉由1H及11B NMR光譜法確認結構。
實質上重複實施例C1，但在此實施例C3中使用順-環辛烯(0.44g，4mmol)替代1,5-環辛二烯。藉由1H及11B NMR光譜法確認結構。
實質上重複實施例C1，但在此實施例C4中使用環戊烯(0.27mg，4mmol)替代1,5-環辛二烯。藉由1H及11B NMR光譜法確認結構。
實質上重複實施例C1，但在此實施例C5中使用2,5-二甲基己-2,4-二烯(0.55g，5mmol)替代1,5-環辛二烯。藉由1H及11B NMR光譜法確認結構。
實質上重複實施例C1，但在此實施例C6中使用2-甲基-2-丁烯(2ml之2M THF溶液)替代1,5-環辛二烯。藉由1H及11B NMR光譜法確認結構。
實質上重複實施例C1，但在此實施例C7中使用3,6-二甲基環己烯(0.43g，4mmol)替代1,5-環辛二烯。藉由1H及11B NMR光譜法確認結構。
實質上重複實施例C1，但在此實施例C8中使用2-甲基環己烯(0.39g，4mmol)替代1,5-環辛二烯。藉由1H及11B NMR光譜法確認結構。
在氮氣氛圍下，向外型-乙烯基降冰片烯(200mg，1.67mmol)於甲苯(5mL)中之經攪拌溶液中添加呈固體狀之二環己基硼烷二聚物(267mg，0.75mmol)。溶液在添加硼烷時變得透明且使反應在室溫下進行1小
時。真空移除溶劑，得到無色油狀物。藉由1H及13C NMR光譜法確認結構。
實質上重複實施例C1，但在此實施例C10中使用α-蒎烯(0.55g，4mmol)替代1,5-環辛二烯。藉由1H及11B NMR光譜法確認結構。
實質上重複實施例C1，但在此實施例C11中使用替代1,5-環辛二烯的3,5-二甲基環戊烯(0.19g，2mmol)、Me2S．BH3之THF溶液(0.5mL之2M THF溶液)、外型-乙烯基降冰片烯(0.12g，1mmol)及藜蘆醚(0.14g，1mmol，用作內標物)之THF(2ml)溶液。藉由1H及11B NMR光譜法確認結構。
向外型-乙烯基降冰片烯(300mg，2.5mmol)於THF(2ml)中之經攪拌溶液中添加呈固體狀之二均三甲苯基硼烷(500mg，1mmol)。溶液在添加硼烷時變得透明且使反應在室溫下進行48小時。真空移除溶劑，得到無色油狀物。自己烷中分離之產率：76%。適於X射線分析之單晶體獲自在-30℃下儲存的飽和己烷溶液。藉由1H及13C NMR光譜法及X射線結晶學確認結構。圖1顯示外型-NBCH2CH2B(均三甲苯基)2(諸如藉由實施例C12之方法所製備)之橡樹嶺熱橢圓體繪圖(ORTEP)圖形。
如本文所述之式A之各種二有機硼烷選擇性地與乙烯基降冰片烯反應。所得化合物之區位化學選擇性以及有機硼烷之二聚或單體形
式之11B NMR化學位移觀測值及單晶體C-B-C鍵角量測值概述於表7中。由此資料顯而易見，當C-B-C鍵角大於119°時，觀測到乙烯基加成之區位化學選擇性為100%。相比之下，C-B-C鍵角為111.6°的9-BBN相對於乙烯基加成產物僅展現70%選擇性。
亦顯而易見，二有機硼烷之路易斯鹼加成物可達成高區位化學選擇性，如表7中所呈現，尤其當母硼烷具有大於120°之C-B-C鍵角時。舉例而言，二環己基硼烷-2-甲基吡啶(1：1)對乙烯基展現100%選擇性，其中母二有機硼烷具有120°之C-B-C鍵角。
在研究過程中，注意到某些二烴基硼烷(亦即(鄰甲苯基)2BH及(2-MeCp)2BH)之製備比根據製備方法以純形式分離的其他物質更困難，且咸信與其他二烴基硼烷相比，某些二有機硼烷更傾向於藉由在整個烴主鏈中進行硼-H交換而重排來再分佈，從而使得硼鍵結於末端碳原子上，如前文呈現之流程1a及1b中所示。因此，此再分佈可為二烴基硼烷(2-MeCp)2BH顯示區位立體化學選擇性低於其類似物Cp2BH的原因，且此再分佈之負作用可藉由使乙烯基降冰片烯與二烴基硼烷在減少此再分佈之溫度下接觸而加以控制。
