【有机】硼化学Angew：铜催化炔烃的三硼化反应

毫无疑问，有机硼化合物在有机合成中是一种重要、有用的中间体，由于其易于制备等优点，在合成化学、药物分子制备与材料化学中得到了广泛的应用。其中，多取代的硼化合物可以作为生物活性分子或者实用的合成砌块，在现代有机中占有重要的位置。单取代及二取代有机硼化合物得到了极为广泛的应用，而1,1,1-三取代的有机硼化合物的研究却相对较少，但这种化合物又是一种值得研究的中间体，因此，很值得发展有效合成这类化合物的方法。研究人员已在三硼化反应方面取得了一些进展。Matteson课题组发展了氯仿的低温三硼化反应，但需要6倍量的金属锂。Mita、Sato等人实现了Ir催化2-乙基吡啶的三硼化反应，但只适用于富电子基取代的吡啶环，底物范围较窄。Chirik课题组报道了通过Ni催化的方式制备苄基三硼酸酯化合物，该方法选择性和收率均较高，但底物范围仍旧受限。Huang课题组采用Co催化的两次脱氢硼化-氢硼化的方式制备1,1,1-三硼基烷烃，但底物只限于活化的烯烃。

炔烃是合成有机硼的常用前体试剂，1995年，Marder课题组报道了Rh催化苯乙烯的1,1-二硼化反应，制备了相应的1,1,1-三硼酸酯类化合物（Scheme 1a）。2017年，Chirik课题组通过Co催化端炔的1,1-二硼化合成了相似的化合物（Scheme 1b）。这些合成1,1,1-三硼酸酯类化合物的方法虽然有用，但均存在问题，如官能团耐受性较差、催化剂昂贵、步骤较多等。最近，德国维尔茨堡大学的T. B. Marder课题组报道了一种直接由价廉易得的炔烃合成1,1,1-三硼酸酯类化合物的方法，该方法原子利用率高，条件温和（Scheme 1c）。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上（DOI: 10.1002/anie.201909376）。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

作者以苯乙炔（1a）为模板底物进行条件优化，通过对铜盐、配体、碱的种类及用量、温度等反应条件的优化，证实了反应的最优条件为：10 mol% Cu(OAc)₂为催化剂，20 mol%正丁基膦为配体，1当量KF为碱，底物在甲苯中40 ℃反应24 h，以97%的收率得到目标产物（Table1）。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

确定了最优反应条件后，作者随后进行了反应底物的扩展（Table 2）。其中，电性效应对反应并没有很大的影响，具有供电子基团或吸电子基团的芳香炔均能很好地参与到反应中，以中等到良好的收率得到目标产物。许多官能团，如烷基、甲氧基、二甲胺基、卤素、三氟甲基、氰基、酯基等均能兼容反应条件。值得一提的是，具有卤素的底物并没有发生卤素硼化的产物，为进一步官能团化提供了条件。随后，作者尝试了杂环及多环芳烃底物，均能以中等收率得到产物。最后，作者对反应进行了放大（5 mmol），以87%的收率得到了最终产物。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

随后，作者针对烷基炔烃进行了底物范围的探讨（Table 3）。支链及直链炔烃均能以中等收率得到相应三硼化产物，对于1,3-烯炔底物，作者并没有发现烯烃硼化的产物，说明了反应具有较高的化学选择性。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

接下来，作者进行了反应机理研究，在实验中捕捉了炔基硼及1,1-二硼烯烃的中间体，并提出了催化循环过程。首先，Cu(OAc)₂被还原产生CuH中间体；CuH随后对炔烃底物进行加成产生烯基酮中间体A，A与HBpin发生σ键复分解后产生烯基硼酸酯4；最后，4再次经CuH插入、σ键复分解过程产生产物及再生CuH催化剂，完成催化循环。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最后，为了说明反应的实用性，作者对反应产物进行了后续脱硼烷基化，为α-烯基硼酸酯及环状硼酸酯的合成提供了有效直接的方法。

小结：T. B. Marder课题组发展了一种铜催化炔烃的三硼化方法，该方法原子利用率高，底物适用性广，易于放大。作者对产物进行了后期转化，为有机硼化合物的合成提供了一种广泛、实用的方法。

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