Varinder K. Aggarwal课题组：镍/光共催化1,2-双硼酸酯与芳基卤化物的选择性交叉偶联反应

有机硼化合物因其C-B键具有独特的反应性能，因此在有机合成中发挥着重要的作用。利用过渡金属催化1,2-双硼酸酯的选择性脱硼偶联反应是合成多样官能团化有机硼化物的重要手段。然而，此类反应主要局限在位阻相对较小的一级硼酸酯位点处发生偶联。而在位阻较大的二级或三级硼酸酯位点处实现偶联则具有较大的挑战性。最近，英国布里斯托大学Varinder K. Aggarwal课题组发展镍/光共催化芳基卤化物和1,2-双硼酸酯的选择性交叉偶联反应。反应可以实现1,2-双硼酸酯选择性地在位阻较大的二级或三级硼酸酯位点处与芳基卤化物发生偶联，实现一系列β-芳基硼酸酯的合成。相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202207988上（Scheme 1）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

作者首先选择由1,2-双硼酸酯1a衍生来的硼络合物2a和对溴苯腈5a作为模板底物进行探索（Table 1）。经过一系列条件筛选，作者发现当使用4CzIPN（5 mol%），Ni(TMHD)₂（10 mol%），DMF作溶剂，蓝光照射室温下反应16小时，可以以81%的分离产率（r.r. = 20:1）得到相应的β-芳基硼酸酯6aa（Table 1，entry 11）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

在得到了最优反应条件后，作者对此反应的底物范围进行探索。实验结果表明，不同取代的芳基溴化物5（Table 2）和1,2-双硼酸酯1（Table 3）的反应均具有较好的选择性、底物适应性以及官能团兼容性。值得注意的是，除了芳基溴化物外，芳基碘化物、杂芳基卤化物和烯基溴化物均可在此体系中兼容。此外，作者还可以利用此方法对进行克级合成，可以以71%的产率和19:1的r.r.值得到目标产物6aa。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

为了深入了解反应机理，作者进行了机理探索实验（Scheme 1）。当体系中不存在镍催化剂或光照条件时，反应是不发生的。而当使用4-(二甲胺基)苯基锂时，因为二甲胺的强给电子效应，可以使得硼络合物更加富电子，从而更容易脱去硼形成烷基自由基。因此在不加光催化剂4CzIPN的时候，仍然可以有12%的产物6ba生成。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

随后，为了了解影响此反应区域选择性的决定因素，作者利用1,2-双硼酸酯1e和对溴苯腈5a作为底物进行探索。实验结果表明溶剂、镍络合物中的配体均对此偶联反应的区域选择性有较大的影响。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

接下来，基于文献报道和上述实验结果，作者提出了此转化可能的反应机理（Scheme 2）。反应主要通过1,2-硼迁移过程实现一级β-硼基碳自由基向二级或三级β-硼基碳自由基的转化，随后与镍结合实现芳基化过程。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

有趣的是，当反应使用甲基锂实现硼络合物的形成时，虽然可以得到目标产物，但却意外发现了芳基卤化物被甲基化的产物8形成。进一步的条件筛选表明此转化不需要光照和光催化剂的参与，并且将温度升至60 ℃可以有效提升甲基化产物的产率。利用此方法可以以中等产率实现一系列甲苯衍生物8a-8c的合成（Scheme 3）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最后，作者对产物6ba进行了多样的合成转化，从而证明了此转化的实用性（Scheme 4）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

总结：

英国布里斯托大学Varinder K. Aggarwal课题组发展了镍/光共催化芳基卤化物和1,2-双硼酸酯的选择性交叉偶联反应。反应可以实现1,2-双硼酸酯选择性地在位阻较大的二级或三级硼酸酯位点处与芳基卤化物发生偶联，实现一系列β-芳基硼酸酯的合成。控制实验表明反应的区域选择性控制与反应溶剂、配体以及底物的立体位阻有关。此方法的发展为高选择性地实现β-芳基硼酸酯的合成提供了新的思路和方法。

论文信息：

Dual Nickel/Photoredox-Catalyzed Site-Selective Cross-Coupling of 1,2-Bis-Boronic Esters Enabled by 1,2-Boron Shifts

Hui Wang,+ Wangyujing Han,+ Adam Noble, and Varinder K. Aggarwal*

Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.202207988

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