亦咸信存在可用以經由H.C.Brown及S.K.Gupta,Journal of Organometallic Chemistry 156：95-99(1978)開發之方法產生呈純形式之此等物質的方法。
使用Gamess 09.NWchem及Gaussian套裝軟體進行全始計算。式A之有機硼烷化合物與外型-乙烯基降冰片烯之反應的反應物、產物及過渡態在B3LYP/6-311+G**理論層面最佳化。式A之有機硼烷化合物之C-B-C鍵角對應於在此層面最佳化的幾何形狀。C-B-C鍵角之量測值及計算值概述於表8中。根據隨後振動分析中分別存在剛好為零及一的虛頻率來確認平衡及過渡態幾何形狀。利用諧振子及剛性轉子近似法，根據頻率計算法(B3LYP/6-311+G**)估算該系列中之最佳化結構的焓及自由能(298K)。使用以下關係式，藉由對環與乙烯基加成過渡態之計算之氣相自由能(△)進行比較來估算乙烯基加成選擇性(kNB/k乙烯基)：kNB/k乙烯基=。
發現由所計算之氣相焓及活化自由能獲得的選擇性與溶液中所觀測到之結果呈定性一致，如表8中所概述。使用上文定義的模型，現計算出kNB/k乙烯基之氣相選擇性0.1使得針對乙烯基加成之選擇性大於90%。
根據如表8中所概述之C-B-C鍵角模型計算值，C-B-C鍵角大於或等於120°的二有機硼烷提供至少97.6%之乙烯基加成選擇性。另外觀測到C-B-C鍵角大於127.5°的硼烷提供至少99.5%之乙烯基加成選擇性。因此，此模型可用作選擇適合二有機硼烷化合物的依據，其可使用如下文中進一步描述之其他方法進一步最佳化，例如藉由1H NMR所監測的動力學量測結果。
式A之所要硼烷化合物之選擇性的其他證據可利用式A((R1)(R2)BH)之硼烷之B3LYP/6-311+G**氣相幾何形狀獲得。儘管可用於式A化合物(諸如9BBN，硼雜環戊烷3344Me4硼雜環戊烷，其中硼氫化反應中之空間相互作用因幾何束縛而顯著減弱)中之取代基種類繁多，此等化合物之選擇性觀測值相對較低。此類硼烷經鑑別具有明顯降低的C-B-C鍵角。現已發現，C-B-C角大於120度的式A硼烷通常為用於乙烯基加成所需選擇性之適合試劑。
此等自由能計算中所得之資料△△(其為硼烷與內環雙鍵加成之過渡態與乙烯基加成之過渡態的自由能之間的差值)概述於表9中。亦概述乙烯基加成產物之選擇性觀測值以及由上述計算所得之選擇性計算值或預測值。由此資料很顯而易見的是，計算值與觀測值非常一致。因此，此模型非常適用於預測乙烯基加成產物之選擇性。
藉由1H NMR量測在四氫呋喃中Cy2BH、9BBN及BH3與外型-乙烯基降冰片烯加成之室溫kNB/k乙烯基值。使用二階不可逆模型擬合所得實驗資料，其中所有試劑呈其單體形式(亦即(R1)(R2)BH或TMF：(R1)(R2)BH)。將此等kNB/k乙烯基值與相應全始計算及獲自GC量測的實驗反應選擇性進行比較，可使用以下關係式計算乙烯基及NB加成產物之莫耳分率及轉化百分比：[NB]/[乙烯基]=kNB/k乙烯基。發現式A之硼烷化合物系列kNB/k乙烯基 0.01之溶液相選擇性量測值展現對乙烯基加成大於99%選擇性。此等計算所得之代表性資料概述於表10中。
