烷基硼化合物是合成化學(xué)中最有用的試劑之一，因為碳-硼鍵具有多種反應(yīng)活性。此外，硼酸酯、三氟硼酸鉀鹽等廣泛應(yīng)用于有機合成、材料科學(xué)以及藥物化學(xué)。這些化合物通常是通過鹵化物取代或烯烴的硼化反應(yīng)從預(yù)功能化底物中制備出來的。通過許多官能團的取代將硼酸酯基團引入到復(fù)雜分子中代表了一種極具吸引力的替代策略。該領(lǐng)域的最新進展為從羧酸和伯胺中獲取烷基硼酸酯提供了新的方法。這些反應(yīng)通過單電子轉(zhuǎn)移（SET）誘導(dǎo)的活化底物（N-羥基鄰苯二甲酰亞胺酯或N-烷基吡啶）裂解來生成烷基自由基，隨后被硼酸化。相反地，自由基介導(dǎo)的醇的羰基化已發(fā)展到一個更小的程度，盡管這個基序的豐富和已建立的方法可用于脫氧烷基自由基的形成。將醇轉(zhuǎn)化為硼酸酯的最常見方法是過渡金屬催化的Miyaura borylization，這需要將醇初始轉(zhuǎn)化為假鹵化物（方案1a）。然而，這種方法僅限于芳基和活化（烯丙基或芐基）烷基醇衍生物。例如，Fu和同事報道一種銀催化的一級和二級未活化烷基對甲苯基化反應(yīng)，需要高溫和強堿的二硼試劑活化。另一種是巴頓-麥考比式脫氧是通過錫或硅自由基在硫代羰基部分的硫原子上的攻擊來促進的（方案1b）。最近，VarinderK. Aggarwal教授課題組報道了一種光誘導(dǎo)脂肪醇的脫氧硼化的方法，作者設(shè)想使用2-碘苯基硫代碳酸酯1可避免使用錫或硅試劑，其中自由基脫氧可通過SET誘導(dǎo)的碳碘鍵斷裂來啟動（方案1c）。由此得到的高能芳基2可經(jīng)5-內(nèi)-三環(huán)化和裂解，提供環(huán)硫代碳酸酯3和烷基自由基4，并被雙（鄰苯二酚）二硼（B2cat2）截獲，生成硼酸酯5。
首先作者使用4-羥基哌啶衍生硫代碳酸酯1a與B2cat2的反應(yīng)來對脫氧硼化進行研究（表1）。使用操作簡單溫和的光化學(xué)條件，在脫羧、脫氨基和脫碘硼化反應(yīng)中，作者觀察到在最初形成的鄰苯二酚硼酸酯與吡吶醇酯交換后，以19%的產(chǎn)率獲得硼酸酯6a（條目1），還觀察到微量的氫脫氧產(chǎn)物7，推測是通過烷基自由基中間體和溶劑之間的氫原子轉(zhuǎn)移（HAT）。鑒于光催化劑在芳基鹵化物脫鹵反應(yīng)中的既定應(yīng)用，作者考察了它們促進硼?；磻?yīng)的有效性。實驗結(jié)果表明，使用催化Ir（ppy）3可將6a的產(chǎn)率提高到56%（條目2）。向反應(yīng)中添加Et3N將產(chǎn)率進一步提高到67%（條目3），這與之前關(guān)于在光催化下促進脫鹵的三烷基胺的報告一致。有趣的是，在沒有光催化劑的情況下使用Et3N仍然可以提供60%的產(chǎn)率（條目5）。對這一結(jié)果以及在無光催化劑條件下進行這種脫氧硼化反應(yīng)的誘人前景感興趣，作者研究了替代光源，發(fā)現(xiàn)默克公司和麥克米倫集團開發(fā)的集成光反應(yīng)器以80%的產(chǎn)率獲得了6a（條目5）。此外，使用這種更有效的光化學(xué)裝置，反應(yīng)時間可縮短至3小時（條目6）。最后，對照實驗強調(diào)了Et3N的重要性，黑暗中的反應(yīng)表明低效熱反應(yīng)也是有效的（條目7,8）。
在優(yōu)化的條件下，作者研究了使用一系列硫代碳酸酯1（表2）的反應(yīng)范圍。由環(huán)狀和非環(huán)狀仲醇衍生的底物以較高的產(chǎn)率提供了硼酸酯產(chǎn)物（6a–6e），二取代環(huán)己烷6c和6d以及吲哚6e也具有較高的非對映選擇性。產(chǎn)物6a在1.0mmol規(guī)模上以65%的產(chǎn)率形成。用這種方法也可以制備伯硼酸酯6f–6h，盡管產(chǎn)率很低，可能反映了不穩(wěn)定的初級自由基的形成具有挑戰(zhàn)性。金剛烷醇衍生的叔硼酸酯6i以中等的產(chǎn)率形成，但是，由于叔硫氰酸酯很容易被Chugaev消除，其他叔醇無法使用。鑒于脂肪族醇在自然界的普遍存在，繼續(xù)從一系列結(jié)構(gòu)多樣的天然產(chǎn)物中制備硼酸酯。萜烯、薄荷腦和冰片經(jīng)冰片酰化得到6j和6k，產(chǎn)率適中，具有良好的非對映選擇性。羥脯氨酸轉(zhuǎn)化為氨基酸衍生物6l，產(chǎn)率適中。使用CoreyQs前列腺素前體1m可提供6m的良好產(chǎn)率，而意外發(fā)生的硼化反應(yīng)對分子凹面具有高選擇性，推測是由于取代物的空間位阻。