史壮志、黎书华课题组合作实现脂肪胺C-N键硼化反应

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硼酸酯类化合物在材料、药物以及化工合成中均有广泛的应用。传统的合成方法主要是以锂试剂或者格式试剂为原料，其缺点是很多敏感性官能团受限。近年来，利用过渡金属金属催化偶联或者自由基偶联方法制备硼酸酯类化合物受到人们关注，其具有底物范围广、官能团兼容性高等优点。这其中，通过对惰性官能团进行选择性切断硼化是该领域的研究热点。由于硼化学的多样性，将这些惰性化学键转化为硼酸酯后，就赋予这些惰性官能团多样化的转化途径。

    我院配位化学国家重点实验室史壮志教授课题组在惰性化学键选择性切断硼化领域取得一系列成果。2016年，该课题组实现芳香酰胺的选择性C-N键活化，脱羰基硼化反应（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 8718.），芳香羧酸酯的选择性C-O键活化，脱羰基硼化反应（ACS Catal. 2016,6, 6692. ）。2017年，利用协二氟烯烃C-F活化硼化立体专一性地构建顺式单氟烯烃（Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 13342.）。今年，该团队又实现了含三氟甲基烯烃的铜催化不对称C-F活化硼化反应，高立体选择性的合成了一系列含硼酸酯的偕二氟烯烃类化合物（Chem. 2018. 4, 2201. ）。

    胺类化合物在自然界中大量存在，由于其键能很大，传统意义上很难作为离去基团进行转化。该课题组早期在芳香胺的C-N硼化反应（J. Org. Chem. 2016, 81, 14. ）的已取得进展，但是对于脂肪胺的C-N硼化反应一直未取得成功。我院黎书华教授课题组近期发现的吡啶类路易斯碱参与硼-硼键活化产生稳定硼自由基（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5985; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3904; Chem. Sci. 2018, 9, 3664.），其理论研究和相关应用引起人们的广泛关注。通过两个课题组间的合作，如何进行脂肪胺的C-N硼化反应这一难题得到巧妙的解决。他们所使用的策略是将脂肪胺转化成氧化性的Katritzky吡啶盐，以降低C-N键的离解能。

    通过理论计算，联吡啶类路易斯碱dtbpy与联硼B2cat2的配合物可以作为还原剂，通过单电子转移将吡啶盐C-N键切断，产生烷基自由基，从而与联硼B2cat2发生自由基偶联构建相关的烷基硼酸衍生物（图二）。由于所构建的碳硼键可以很容易转化成相应的碳碳键、碳氧键以及其它碳杂键, 因此基于硼化学的多样性，可以快速、高效地将脂肪胺的C-N键转化为其它官能团。该成果以“Lewis Base Promoted Selective C-N Borylation of Alkyl Amines”为题发表在德国应用化学上（Angew. Chem. Int. Ed. 2018，DOI:10.1002/anie.201809608 ）。我院胡杰锋博士和王国强博士为该论文共同第一作者，分别承担了实验和理论计算的工作。

图2. 中间体理论计算及机理推测

    上述研究工作得到了中组部“青年##”计划、国家自然科学基金、江苏省“双创计划”以及配位化学国家重点实验室等的经费资助。