烷基硼化合物是合成化学中最有用的试剂之一，因为碳-硼键具有多种反应活性。此外，硼酸酯、三氟硼酸钾盐等广泛应用于有机合成、材料科学以及药物化学。这些化合物通常是通过卤化物取代或烯烃的硼化反应从预功能化底物中制备出来的。通过许多官能团的取代将硼酸酯基团引入到复杂分子中代表了一种极具吸引力的替代策略。该领域的最新进展为从羧酸和伯胺中获取烷基硼酸酯提供了新的方法。这些反应通过单电子转移（SET）诱导的活化底物（N-羟基邻苯二甲酰亚胺酯或N-烷基吡啶）裂解来生成烷基自由基，随后被硼酸化。相反地，自由基介导的醇的羰基化已发展到一个更小的程度，尽管这个基序的丰富和已建立的方法可用于脱氧烷基自由基的形成。将醇转化为硼酸酯的最常见方法是过渡金属催化的Miyaura borylization，这需要将醇初始转化为假卤化物（方案1a）。然而，这种方法仅限于芳基和活化（烯丙基或苄基）烷基醇衍生物。例如，Fu和同事报道一种银催化的一级和二级未活化烷基对甲苯基化反应，需要高温和强碱的二硼试剂活化。另一种是巴顿-麦考比式脱氧是通过锡或硅自由基在硫代羰基部分的硫原子上的攻击来促进的（方案1b）。最近，VarinderK. Aggarwal教授课题组报道了一种光诱导脂肪醇的脱氧硼化的方法，作者设想使用2-碘苯基硫代碳酸酯1可避免使用锡或硅试剂，其中自由基脱氧可通过SET诱导的碳碘键断裂来启动（方案1c）。由此得到的高能芳基2可经5-内-三环化和裂解，提供环硫代碳酸酯3和烷基自由基4，并被双（邻苯二酚）二硼（B2cat2）截获，生成硼酸酯5。
首先作者使用4-羟基哌啶衍生硫代碳酸酯1a与B2cat2的反应来对脱氧硼化进行研究（表1）。使用操作简单温和的光化学条件，在脱羧、脱氨基和脱碘硼化反应中，作者观察到在最初形成的邻苯二酚硼酸酯与吡呐醇酯交换后，以19%的产率获得硼酸酯6a（条目1），还观察到微量的氢脱氧产物7，推测是通过烷基自由基中间体和溶剂之间的氢原子转移（HAT）。鉴于光催化剂在芳基卤化物脱卤反应中的既定应用，作者考察了它们促进硼酰化反应的有效性。实验结果表明，使用催化Ir（ppy）3可将6a的产率提高到56%（条目2）。向反应中添加Et3N将产率进一步提高到67%（条目3），这与之前关于在光催化下促进脱卤的三烷基胺的报告一致。有趣的是，在没有光催化剂的情况下使用Et3N仍然可以提供60%的产率（条目5）。对这一结果以及在无光催化剂条件下进行这种脱氧硼化反应的诱人前景感兴趣，作者研究了替代光源，发现默克公司和麦克米伦集团开发的集成光反应器以80%的产率获得了6a（条目5）。此外，使用这种更有效的光化学装置，反应时间可缩短至3小时（条目6）。最后，对照实验强调了Et3N的重要性，黑暗中的反应表明低效热反应也是有效的（条目7,8）。
在优化的条件下，作者研究了使用一系列硫代碳酸酯1（表2）的反应范围。由环状和非环状仲醇衍生的底物以较高的产率提供了硼酸酯产物（6a–6e），二取代环己烷6c和6d以及吲哚6e也具有较高的非对映选择性。产物6a在1.0mmol规模上以65%的产率形成。用这种方法也可以制备伯硼酸酯6f–6h，尽管产率很低，可能反映了不稳定的初级自由基的形成具有挑战性。金刚烷醇衍生的叔硼酸酯6i以中等的产率形成，但是，由于叔硫氰酸酯很容易被Chugaev消除，其他叔醇无法使用。鉴于脂肪族醇在自然界的普遍存在，继续从一系列结构多样的天然产物中制备硼酸酯。萜烯、薄荷脑和冰片经冰片酰化得到6j和6k，产率适中，具有良好的非对映选择性。羟脯氨酸转化为氨基酸衍生物6l，产率适中。使用CoreyQs前列腺素前体1m可提供6m的良好产率，而意外发生的硼化反应对分子凹面具有高选择性，推测是由于取代物的空间位阻。