由表10中所概述之資料顯而易見，BH3及9-BBN對於乙烯基加成為非選擇性的。另一方面，現已發現Cy2BH對於乙烯基加成提供的選擇性大於99%(kNB/k乙烯基=0.01意謂乙烯基選擇性為99%)。關於二有機硼烷之適合選擇性，熟悉此項技術者能夠應用1H NMR動力學量測結果來驗證所提出二有機硼烷之選擇性(參見實施例4)。
可根據路易斯對(相對於BF3：Et2O)之11B化學位移進一步瞭解取代基R1及R2之空間影響程度。將吡啶加成物Cy2BH、9-BBN及BH3在四氫呋喃中之11B化學位移相對於其選擇性觀測值作圖。發現資料擬合以
下關係式；乙烯基加成%=2.87*(11B化學位移)+80.6。因此，化學位移為5ppm及大於5ppm的(R1)(R2)BH之吡啶加成物通常為適用於達成乙烯基加成所需選擇性的硼烷。
製備儲備溶液及零時量測：在典型程序中，將外型-乙烯基降冰片烯(0.12g，1.0mmol)及苯(10μl，0.1mmol，在1H NMR譜中用作內標物)在惰性氛圍下溶於THF-d8中且密封於小瓶中。自小瓶移出溶液之0.8ml等分樣品且密封於NMR管中惰性氛圍下。針對在-30℃、-20℃、-10℃、0℃及10℃下隨後反應的零時量測結果，記錄樣品在此等溫度下的1H NMR譜。藉由將硼烷(0.20g至0.30g，1.0mmol至8.0mmol)溶於5.0ml THF中來製備各別硼烷儲備溶液。對於涉及BH3．THF的反應，試劑係以1.0M儲備溶液形式購自化學供應商且藉由11B NMR分析已知濃度之肆[全氟苯基]硼酸鋰溶液之標準加成來測定絕對純度/濃度。
反應動力學之1H NMR量測：在惰性氛圍下，將一小份(1ml至4ml，1.0mmol至6.5mmol)硼烷儲備液添加至NMR管中。接著將管置放於恆溫浴中若干分鐘以保證已建立熱平衡。此時，自小瓶中移出一小份(0.1ml至1.0ml，0.2mmol至2.0mmol)外型-乙烯基降冰片烯儲備液且添加至在惰性氛圍下同時浸沒於恆溫浴中的反應容器中。NMR管在此溫度下攪拌/混合1分鐘至2分鐘之後，將NMR管轉移至光譜儀中。在與硼烷試劑注射期間所用之恆溫浴相同的溫度下隨時間記錄一系列1H NMR譜。BH3．THF反應之1H NMR量測包括WET(水峰壓製強化通過T1效應)溶劑壓製順序及針對相對積分之適當校正，如藉由利用外型-乙烯基降冰片烯與
已知化學計量及濃度之內標物之各種混合物進行實驗所確定。外型-乙烯基降冰片烯之烯性質子的損失及暫時性乙烯基與環單一加成產物之烯烴信號的出現/消失同時擬合二階不可逆模型。
至此應認識到，鑑別當與式B所示之烯基降冰片烯反應時可展現增強之區位立體化學選擇性之二烴基硼烷的方法已揭示於本文中，此等方法提供了獲得具有高純度之式(I)表示之所需降冰片烯亞烴基二烴基硼烷的手段。亦即，在本發明之一些此等具體實例中，區位立體化學純度為至少90%，且在其他具體實例中，區位立體化學純度為至少95%，且在其他具體實例中，區位立體化學純度為至少99%。
亦應認識到，根據本發明之具體實例提供了以高純度形成具有特定立體化學結構之多種官能化降冰片烯型化合物的手段。現參看圖2，其中顯示烯基降冰片烯化合物(B)發生多種反應性轉化，經由降冰片烯亞烴基二烴基硼烷(I)轉化為一系列官能化降冰片烯型化合物。有利地，此等反應性轉化未改變化合物(B)之特定立體化學結構，從而為獲得具有至今才可達成之高立體化學純度之此等官能化降冰片烯型物質提供途徑。
因此，根據本發明之具體實例包含形成自如式(I)所示之降冰片烯型亞烴基二烴基硼烷衍生的官能化降冰片烯型化合物(或單體)，以及已顯示可自其衍生的式(II)及(III)所示之化合物。另外，此等降冰片烯型亞烴基二烴基硼烷可具有高純度之外型或內型組態。