碳水化合物也是合適的底物，具有高度非對映選擇性的脫氧硼酸化提供鼠李糖（6n）、核苷脫氧尿苷（6o）和胸腺嘧啶核苷（6p）的衍生物。后一個例子是值得注意的，因為它產(chǎn)生了一個阿齊多夫定（AZT）的類似物，這是HIV/AIDS的最初治療方法之一。從6p中提取的硼酸本身可能具有有趣的生物學(xué)特性，但是C@B公司6p的鍵也可以立體定向地轉(zhuǎn)化為一系列替代的類似物。最后，一系列甾體和三萜衍生物（6q–6v）以良好的產(chǎn)率和非對映選擇性制備，包括雙脫氧硼?；孕纬呻p硼酸酯6s。有趣的是，Fu及其同事最近描述的銀催化硼化反應(yīng)方案在74:26和58:42 d.r.中提供了硼酸酯6q和6u。而我們在無催化劑條件下觀察到92:8 d.r。值得注意的是，對于一些空間位阻的硼酸酯（例如，6e、6i和6v），由于競爭性的HAT，需要增加B2CAT2的當(dāng)量，從而產(chǎn)生氫化脫氧產(chǎn)物7。
為了探討硼?；磻?yīng)的機理，作者用環(huán)丙基甲基硫代碳酸酯1v進行了自由基鐘實驗，該實驗使開環(huán)硼酸酯8成為唯一觀察到的產(chǎn)物，證實了烷基自由基中間體的形成（方案2a）。進一步的載體由提供6b作為外消旋混合物的對映體富集底物1b提供（方案2b）。通過使用非鹵化和溴化類似物9和10的對照實驗，證實了碘對硫氰酸鹽1的重要性，這兩種類似物在標(biāo)準(zhǔn)條件下未能提供超過痕量的硼酸酯6a（方案2c）。這些結(jié)果排除了硫羰基部分直接單電子還原的機理，并表明與碘相比，芳基溴化物更具挑戰(zhàn)性的還原抑制了10的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移。在分離環(huán)狀硫代碳酸酯3（方案2d）后，提供了芳基自由基中間體（見方案1c中的2）的5-內(nèi)-三環(huán)化/碎裂的證據(jù)。隨后通過測量反應(yīng)組分的吸收光譜研究了光引發(fā)過程。硫氰酸鹽1a在可見光區(qū)域的吸收很弱（方案2e），并且與B2cat2或Et3N沒有明顯的相互作用。有趣的是，B2cat2和Et3N單獨不吸收可見光區(qū)域的光，二者混合后會發(fā)生較大的浴色偏移，在416nm處觀察到一個新的峰值（方案2e）。向該混合物中添加1a會引起更劇烈的變化，顯著增加416nm處的峰值強度，并在450nm處獲得實質(zhì)性的吸收，這是我們在反應(yīng)中使用的發(fā)光二極管的波長。這表明三元絡(luò)合物的形成，也可以從視覺上觀察到，1a、B2cat2和Et3N的DMF溶液在混合1分鐘內(nèi)從無色變?yōu)榈S色。然后，我們進行了一系列11B和13C核磁共振實驗，表明該配合物是通過一個Lewis酸堿加合物（11）在Et3N和B2cat2的一個硼原子之間形成的，它增加了鄰苯二酚酸配體上的電子密度，使p–p與1的芳基碘相互作用，并形成電子給體-受體（EDA）絡(luò)合物（12，方案2f）。循環(huán)伏安法提供了形成加合物11和絡(luò)合物12的進一步證據(jù)。
基于這些觀察結(jié)果，作者提出了方案3所示的機制。在硫代碳酸根1、B2cat2和Et3N之間形成的EDA絡(luò)合物12的輻照導(dǎo)致光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移生成芳基碘自由基陰離子13和自由基陽離子復(fù)合物14。從13中除去碘提供芳基自由基2，其經(jīng)歷5-內(nèi)-三環(huán)化和隨后的碎裂（經(jīng)15）得到烷基自由基4和環(huán)硫氰酸鹽3。4的硼酰化可能通過與前面描述的相同的途徑進行，在B2cat2的硼上進行均溶取代（通過16B@B一個電子s鍵）被任一DMFor Et3N促進。得到的路易斯堿穩(wěn)定的硼?；杂苫?/span>17可以與硫代碳酸根1反應(yīng)，通過碘原子萃取或設(shè)置來再生芳基2并形成I-Bcat-Lewis堿加合物18。
總之，Varinder K. Aggarwal教授開發(fā)了一種脫氧硼化反應(yīng)，該反應(yīng)在溫和、操作簡單的條件下有效地進行，只需稍微過量地使用二硼試劑。值得注意的是，該工藝不需要光催化劑、自由基引發(fā)劑或硅基氫化物。該方法顯示出很高的官能團耐受性，使大量含羥基的天然產(chǎn)物能夠轉(zhuǎn)化為硼酸酯，通常具有很高的立體控制能力
DOI：10.1002/anie.201910051
