EurJOC:无过渡金属参与的自由基硼化反应研究进展

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有机硼化物在合成化学、材料科学和药物化学中有着广泛应用,它不仅是重要的有机合成子,同时在药物化学中拥有巨大的成药潜力。鉴于它的重要应用价值,其合成方法也在不断更新迭代。自 1995 年Miyaura 等人首次报道了钯催化的芳基溴/碘的硼化反应以来(图1a),过渡金属催化的硼化反应已经发展得非常完善,但过渡金属催化剂的使用不仅成本高昂,而且在最终产物中微量金属残留物的去除问题也面临很大挑战。


近年来,利用无过渡金属参与自由基化学的方法构筑C-B键受到了广泛关注,并得到了迅速发展。这种利用热化学、光化学或电化学的途径,从不同的自由基前体(如自然界中含量丰富的羧酸、胺 和醇类化合物等)实现到有机硼化合物的绿色合成,可以有效避免有机金属试剂的使用。鉴于有机硼化合物在合成领域的巨大潜力和药学领域的应用前景,考虑到现有文献综述主要局限于含有过渡金属参与的硼化反应。近日,上海交通大学变革性分子前沿科学中心吴晶晶教授受邀,在Eur. J. Org. Chem上发表综述文章,就近年来无过渡金属参与的自由基硼化反应最新进展进行了总结与介绍(图1b)。



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图1. 硼化反应的发展历程

基于作者的研究兴趣以及对近年相关文献报道的理解,作者对不同类型化学键的自由基硼化方式进行了归纳总结,具体为C-N键、C-O键、C-S键、C-C键、C-X键的断裂硼化,以及不饱和键的硼化反应(图2)。文中概述了无过渡金属参与的自由基硼化反应的发现、发展和机理研究的最新进展。从化学计量地使用金属-硼配合物与有机物反应,到使用无过渡金属条件甚至无催化剂条件的硼化反应,这一领域取得了重大进展,反应不仅可以在温和的条件下进行,并且显示出优异的官能团兼容性,从市售的有机卤化物(溴化物或碘化物),到天然产物中丰富的羧酸、胺和醇类化合物,这些反应的发展极大地丰富了有机硼化物的类型。

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图2. 无过渡金属参与的自由基硼化反应

当然,目前无过渡金属参与的自由基硼化仍然面临诸多挑战,如 C-H键的自由基硼化,仍然面临区域选择性问题;再如,一些化合物的硼化往往需要预活化(如需做成氧化还原活性酯、Katritzky盐、黄原酸酯、草酸酯等),原子经济性不高。此外,用作自由基捕获试剂的硼试剂通常仅限于二硼类试剂,因此开发更多类型的硼试剂必将前景广阔。此外,无过渡金属条件下对映选择性自由基硼化,仍然是这一领域所面临的巨大挑战。

文信息

Transition-Metal-Free Radical Borylation Reactions

Zhi-Hao Shang, Jun Pan, Zeyu Wang, Dr. Ze-Xin Zhang, Prof. Dr. Jingjing Wu

吴晶晶课题组博士研究生尚志豪为文章第一作者,研究助理潘军、本科生王泽宇、访问学者张泽鑫博士参与了综述的写作与修改工作。


吴晶晶课题组简介详见:

https://www.x-mol.com/groups/sjtujingjingwu


European Journal of Organic Chemistry 

DOI: 10.1002/ejoc.202201379




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