烷基硼化合物是非常重要的合成前体，可以很容易地转化为包含各种有价值的官能团；这些硼化化合物广泛用于材料科学和药物化学等领域。近几十年来，过渡金属催化和光诱导的烷基卤化物硼化已成为合成烷基硼化合物的通用方法。然而，这些策略中的每一个主要依赖于过渡金属催化剂、配体、化学计量数量的活化剂和/或较长的反应时间。因此，需要开发更简单、更温和、更有效的合成烷基硼化合物的方法。

  电化学，其中电子被用作可持续且本质安全的氧化还原试剂，代表了有机合成中一种环境友好的方法。此外，可以从电化学反应中消除高能化学还原剂、过渡金属催化剂和阻止大规模合成的配体。因此，未活化的烷基卤化物的直接电化学硼化应该为构建烷基硼化合物提供一条实用且有吸引力的途径。值得注意的是，金属催化的烯烃硼氢化反应是制备有机硼烷最重要的方法之一。相比较而言，烷基卤的电化学硼化设有本位-选择性以及自由过渡金属和可持续的条件。然而，未活化的烷基卤化物，尤其是溴化物和氯化物，是不活泼的并且难以还原。迄今为止，未活化烷基卤化物的电还原很少被探索(Figure 1a)。

  介体在提高反应效率、控制反应选择性、避免过度还原产物和电极钝化方面起着至关重要的作用。武汉大学陆庆全教授团队和戚孝天教授课题组报道了烷基卤代物的电化学硼化反应——快速、规模化制备烷基硼化合物，该文章发表在J. Am. Chem. Soc。关于这一点，硼化合物，如B2cat2，它不仅在硼原子上构成空p轨道接受电子，而且具有良好的稳定性，可能提供这样的机会。值得注意的是，B2cat2也是一种容易获得的硼源，可有效地捕获烷基卤还原产生的碳中心自由基，从而为合成烷基硼化合物提供了新的渠道（ Figure 1b ）。

  为了探究提出的假设的可行性，首先进行了循环伏安法 (CV) 实验。显然，还原起始电位大约为-1.3 V (Figure 2a)。该电位比减少烷基卤化物所需的起始电位明显更正；例如，CyI、CyBr 和 1-氯-3-苯基丙烷的起始还原电位分别约为 -1.65 V、–2.1 V 和 -2.6 V。此外，控制电位实验表明，当工作阴极的电位设置为 -1.7 V 时，烷基硼产物1 的产率为 38%（figure 2b)。值得注意的是，为该实验选择的电位比还原 CyBr 所需的电位更正，但足以直接还原B2cat2。这些结果表明，B2cat2的还原优先发生，这可以介导阴极和卤代烷之间的电子转移。

随后，在对包括溶剂、电极和电解质在内的关键参数进行广泛评估后，发现使用镁作为阳极和碳布作为阴极，电流为150 mA，DMAc为溶剂，ⁿBu₄NBF₄为电解质，在室温条件下反应，可以以 83% 的产率获得所需的烷基硼产品1(Table 1)。

  在最优条件下，研究了烷基溴的适用范围。如Figure 3所示，一系列的伯，仲和叔烷基溴化物在标准条件下顺利反应，获得所需的烷基硼酸酯（1 - 31），中度至良好的产率。值得注意的是，在氯化物存在下获得了烷基溴的高度化学选择性硼化（32）。此外，一系列二溴化物或含有烯烃的单溴化物，在标准条件下均可与B 2cat2 进行双硼化和三硼化反应，获得产物 33 - 39 ，收率为37-84%。

 作者接下来将这种硼化反应扩展到烷基碘。在存在各种可还原官能团的情况下，这种电还原硼酸化以对 C-I 键的高度偏好发生，包括氯 ( 42 )、炔基 ( 43 )、酮 ( 44 )、酯 ( 45 ) 和腈-（46）（Figure 4）；相应的产物以中等至极好的收率（41%–89% 分离收率）。通常对氧化条件敏感的代表性杂环噻吩和咔唑在反应后保持完整，得到所需的产物50和51分别为 76% 和 90%。环状和非环状碘化物在45％-78％的收率（26，52 - 54）。叔烷基碘也适用于该方案，例如 1-碘金刚烷，其以 87% 的产率得到产物31。作为将协议应用于二碘化物的一个例子，1,3-二碘丙烷以 40% 的产率提供了二硼化产物6。受这些结果的鼓舞，作者进一步尝试将开发的方法应用于未活化的烷基氯。更惰性和更具挑战性的未活化烷基氯化物也可以以可接受的产率进行硼化 ( 55–60 )。甲硅烷基 ( 56 )、芳基氟 ( 58 )、芳基醚 ( 59 ) 和咔唑 ( 60 ) 的例子耐受性良好。

 然后，作者还对反应的一系列的应用研究(Figure 5)。首先，一系列天然产物和药物衍生物，在标准条件下均可顺利进行硼化反应，如萘普生、布洛芬、(-) - β -香茅醇、(-)- 诺卜醇、胆固醇等，获得相应的衍生物 61 - 67 (Figure 5a)。化合物 1 ， 13 和 41 的克级反应，均取得较好的结果。此外，环己基硼酸酯 1 中的C-B键可进一步转化为各种C-C键、C-O键和C-N键( Figure 5b)。

为了深入了解反应机理，进行了一系列实验，自由基钟实验中，开环产物68为主要产物，进一步支持了自由基反应的机理（Figure 6A）。将CDCl₃中B₂cat₂的¹¹ B NMR 谱与DMAc 和CDCl ₃的混合溶剂系统中的谱进行比较表明，DMAc 的存在导致化学位移从31.0 ppm（单一信号）到27.6 ppm（See SI)，说明连接的二硼的存在。因此，作者提出了一种可能的反应机理（ Figure 6b ）。首先，通过单电子还原生成B₂cat₂自由基阴离子 II ，从而有助于介导烷基溴还原以生成烷基自由基。随后，烷基自由基可能涉及两种转化途径。在 path a中，烷基自由基与配合物 I 反应，得到烷基硼酸酯以及 DMAc 稳定的硼基自由基 III / IV ，从而可还原烷基卤以及引发缓慢的自由基链过程以再生烷基自由基，或者在阳极被氧化形成配合物 V 。在 path b中，烷基自由基通过自由基交叉偶联与中间体 II 反应，获得烷基硼酸酯和配合物 VI （可能被阳极产生的金属阳离子进一步稳定）。此外，DFT计算表明 path b更为合理。

  总之，首次报道了未活化的卤代烷在高电流下的电化学硼化，为制备伯、仲和叔烷基硼酸酯提供了一种通用且实用的方法，该反应具有底物范围广泛、官能团耐受性高、反应条件温和等特点。此外，通过对天然产物和药物衍生物的后期修饰，进一步证明了反应的实用性。值得注意的是，B2cat2优先在阴极还原，从而进一步介导了烷基卤的还原。

 J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 12985−12991