郑州大学陈学年团队 | 铜催化丙硼烷加合物 (L·B₃H₇) 与重氮化合物的 B−H 键插入反应

B−H 键插入反应是形成 C−B 键最直接的方法之一，能高效合成各类有机硼化合物。由于亲电卡宾需富电子硼烷参与反应，故底物常选用 BH₃ 与强路易斯碱的加合物。作者课题组近期系统研究了 B₃H₇-B₃H₈⁻ 体系，阐明了基于 B−H 键亲核性的形成机制，改进了碱金属盐合成法，并探究了其相互转化、还原反应及相关 N-杂环加合物的合成与反应性。然而，相较于上述基础性质的系统研究，B₃H₇ 或 B₃H₈⁻ 的 B−H 键区域选择性官能化却鲜有报道，目前仅限于少数卤化反应案例。

近日，郑州大学陈学年教授团队报道了一种通过铜催化丙硼烷加合物 (L·B₃H₇) 与重氮化合物的 B−H 键插入反应，对丙硼烷进行高度区域选择性的官能团化。其中与多核硼烷配位的路易斯碱无需超强碱。该方法表现出较高的产率、广泛的底物适用性，以及在温和条件下优异的官能团兼容性。值得注意的是，反应中的 B−H 键具有高度选择性，位于丙硼烷的底部 B(2) 位置，从而形成具有硼立体中心的化合物。B(2)-取代的丙硼烷产物可以继续与 α-重氮化合物反应，形成 B(2,3)-二取代丙硼烷衍生物。此外，这种方法还可以用于药物分子的 ¹⁰B 标记，为 BNCT 靶向药物的研发提供了新的合成途径 (图 1)。

图1 铜催化卡宾插入丙硼烷加合物的 B−H 键。

通过反应条件的筛选，确定了最佳反应条件：使用 10 mol% 的 Cu(MeCN)₄PF₆ 作为催化剂，12 mol% 的 NaBArF 作为添加剂，2 当量的重氮底物，在二氯甲烷中室温反应 12 小时。随后，对重氮类底物范围做了详细的评估 (图 2)。

图2 底物范围。

结合机理实验及已报道文献，提出了可能的反应机理：首先，重氮底物与铜配位形成中间体 Int-1，再经过消除释放一分子 N₂，从而形成高活性的铜卡宾中间体 Int-II。丙硼烷加合物的 B(2)−H 键通过过渡态 TS-I 与 Int-II 发生协同卡宾插入反应，形成 B(2)−C 键，最终生成产物 (图 3)。

图3 可能的反应机理。

在国家自然科学基金面上项目等基金的资助下，陈学年教授团队发展了一种铜催化策略，实现了卡宾对丙硼烷 B−H 键的区域选择性插入。该方法为官能化有机硼烷的制备及硼手性中心的构建提供了一条通用途径，并有望应用于 ¹⁰B 标记药物及 BNCT 领域。

A copper-catalyzed B–H bond insertion reaction of triboranes (L·B₃H₇) with diazo compounds

Lei Cao (曹磊), Jia-Rui Chang, Xi-Meng Chen (陈西孟), Yan-Na Ma (马艳娜) and Xuenian Chen (陈学年)

Org. Chem. Front., 2026, Advance Article

https://doi.org/10.1039/D6QO00098C

*文中图片皆来源上述文章

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