一种新型的钌催化炔酮硼氢化反应模式

烯基硼烷是有机合成中一类重要的中间体，钌催化炔烃的硼氢化反应为烯基硼烷的合成提供了重要的途径。近期，香港科技大学孙建伟教授课题组在钌催化炔烃化合物的1,1-偕位硼氢化领域取得了一些初步研究成果（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 13867; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202204319）。在此基础上，该课题组与深圳湾实验室吴云东院士/张欣豪教授、哈尔滨工业大学（深圳）宋利娟教授课题组合作，对炔酮类化合物的硼氢化反应开展了进一步的探索，取得了新的进展。目前存在很多优异的催化体系针对单独的酮或炔烃的硼氢化反应（图1a），对反应机理的研究也比较成熟，但是对炔酮化合物的硼氢化研究却鲜有报道（图1b）。令人惊喜的是，在钌催化剂的作用下，炔酮发生了新型硼氢化反应，构建了一类结构特殊且具有合成应用价值的α-羟基烯丙基硼酸酯化合物。该反应模式不仅效率高、底物范围广、反应条件温和，而且具有高区域选择性、高化学选择性以及高立体选择性的特点（图1c）。相关研究成果发表在Journal of the American Chemical Society 上，香港科技大学冯强博士以及香港科技大学、深圳湾实验室联合培养博士生李诗佳为共同第一作者。

图1. 酮/炔烃/炔酮的硼氢化反应介绍

作者对多种钌催化剂、催化剂当量、反应溶剂等条件进行了系统研究而得到理想的反应条件后，进而对该反应的普适性进行了研究。通过引入了诸如醚、硅醚、缩醛、酯、甲磺酸、邻苯二甲酰亚胺、腈基、卤素、氨基甲酸酯、烯烃、醇等一系列官能团，发现反应具有很好的官能团普适性。此外，该反应还能很好地兼容具有一定空间位阻的炔酮底物（图2）。

图2. 反应适用范围研究

该研究对反应机理进行了实验方面的探索。首先，通过原位核磁检测，作者发现双硼化学物3b为该类反应的实际产物。3b在后处理过程中脱硼质子化而产生最终的α-羟基烯丙基硼酸酯产物。同时，在标准条件下，炔丙基醇9与频哪醇硼烷反应并没有得到对应的α-羟基烯丙基硼酸酯产物，由此表明反应并没有经历产生炔丙基醇中间体的过程。此外，利用氘代硼烷实验发现了α-羟基烯丙基硼酸酯产物双键上的两个氢均来源于频哪醇硼烷，从而表明了反应经历了两次的硼氢化过程（图3）。

图3. 控制实验

通过控制实验结果，作者提出了可能的反应历程（图4）。为了进一步探究反应机理，吴云东院士/张欣豪教授和宋利娟教授课题组对此进行了理论计算研究。结果表明，该反应涉及两步硼氢化反应。在第一个硼氢化反应中，相较于传统的1,2-碳基加成或者三键加成，经由1,4-共轭加成从而获得联烯中间体的途径具有更低的反应能垒（图5）。实验也间接证明了联烯中间体的存在。随后，在钌催化剂的作用下，进一步发生第二个硼氢化反应，在氢键和位阻的共同作用下，实现了较好的区域选择性和立体选择性（图6）。

图4. 可能反应机理

图5. 第一步硼氢化反应

图6. 第二步硼氢化的立体选择性决定步骤

综上所述，香港科技大学孙建伟教授课题组、深圳湾实验室吴云东院士/张欣豪教授团队以及哈尔滨工业大学（深圳）宋利娟教授课题组协力合作，发展了一类全新的钌催化炔酮硼氢化反应。反应具有很好的官能团兼容性以及专一的化学选择性、区域选择性和立体选择性。该方法不仅在温和条件下高效率地实现了以往从未报道的α-羟基烯丙基硼酸酯的构建，而且提出了一种新颖的1,4-共轭加成反应路径。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Ru-Catalyzed Hydroboration of Ynones Leads to a Nontraditional Mode of Reactivity

Qiang Feng,^# Shijia Li,^# Zhiyang Li, Qiaolin Yan, Xiangfeng Lin, Lijuan Song,* Xinhao Zhang,* Yun-Dong Wu,* Jianwei Sun*

J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c06024

导师介绍

孙建伟

https://www.x-mol.com/university/faculty/7073 

吴云东

https://www.x-mol.com/university/faculty/8701 

张欣豪

https://www.x-mol.com/university/faculty/17144 

宋利娟

http://faculty.hitsz.edu.cn/songlijuan