有机硼试剂毒性低、空气稳定、反应可靠性高,是一类优势合成砌块,可参与、共轭加成、烯丙基化、氧化制备醇、、等众多反应,在药物发现、农用化学品合成中占有重要地位。目前芳基硼酸酯经典合成路径包括:芳基卤代物与联硼试剂的;有机金属亲核试剂对硼酸酯的加成;铱催化芳烃 C‑H 硼化。但铱催化 C‑H 硼化往往受底物选择性、导向基团限制。官能团转化是另一种重要思路,科研人员已经发展了脱羧硼化等反应【】。
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传统苯胺脱氨基硼化大多依赖重氮化路径,重氮盐当量使用存在安全隐患,Ritter 课题组发展原位瞬时生成芳基重氮盐的策略缓解该风险;另外还有紫外光无金属光化学脱氨基硼化,Sekine、Mori、Kuninobu 报道可见光条件下无需预活化的芳香伯胺直接脱氨基硼化。
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近期, Václav Chmela等人报道了在铜催化下,借助异头酰胺(anomeric amide)活化策略实现苯胺的直接脱氨基硼化反应。该转化过程中,异重氮烯中间体原位生成芳基自由基,随后被来源于联硼酸频那醇酯的 Cu‑Bpin 物种捕获。该反应取得成功的关键在于使用 N‑氟磺酰胺氧化剂,该氧化剂既可以促进铜催化剂的循环周转,又能够生成亲电性自由基,该自由基可与异重氮烯中间体发生极性匹配的氢原子转移过程。该方法反应条件温和,对电中性以及富电子苯胺底物具备良好耐受性,同样适用于药物相关底物。 【 Org. Lett. 2026, 28, 10882–10886; https://doi.org/10.1021/acs.orglett.6c03334 】
反应机理
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原位生成的一价铜配合物被 N‑F 氧化剂经单电子转移氧化,得到 Cu (II)‑F 物种以及酰胺基自由基;
苯胺被异头酰胺试剂活化,生成异重氮烯中间体与副产物;
亲电性的酰胺基自由基和异重氮烯发生极性匹配的氢原子转移,释放氮气,生成芳基自由基;
Cu (II)‑F 物种与B2pin2发生金属转移,生成 Cu (II)‑Bpin 物种;
芳基自由基与 Cu (II)‑Bpin 耦合,生成 Cu (III) 中间体;
Cu (III) 发生还原消除,释放芳基硼酸酯产物,同时再生 Cu (I) 催化剂,完成催化循环。
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以Cu(MeCN)4PF6为铜催化剂,联吡啶为配体,NFSA(N‑氟磺酰胺)为氧化剂,B2pin2、异头酰胺 1,乙腈室温条件下,模型底物得到 60% 核磁收率。
将配体替换为邻菲啰啉,收率提升至 65%。
铜源替换为 CuOAc,收率 64%。
氧化剂替换为 NFSI,收率下降至 40%。
过氧化苯甲酰作为氧化剂收率 60%。
加入 NaF、LiBF4添加剂,收率小幅提升至 67%。
将 B2pin2 用量提升至 300 mol%,收率达到 76%。
同时使用 3 当量 B2pin2 、NaF 与 LiBF4 ,模型底物核磁收率可达 92%。
对照实验:移除铜催化剂,依旧得到 44% 核磁收率,证明体系存在无铜反应路径,但铜催化剂对实现高收率至关重要,体系同时存在铜介导和无铜两条反应通路;移除 NFSA 氧化剂,得到 47% 核磁收率,说明无外加氧化剂条件下也可以生成产物,作者推测异头酰胺在该条件下充当终端氧化剂,但氧化还原平衡尚不明确。反应避光依旧可以进行,证明不需要光激发。最优溶剂为乙腈,反应温度为室温;更换其他过渡金属催化,收率均下降。
底物适用范围
为方便产物分离,反应后进行氧化后处理,硼酸酯转化为酚,通过 ¹H‑NMR 确认硼酸酯中间体的生成与收率。
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模型底物 2a 几乎定量核磁收率;母体苯胺底物得到酚 4b,核磁收率 66%;烷基取代苯胺耐受性良好,4c 收率 70%,4d 收率 50%。
给电子取代基(对位甲氧基)、弱吸电子取代基(对位氯、对位三氟甲基)可以兼容;强吸电子基团(对位硝基)底物转化率低,产物收率极低;单邻位取代底物可以反应,双邻位取代无产物。该规律和端基酰胺活化的已有规律一致,胺的亲核性决定反应成败。
杂环底物:富电子烷氧基取代吡啶芳胺底物 4i 收率 30%;间位吡啶取代苯胺几乎只有痕量产物;咔唑底物 2l 得到酚 4l 中等收率;吡啶环作为侧链取代基的底物 4k、叔酰胺取代底物 4j(60% 收率)兼容性好;多环芳烃底物,萘酚衍生物 4m 收率 49%,菲酚衍生物 4n 收率 55%。整体反应更适合电中性、富电子以及弱缺电子苯胺底物。
为改善芳基硼酸酯色谱分离性质,将B2pin2替换为B2Epin2。底物 5a 收率 56%;药物分子氨基谷氨酰胺底物得到 5b,核磁收率 81%;苯基、烷基取代底物 5c 收率 59%,5d 收率 55%。
串联衍生化
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将该脱氨基硼化反应和串联,实现连续脱氨基交叉偶联。降低 B2pin2 、NaF、LiBF4投料量,反应结束后水相萃取、硅藻土过滤除去残留铜,再进行后续偶联。结合本课题组之前开发的脱氨基溴化反应,以苯佐卡因 2r、氨基谷氨酰胺 2s 为原料,得到联芳产物 7,实现从两种苯胺原料出发一锅串联构建 C‑C 键。
本文开发了一种苯胺直接脱氨基硼化反应,能够在温和、操作简便的条件下将芳胺转化为用途广泛的芳基硼酸酯。该反应利用异头酰胺活化策略得到异重氮烯中间体,中间体发生极性匹配的氢原子转移生成芳基自由基,随后被铜‑硼物种捕获。N‑氟磺酰胺氧化剂的使用,既实现催化剂周转,促进联硼试剂活化,同时生成参与链反应的亲电性自由基,从而实现脱氨基硼化。该方法对电中性、富电子苯胺(包括药物相关底物)具备良好官能团耐受性;可以更换联硼试剂来提升硼酸酯稳定性与分离效果。生成的硼酸酯可以进行后续多样转化,其中包括双脱氨基交叉偶联流程。
参考资料:Copper-Catalyzed Direct Deaminative Borylation of Anilines − A Retro-Chan−Evans−Lam Reaction:Václav Chmela, Caroline N. Broude, Christopher B. Kelly,* and Mark D. Levin*;Org. Lett. 2026, 28, 10882–10886; https://doi.org/10.1021/acs.orglett.6c03334
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