另外，本發明之具體實例包含如式(A)所示之二烴基硼烷，其中單體硼烷之C-B-C鍵角計算值大於113°，二聚物硼烷之C-B-C鍵角計算值大於112°且路易斯鹼加成物硼烷之C-B-C鍵角計算值大於106°。因此，
在所有情況下，9-BBN二烴基硼烷不為根據本發明之一個具體實例。本發明之例示性二烴基硼烷具體實例包括(但不限於)3,6-二甲基硼雜環庚烷、Cp2BH、(異戊基)2BH、(3,6-Me2Cy)2BH、(2-MeCy)2BH、(異丙基異戊二烯基)2BH、Cy2BH、二(異松莰烯基)硼烷、(3,5-Me2Cp)2BH、(均三甲苯基)2BH、(三(異丙基)苯基))2BH及二環己基硼烷-2-甲基吡啶。
另外，根據本發明之例示性降冰片烯型亞烴基二烴基硼烷具體實例包括(但不限於)上述例示性二烴基硼烷與式(B)所示之所需烯基降冰片烯型化合物反應所得的高立體化學純度外型及內型異構體。
另外，應認識到，根據本發明之具體實例包括製備本發明之高區位立體化學純度化合物的方法，更特定言之，計算適當C-B-C鍵角或適當11B NMR化學位移或適當熱化學參數且促使烯烴與硼烷或二硼烷反應產生具有適當C-B-C鍵角之二烴基硼烷的方法，如上文所論述。
圖1顯示根據本發明之一個三烴基硼烷具體實例的外型-NBCH2CH2B(均三甲苯基)2之橡樹嶺熱橢圓體繪圖(Oak Ridge Thermal Ellipsoid Plot，ORTHP)圖形；圖2為根據本發明之多種化學轉化具體實例之呈現。
Claims (21)
- 一種式I之硼烷化合物，
- 如申請專利範圍第1項之化合物，其係選自：降冰片烯乙基雙(2,5-二甲基己-4-烯-3-基)硼烷、降冰片烯丁基雙(2,5-二甲基己-4-烯-3-基)硼烷、降冰片烯己基雙(2,5-二甲基己-4-烯-3-基)硼烷、降冰片烯乙基二環己基硼烷、降冰片烯丁基二環己基硼烷、降冰片烯己基二環己基硼烷、降冰片烯乙基二均三甲苯基硼烷、降冰片烯丁基二均三甲苯基硼烷及降冰片烯己基二均三甲苯基硼烷。
- 一種形成式Ia化合物的方法，
- 如申請專利範圍第3項之方法，其中該烷芳基側基為-(CH2)n-Ar，其中n為1至12且Ar為芳族基。
- 如申請專利範圍第3項之方法，其中該醇側基為-(CH2)n-OH或(CH2)n-C(CF3)2OH之一，其中n為1至12。
- 如申請專利範圍第3項之方法，其中該羧酸側基包括酯衍生物且為-(CH2)n-C(O)OH或-(CH2)n-C(O)O(CH2)mCH3之一，其中n為1至12且m為0至5。
- 如申請專利範圍第3項之方法，其中該鹵烷側基為-(CH2)n-Br或-(CH2)n-I之一，其中n為1至12。
- 如申請專利範圍第3項之方法，其中該磺酸酯側基為-(CH2)n-S(O)2O(CH2)mCH3或-(CH2)n-S(O)2O(CH2)m-Ar，其中n為1至12，m為0至5且Ar為芳族基。
- 一種製備如申請專利範圍第1項之硼烷化合物的方法，其包含：產生結構式A所示之二烴基硼烷：
- 如申請專利範圍第9項之方法，其中具有結構式A之該二烴基硼烷為二烷基硼烷。
- 如申請專利範圍第9項之方法，其中該具有結構式A之該二烴基硼烷係選自二(環辛基)硼烷、二(2-甲基環戊基)硼烷、二環戊基硼烷、二(3,5-二甲基環戊基)硼烷、二異丙基異戊二烯基硼烷、二環己基硼烷、二(2-甲基環己基)硼烷、二(3,6-二甲基環己基)硼烷、二降冰片烷基硼烷、二(異戊基)硼烷、二(異松莰烯基)硼烷、3,6-二甲基硼雜環庚烷、二(鄰甲苯基)硼烷、二均三甲苯基硼烷、(環己基)(第三丁基)硼烷、(環己基)(甲基)硼烷、二苯基硼烷或雙(2,4,6-三異丙基苯基)硼烷。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中該二烴基硼烷係與選自以下之路易斯鹼複合：2-甲基吡啶、喹啉、喹喏啉、2,3-二甲基吡啶、2,4-二甲基 吡啶、2,5-二甲基吡啶、5-乙基-2-甲基吡啶、4-乙基-2-甲基吡啶、3-乙基-2-甲基吡啶、2,5-二乙基吡啶、5-丙基-2-甲基吡啶、4-丙基-2-甲基吡啶、5-異丙基-2-甲基吡啶、5-第三丁基-2-甲基吡啶、5-正己基-2-甲基吡啶、4-異丁基-2-甲基吡啶及2,4-二丙基吡啶。
