南京大学史壮志团队Angew： 偕-二硼酸酯烷烃化合物的合成
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导读
南京大学史壮志课题组报道了第一例可见光介导的烯基二硼酸与烷基卤化物的加成/1,2-硼酸酯重排串联反应，能以较高的收率得到各种偕-二硼酸酯烷烃化合物。作者以烷基溴化物作为烯烃1,2-硼烷迁移反应的偶联配体，能以中等至良好的收率得到含二硼基的天然产物和具有药理活性的化合物。同时，通过测量该反应的量子效率，作者推测该反应为自由基串联反应以及可能的机理。该成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.201903721）。
烷基硼酸及烷基硼酸酯被广泛应用于材料化学、药物研究和有机合成中。通过烯烃的硼化反应以及硼化物的亲核加成反应合成该类化合物的方法已经取得了不错的进展。随着时代的发展，交叉偶联反应、自由基反应以及重排反应这些强有力的合成方法被逐渐应用到该类化合物的合成中。其中表现尤为突出的是：基于自由基极性反转策略，乙烯基硼酸的1,2-烷基/芳基迁移反应 (Figure 1a)。另一方面，偕-二硼酸酯烷烃化合物的合成也受到研究团体极大的关注。最近，Ingleson课题组报道了亲电试剂介导的乙烯基二硼酸的1,2-硼酸酯重排反应，合成偕-二硼酸酯烷烃化合物(Figure 1b)，但该报道存在对空间位阻敏感和易生成分子间重排副产物等问题。基于上述背景的基础上，南京大学史壮志课题组报道了第一例可见光介导的烯基二硼酸与烷基卤化物的加成/1,2-硼硼酸酯重排串联反应，得到偕-二硼酸酯烷烃化合物(Figure 1c)。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
在蓝色LED照射下，以乙烯基溴化镁1a和联硼酸频那醇酯2a在THF溶液中原位生成的3a和2-溴苯乙酮4a为模板底物，作者对该反应条件进行反复筛选，确定最佳条件为(Table 1)：1 mol% Ru(bpy)3(PF6)2作为光催化剂，0.5 equiv TBAB作为相转移催化剂，1.0 equiv KI作为添加剂，CH3CN作为最优溶剂，室温条件下反应24小时，能以78%的收率得到目标产物。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
在最优反应条件下，作者考察了烷基卤化物的底物范围(Table 2)。各种取代的2-溴苯乙酮、2-乙酰基萘酮以及脂肪酮都能很好的适应反应条件，能以良好的收率得到相应产物。各种伯碳、仲碳和叔碳取代的脂肪族酯均具有良好的耐受性，说明空间位阻对该反应的影响不大。此外，带酰基、腈基以及含氟的烷基卤化物也能较好的适应反应条件，能以较高的收率得到相应产物。其中，含氟化合物已被广泛存在于生物活性物质和功能材料中。同时，为了证明该反应的合成效用，作者又将烷基溴化物作为烯烃1,2-硼烷迁移反应的偶联配体，合成具有药理活性的化合物和天然产物。含手性α-羰基甲基的德罗斯塔诺酮衍生物、含双键的诺波尔衍生物、(+)-α-生育酚衍生物、D-葡萄糖、羊毛甾醇以及松香胺衍生的仲酰胺均能很好的适应反应条件，能以较高的收率得到相应产物。 炔雌醇甲醚可与末端炔烃反应转化为相应的偕-二硼酸酯烷烃化合物。而且，通过该策略，作者实现了雌二醇α位的官能团化。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
紧接着，作者考察了烯基二硼酸的底物范围(Scheme 1a)。烯基氯化镁(1a')、β-甲基（1b）、α-甲基（1c）以及α,β-二甲基（1d）取代烯基溴化镁均能很好的适应反应条件，能以中等至良好的收率得到相应产物。但β,β'-二甲基（1e）取代烯基溴化镁则不能得到相应产物。令人高兴的是，α-乙基、α-苯基取代的烷基卤化物（1f'-1g'）以及取代基空间位阻更大的烷基卤化物（1h'-1i'）均能以中等的收率得到相应产物(Scheme 1b)。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
通过测量该反应的量子效率，作者推测该反应为自由基串联反应以及可能的机理（Figure 2）：1a和2a原位生成的3a与活泼的Ru2+发生单电子转移反应，生成具有强还原性的Ru+以及副产物3a',其中，3a'可被GC-MS检测出。Ru+可与烷基卤化物4/6发生单电子转移反应，生成亲电的自由基A以及Ru2+催化剂。紧接着，A与3a发生加成反应，生成硼酸自由基B。B与烷基卤化物4/6发生单电子氧化反应，进而经历1,2-硼酸酯迁移反应得到产物5/7，同时A再生进入下一次循环。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
小结：南京大学史壮志课题组报道了第一例可见光介导的烯基二硼酸与烷基卤化物的加成/1,2-硼酸酯重排串联反应，能以较高的收率得到各种偕-二硼酸酯烷烃化合物。作者以烷基溴化物作为烯烃1,2-硼烷迁移反应的偶联配体，能以中等至良好的收率得到含二硼基的天然产物和具有药理活性的化合物。同时，通过测量该反应的量子效率，作者推测该反应为自由基串联反应以及可能的机理。
撰稿人：暖冬
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