自由基反应是有机化合物转化中通用且强大的工具，原因在于自由基独特的反应性以及对未保护官能团相比离子型反应更高的耐受性。然而，这类转化中生成的自由基通常局限于烷基自由基，因其可通过超共轭作用容易生成并稳定。相比之下，缺乏超共轭稳定的非稳定自由基（如乙烯基、甲基和芳基自由基）的生成，通常局限于有限的底物和试剂类别，例如相应的卤化物（R–X，X = Cl、Br、I）需在苛刻热条件下与AIBN/Bu₃SnH组合使用。例如，通过单电子还原乙烯基–卤键来温和生成乙烯基自由基的报道极为少见，且底物范围仅限于带有苯基和吸电子基团的乙烯基卤化物，并需使用基于过渡金属的Ir光氧化还原催化剂或胺类还原性牺牲试剂。另一方面，温和条件下甲基自由基的生成方法虽已有较多成功发展，包括Ir基光氧化还原催化、光诱导配体到金属电荷转移（ligand-to-metal charge transfer, LMCT）实现的乙酸脱羧、Ce(IV)介导的叔丁醇LMCT断键以及电化学方法；但这些方法需要过渡金属（Ir、Ce、Ni、Fe）和/或敏感底物如叔丁基过乙酸（高毒且可能爆炸），或需要专用设备如电化学电极。因此，从易获取底物中温和生成非稳定自由基，是有机化学领域持续存在的挑战之一。

研究人员此前曾报道，芳基硼酸酯可通过光诱导脱硼化过程在双分子光氧化还原系统中生成非稳定芳基自由基，该系统以菲（phenanthrene, Phen）或二苯并[g,p]屈（dibenzo[g,p]chrysene, DBC）作为电子给体（electron donor, ED），以1,4-二氰基苯（1,4-dicyanobenzene, 1,4-DCB）或9-氰基-10-甲氧羰基蒽（9-cyano-10-methoxycarbonylanthracene, CMA）作为电子受体（electron acceptor, EA），在可见光（405 nm）照射且无需加热的条件下进行。该体系具有区别于使用Ir和Fukuzumi催化剂的单分子光氧化还原体系的反应特性，因为回传电子（back-electron transfer, BET）受到抑制，且可通过简便更换光催化剂来调节底物的氧化/还原电位。该过程由ED与EA之间的光诱导电子转移（photoinduced electron transfer, PET）引发，生成ED•⁺，后者氧化底物在碱存在下生成的芳基硼酸根离子，经脱硼形成相应的芳基自由基（C(sp²)中心自由基）。一般而言，这类光诱导脱硼化可提供稳定的C(sp³)中心烷基自由基；但除上述方法外，非稳定自由基（包括C(sp²)中心自由基）的生成极少被报道。这些结果促使研究人员研究利用光诱导脱硼化生成非稳定的C(sp²)与C(sp³)中心自由基，因为硼酸酯是商业可得且易于操作的试剂，广泛用于Suzuki–Miyaura偶联反应。

研究人员开发了一种温和高效的方法，通过双分子光氧化还原系统在无过渡金属条件下，从相应硼酸酯生成乙烯基（sp²）、甲基（sp³）、杂芳基（sp²）和环丙基（sp³）等非稳定自由基，并使其与烯烃加成形成C─C键。这为直接引入乙烯基、甲基、杂芳基和环丙基提供了温和且通用的合成途径，并生成了独特的α-氨基酸衍生物。

在方法上，研究人员采用双分子光氧化还原系统，以Phen或DBC为ED、CMA或1,4-DCB为EA，在405 nm LED照射下，以CH₃CN/H₂O混合溶剂为介质，碱存在下驱动反应。碱使硼酸酯转化为硼酸根离子，ED•⁺将其氧化并经脱硼生成自由基，自由基加成到缺电子烯烃后经BET和质子化得到产物。机理通过TEMPO捕获实验和氘标记实验验证。本研究为合成方法学研究，不涉及临床或生物样本队列。

