有机硼化合物因其低毒性、相对稳定性和在有机反应中的多样性反应性而成为化学合成中的重要构建块[1], [2]。这些特性使它们成为形成C–C和C–杂原子键不可或缺的试剂,应用范围广泛,涵盖了有机合成和药物开发[3], [4], [5]。其中,gem-二硼烷因其多样的反应性而受到广泛关注[6], [7], [8], [9]。相比之下,三硼烷的研究相对较少,主要是由于缺乏高效且直接的合成策略(见方案1A)。例如,1,1,1-三硼烷可以通过苯基C–H键的硼化[10]、2-乙基吡啶的C(sp3)-H键的硼化[11]或烯烃和炔烃的硼化/氢硼化反应[12]来制备。Morken[18]、Song[19]、Shi[20]和Li[21], [22]的团队开发了1,1,2-三硼烷的合成方法。最近,Ge团队开发出了钴催化的去氧三硼化烯丙醚和炔烃的方法,以获得1,1,3-三硼烷[23], [24]。Fernández及其同事披露了无机碱催化的烯烃和二烯的硼化反应[25],可以直接得到1,2,3-三硼烷。最近,Xie提出了一种概念上新颖的无金属分叉氢硼化/多硼化方法,通过Markovnikov路径优雅地制备了1,2,2-三硼烷[27]。总之,尽管在位点选择性硼化和炔烃官能化方面取得了显著进展,但从未活化的脂肪族烯烃直接催化制备1,2,2-三硼烷仍然是一个具有基础和实践意义的关键挑战。
定向C–H官能化是一种先进的技术,可以在烷烃的远端位置实现硼化[28], [29], [30], [31], [32], [33], [34]。导向基团(DG)辅助的官能化已经得到了很好的发展[35], [36],它提供了一种直接的位点选择性硼化方法(见方案1B)。然而,钯催化的C(sp3)-H键的硼化发展相对较少。例如,Yu和Shi的团队报道了钯催化的未活化C(sp3)-H键的硼化,其位点选择性由导向基团控制[37], [38]。与成熟的烷烃C–H单硼化相比,C(sp3)-H键的多硼化进展有限。最近的进展表明,使用铱和钴催化剂,可以通过多步C(sp3)-H硼化直接合成gem-二硼烷和三硼烷[10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17]。
为了建立一种制备1,2,2-三硼烷的通用方法,我们设想了通过金属催化的、位点选择性的C–H硼化来直接生成目标产物,这些金属1,2-二硼复合物是由装有导向基团的未活化烯烃经过1,2-二硼化反应得到的。这种方法需要一种可移除的双齿辅助剂,在相同的条件下同时控制初始的1,2-二硼化和随后的C–H硼化。此外,要实现这种位点选择性的三硼化,必须克服几个竞争途径:(i)烯烃的1,1-双硼化;(ii)异构化成β-单硼化加合物;(iii>氢硼化产生末端单硼化加合物;(iv)在众所周知的1,2-二硼化阶段过早反应终止[40], [41], [42], [43], [44], [45], [46], [47], [48], [49], [50], [51], [52], [53], [54], [55], [56]。在这里,我们报道了首次对未活化的末端烯烃进行1,2,2-三硼化的研究,提供了一条直接合成有价值的1,2,2-三硼烷的路线(见方案1C)。