- 如申請專利範圍第9項之方法，其中具有結構式A之該二烴基硼烷為二芳基硼烷。
- 如申請專利範圍第13項之方法，其中該二芳基硼烷係選自(鄰甲苯基)2BH、(C6F5)2BH、(2,6-二甲基苯基)2BH、(均三甲苯基)2BH、(2,4,6-三異丙基苯基)2BH、(苯基)2BH、(2,6-二異丙基苯基)2BH。
- 一種製備基本上純外型-5-烴基-2-降冰片烯單體的方法，其包含：產生選自以下之二烴基硼烷：二環戊基硼烷、二(3,5-二甲基環戊基)硼烷、二異丙基異戊二烯基硼烷、二環己基硼烷、二(2-甲基環己基)硼烷、二(3,6-二甲基環己基)硼烷、二(異戊基)硼烷、二(異松莰烯基)硼烷、二均三甲苯基硼烷及二(三(異丙基)苯基)硼烷；使該二烴基硼烷與適當外型-亞烴基降冰片烯反應以產生至少一種三烴基硼烷，其中該降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷佔所有三烴基硼烷之至少95mol%；及使該降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷轉化為該外型-5-烴基-2-降冰片烯單體，其中該單體佔所有轉化之三烴基硼烷之至少95mol%。
- 如申請專利範圍第15項之方法，其中該降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷佔所有三烴基硼烷之至少97mol%。
- 如申請專利範圍第15項之方法，其中該降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷佔 所有三烴基硼烷之至少99mol%。
- 一種製備基本上純內型-5-烴基-2-降冰片烯單體的方法，其包含：產生選自以下之二烴基硼烷：二環戊基硼烷、二(3,5-二甲基環戊基)硼烷、二異丙基異戊二烯基硼烷、二環己基硼烷、二(2-甲基環己基)硼烷、二(3,6-二甲基環己基)硼烷、二(異戊基)硼烷、二(異松莰烯基)硼烷、二均三甲苯基硼烷及二(三(異丙基)苯基)硼烷；使該二烴基硼烷與適當內型-亞烴基降冰片烯反應以產生至少一種三烴基硼烷，其中該降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷佔所有三烴基硼烷之至少95mol%；及使該降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷轉化為該內型-5-烴基-2-降冰片烯單體，其中該單體佔所有轉化之三烴基硼烷之至少95mol%。
- 如申請專利範圍第18項之方法，其中該降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷佔所有三烴基硼烷之至少97mol%。
- 如申請專利範圍第18項之方法，其中該降冰片烯亞烴基-二烴基硼烷佔所有三烴基硼烷之至少99mol%。
- 一種製備基本上純形式之式I化合物的方法，
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