研究结果如下：

1. 条件优化研究。以乙烯基硼酸频哪醇酯1a与N,N-二Boc脱氢氨基酸2A为模型底物，研究人员确定了最佳反应条件。使用Phen（2 mM）与CMA（10 mM）、NaOH（20 mM）在CH₃CN/H₂O = 9:1（v/v）中、405 nm照射12 h，以80%产率得到加合物3aA，此条件记为Method A。使用DBC与1,4-DCB、KOH在CH₃CN/H₂O = 49:1中可得到78%产率，此条件记为Method B。缺少Phen或NaOH时产率显著下降；使用Ir[dF(CF₃)ppy]₂(dtbbpy)⁺或Fukuzumi催化剂（Mes-Acr-Me⁺ClO₄^?）替代Phen和CMA时反应不发生，说明双分子光氧化还原体系对非稳定自由基的高效生成至关重要。对于甲基硼酸频哪醇酯1b与2A的反应，采用Method A'（以Phen为ED、CMA为EA，NaOH为碱，照射4 h）可得到88%产率；由于甲基自由基从CH₃CN发生氢原子转移（hydrogen atom transfer, HAT）的竞争较乙烯基弱，可使用较短照射时间和较低催化剂浓度。乙烯基自由基从CH₃CN夺取氢生成氰甲基自由基是主要副反应路径，这与C(sp²)–H键解离能（bond dissociation energy, BDE）较高有关。

2. 硼酸酯底物范围研究。研究人员考察了多种乙烯基（1c–h）、杂芳基（1i–k）和环丙基（1l）硼酸频哪醇酯。在Method A或Method B条件下均能以良好至中等产率得到相应加合物3cA–hA、3iA–kA和3lA，其中杂芳基底物包括噻吩、吲哚和苯并呋喃。乙烯基底物的E/Z选择性与底物结构相关，部分产物以E/Z混合物形式分离，部分以单一E异构体形式获得。值得注意的是，此前研究人员报道的光诱导脱羧自由基加成中，噻吩和吲哚羧酸完全不反应，而光诱导脱硼化可顺利生成相应芳基自由基并得到加成产物，显示了该方法对杂芳基自由基生成的独特适用性。

3. 烯烃底物范围研究。研究人员以3当量的缺电子烯烃，包括苯基乙烯基砜2B、丙烯腈2C、丙烯酸酯2D–I和丙烯酰胺2J–L，在改良Method A条件下考察反应。对于缺电子性较弱的烯烃，极易发生BET与自由基齐聚之间的竞争；提高Phen浓度可有效抑制齐聚。例如1a与2B反应需将Phen浓度提高到10 mM；1b可在多种烯烃2B–L条件下得到中等产率的加合物3bB–bL；丙烯酰胺类底物需将Phen浓度提高到50 mM。反应对未活化的烯烃部分和萘基部分均表现出良好耐受性。这说明通过调节ED和EA的组合及浓度，可以有效实现非稳定自由基与烯烃的加成。

4. 机理研究。TEMPO自由基捕获实验中，加入1.2当量TEMPO后产物形成被完全抑制，并在无2A条件下通过HRMS检测到O-乙烯基-TEMPO和O-甲基-TEMPO加合物，直接证实了乙烯基和甲基自由基的中间体参与。氘标记实验中，在CD₃CN/H₂O中反应所得产物3bA的氘含量低于1%，而在CH₃CN/D₂O中反应所得产物3bA-d1的氘含量大于99%，表明最终质子来源于水而非溶剂乙腈。综合以上证据，研究人员提出的机理为：激发态CMA与Phen发生PET生成Phen•⁺和CMA•^?；Phen•⁺氧化由底物与碱生成的硼酸根离子，经脱硼产生非稳定自由基；自由基加成至缺电子烯烃形成加合物自由基，再经BET和质子化生成最终产物。Method B中DBC•⁺以类似方式发挥作用。

总结讨论：该方法通过双分子光氧化还原系统的高可调性，有效抑制了HAT和自由基齐聚等副反应；不同自由基在CH₃CN中的稳定性与相应C─H键BDE密切相关，甲基、乙烯基和芳基自由基的HAT速率依次增大，这与所需烯烃当量相一致。该方法避免了过渡金属和有毒过氧化物试剂，为在温和条件下直接引入乙烯基、甲基、杂芳基和环丙基提供了一种通用合成策略。

研究结论：研究人员证实，硼酸酯1可在有机光氧化还原催化剂存在下、温和条件下通过光诱导脱硼化生成非稳定的C(sp²)和C(sp³)中心自由基，并与缺电子烯烃2发生加成反应形成C─C键。该双分子光氧化还原系统具有高度可调性，乙烯基、甲基、杂芳基和环丙基硼酸酯均可作为自由基源，多种烯烃可作为自由基捕获试剂。该过程无需过渡金属，为直接引入上述取代基提供了温和且通用的合成方法。