碳水化合物也是合适的底物，具有高度非对映选择性的脱氧硼酸化提供鼠李糖（6n）、核苷脱氧尿苷（6o）和胸腺嘧啶核苷（6p）的衍生物。后一个例子是值得注意的，因为它产生了一个阿齐多夫定（AZT）的类似物，这是HIV/AIDS的最初治疗方法之一。从6p中提取的硼酸本身可能具有有趣的生物学特性，但是C@B公司6p的键也可以立体定向地转化为一系列替代的类似物。最后，一系列甾体和三萜衍生物（6q–6v）以良好的产率和非对映选择性制备，包括双脱氧硼酰化以形成双硼酸酯6s。有趣的是，Fu及其同事最近描述的银催化硼化反应方案在74:26和58:42 d.r.中提供了硼酸酯6q和6u。而我们在无催化剂条件下观察到92:8 d.r。值得注意的是，对于一些空间位阻的硼酸酯（例如，6e、6i和6v），由于竞争性的HAT，需要增加B2CAT2的当量，从而产生氢化脱氧产物7。
为了探讨硼酰化反应的机理，作者用环丙基甲基硫代碳酸酯1v进行了自由基钟实验，该实验使开环硼酸酯8成为唯一观察到的产物，证实了烷基自由基中间体的形成（方案2a）。进一步的载体由提供6b作为外消旋混合物的对映体富集底物1b提供（方案2b）。通过使用非卤化和溴化类似物9和10的对照实验，证实了碘对硫氰酸盐1的重要性，这两种类似物在标准条件下未能提供超过痕量的硼酸酯6a（方案2c）。这些结果排除了硫羰基部分直接单电子还原的机理，并表明与碘相比，芳基溴化物更具挑战性的还原抑制了10的光诱导电子转移。在分离环状硫代碳酸酯3（方案2d）后，提供了芳基自由基中间体（见方案1c中的2）的5-内-三环化/碎裂的证据。随后通过测量反应组分的吸收光谱研究了光引发过程。硫氰酸盐1a在可见光区域的吸收很弱（方案2e），并且与B2cat2或Et3N没有明显的相互作用。有趣的是，B2cat2和Et3N单独不吸收可见光区域的光，二者混合后会发生较大的浴色偏移，在416nm处观察到一个新的峰值（方案2e）。向该混合物中添加1a会引起更剧烈的变化，显著增加416nm处的峰值强度，并在450nm处获得实质性的吸收，这是我们在反应中使用的发光二极管的波长。这表明三元络合物的形成，也可以从视觉上观察到，1a、B2cat2和Et3N的DMF溶液在混合1分钟内从无色变为淡黄色。然后，我们进行了一系列11B和13C核磁共振实验，表明该配合物是通过一个Lewis酸碱加合物（11）在Et3N和B2cat2的一个硼原子之间形成的，它增加了邻苯二酚酸配体上的电子密度，使p–p与1的芳基碘相互作用，并形成电子给体-受体（EDA）络合物（12，方案2f）。循环伏安法提供了形成加合物11和络合物12的进一步证据。
基于这些观察结果，作者提出了方案3所示的机制。在硫代碳酸根1、B2cat2和Et3N之间形成的EDA络合物12的辐照导致光诱导电子转移生成芳基碘自由基阴离子13和自由基阳离子复合物14。从13中除去碘提供芳基自由基2，其经历5-内-三环化和随后的碎裂（经15）得到烷基自由基4和环硫氰酸盐3。4的硼酰化可能通过与前面描述的相同的途径进行，在B2cat2的硼上进行均溶取代（通过16B@B一个电子s键）被任一DMFor Et3N促进。得到的路易斯碱稳定的硼酰基自由基17可以与硫代碳酸根1反应，通过碘原子萃取或设置来再生芳基2并形成I-Bcat-Lewis碱加合物18。
总之，Varinder K. Aggarwal教授开发了一种脱氧硼化反应，该反应在温和、操作简单的条件下有效地进行，只需稍微过量地使用二硼试剂。值得注意的是，该工艺不需要光催化剂、自由基引发剂或硅基氢化物。该方法显示出很高的官能团耐受性，使大量含羟基的天然产物能够转化为硼酸酯，通常具有很高的立体控制能力
DOI：10.1002/anie.201910051
