惰性C-H鍵的官能團化反應可以快速修飾大量化學原料來獲得高附加值材料，因而該領域獲得了大量的關注。C-H鍵硼化產物在有機合成中是一類十分有用的中間體。芳烴的硼化反應已經進行了深入研究，很多方法已經被報道。然而，銥催化的脂肪族底物sp³C-H鍵硼化反應則少有報道，主要存在以下問題：反應條件苛刻、催化需要在無溶劑條件下進行、雙硼試劑轉化不完全。

在烷烴硼化反應的限制條件中，需要在純底物中進行催化反應限制了其實用性。雖然有一些報道銥催化的sp³硼化反應在稍過量烷烴或者限定量的烷烴中進行，但是這些反應通常依賴于活化的烷烴底物，包括芐基和環丙烷衍生物、烷基硅底物以及包含導向基的底物。當非活化烷烴底物過量較少時，硼化收率顯著下降（Figure 1）。

近日，美國范德堡大學Nathan D. Schley教授課題組報道了銥催化的非活化烷烴sp³ C-H鍵硼化反應，該反應使用二吡啶芳基甲基作為配體，烷烴作為溶劑。相關成果近期發表于J. Am. Chem. Soc.（DOI: 10.1021/jacs.0c00524）。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

作者選取二吡啶芳基甲烷類型就行配體考察，該類型骨架易于形成K³形式環金屬化中間體，這一配位模式在鈀和鎳的復合物中已被觀察到。這種配位模式類似于環戊烯基配體（Cp*），并且易于調節位阻和電性因素（Figure 3）。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

首先，作者以正辛烷為底物，[Ir(cod)OMe]₂為預催化劑，對配體類型進行了考察（Figure 2）。間位氟取代的L4作配體時，烷烴C-H鍵硼化收率顯著提升。因此作者選取L4作為最佳配體，進行后續條件優化。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

作者在確定了最佳配體后，對催化劑種類進行了考察（Table 1）。[Rh(cod)OMe]₂不適用于該反應，[(Mes)Ir(Bpin)₃]作為預催化劑能夠給出定量的收率。最終確定最佳反應條件為：L4作為配體，[(Mes)Ir(Bpin)₃]作為預催化劑，底物于120 ℃下反應24 h。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

隨后，作者對底物范圍進行了考察（Figure 4）。該催化體系能夠兼容醚、三級胺和酯基，丁基乙基醚底物具有優秀的β-位選擇性，而環戊基甲基醚和己酸甲酯的硼化選擇在甲基位置。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

鑒于上述底物范圍中二級烷烴或者支鏈烷烴的效果較差，作者對反應溶劑進行了優化，最終確定環己烷可以作為反應溶劑，并對底物范圍進行了考察（Figure 5）。上述在無溶劑中順利進行反應的底物，都能在環己烷溶劑中給出目標產物。另外，無溶劑體系中不能反應的酰胺和內酯底物，均在環己烷中順利給出硼化產物。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

最后，作者對HBpin在反應中的作用進行了探究。結合Table 1中entry 11的條件考察結果以及硼譜監測結果（Figure 6），作者證明了HBpin在烷烴硼化反應中作為競爭性硼源。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

小結：Nathan D. Schley課題組報道了銥催化的非活化烷烴的C-H鍵硼化反應，該反應使用二吡啶芳基甲烷作為配體，實現了無溶劑和環己烷體系中的硼化反應，這為合成烷基硼中間體提供了高效便捷的方法。