烯基硼酸酯作为重要合成子被广泛用于Suzuki-Miyaura偶联、Petasis反应、共轭加成等反应中，而烯基金属试剂的硼化已广泛用于选择性制备这些化合物。末端炔烃的非催化加氢硼化通常得到具有β(E)-选择性的反马氏产物。目前，研究人员已发现，各种金属催化剂用于末端炔烃的选择性加氢硼化可以分别得到β(E)-和β(Z)-烯基硼酸酯。然而，通过末端炔烃的硼氢化合成α-烯基硼酸酯的研究鲜有报道。2011年，Hoveyda课题组利用NHC-Cu催化可以中等至优异的α-选择性实现B2pin2对末端炔烃的质子硼化。随后，Yoshida课题组通过1,8-二氨基萘（dan）作为硼保护基实现相同的转化且区域选择性更好。后来，Prabhu课题组发现钯催化剂可以促进末端炔烃的质子硼化，并具有中等至优异的马氏选择性。尽管上述方法可以通过铜或钯催化的质子硼化途径得到α-烯基硼酸酯，但二硼试剂会导致化学计量的副产物，从而降低原子经济性。与质子硼化相比，通过氢硼烷对炔烃进行金属催化的选择性加氢硼化提供了一种制备α-烯基硼酸酯的原子经济性方法。然而，该方法存在诸多挑战：1）由于空间和电性因素，将末端炔烃插入金属氢化物中通常会在末端碳上产生含金属的中间体；2）反马氏选择性硼氢化产物的内在背景反应可能会降低区域选择性；3）在金属氢化物的存在下，炔烃加氢、双重硼氢化和异构化等副反应可能占主导地位。近年来，氢化钴催化显示出对各种有机转化的独特反应性和选择性。近日，浙江大学陆展课题组开发了一种钴催化的末端炔烃与HBpin之间的α-选择性硼氢化反应，用于合成支链烯基硼酸酯，具有良好的区域选择性和官能团耐受性，该成果发表于近期Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202012164）。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
首先，作者以1-(叔丁基)-4-乙炔基苯1a作为模型底物、4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷（HBpin）2a作为硼源进行研究（Table 1）。室温下，在5 mol% Co(OAc)2和6 mol% L1的THF中，底物可以84%的收率得到烯基硼酸酯（70/30 b/l）。通过对配体考察发现，当使用N-(恶唑啉基苯基)喹啉-2-甲酰胺（L6，OPQC）时，区域选择性最佳（93/7 b/l）。此外，将反应时间延长至24 h，可以确保底物完全转化。
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在最优化的条件下，作者考察了底物范围（Table 2）。各种炔烃包括富电子和缺电子的底物均可以顺利进行反应得到各种支链烯基硼酸酯。含对、间或邻甲基取代基的苯乙炔可以良好的区域选择性得到支链产物。其中，底物位阻更大时，收率略有降低，但区域选择性提高。苯环上含多个取代基的末端炔烃、稠合环和杂环也可以良好的收率和区域选择性转化为支链烯基硼酸酯。此外，作者研究了各种官能团，受保护的醇、醚、硫化物、卤化物、腈和酯均可以耐受。脂肪族末端炔烃和烯基取代的末端炔烃也可以进行此转化得到支链烯基硼酸酯，作为主要产物，但区域选择性略低。此外，该转化还适合复杂分子的后期官能团化。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
该反应在室温下可以克级规模进行得到3a（70%，92/8 b/l，eq 1）。为了展示α-烯基硼酸酯的实用性，3a可以分别转化为烯基叠氮化物（eq 2）或1,1-二芳基烯烃（eq 3）；间位含溴原子的烯基硼酸酯经Suzuki-Miyaura偶联可以构建环状三聚体化合物（eq 4）。
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为了阐明可能的反应途径，作者进行了对照实验。在自由基清除剂（如BHT或1,1-二苯乙烯）存在下，炔烃的硼氢化可以顺利进行，表明该转化未涉及自由基过程。在标准条件下，将氘标记炔烃8与HBpin进行氘代实验可以得到四个烯基硼酸酯（eq 5）。将反应时间缩短至20 min后，仍未观察到苯乙炔，可以排除炔烃与HBpin之间的H-D交换（eq 6）。用DBpin与烯基硼酸酯（3b）反应可以得到氘代烯基硼酸酯，表明该产物可能通过插入Co-H，再经β-H消除得到氘代烯基硼酸酯（eq 7）。尽管未能获得L6·Co(OAc)2的单晶，但L6·CoBr的单晶X射线衍射表明形成不对称的NNN三齿钴络合物。当用L6·CoBr催化时，1b与HBpin未发生反应；而加入NaOAc后，可以反应产生3b（76%，92/8 b/l，eq 8）。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
基于实验研究和文献报道，作者提出了可能的反应机理（Scheme 5）：Co(OAc)2与L6和HBpin反应产生氢化钴A后，与炔烃配位，然后将末端炔烃插入氢化钴键中生成α-选择性烯基钴C。随后，C与HBpin进行σ键复分解再生A并生成相应的烯基硼酸酯。氢化钴将插入烯基硼酸酯中，再消除β-H生成产物。然而，不能排除C和E之间的Crabtree-Ojima型异构化。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
结语：
浙大陆展课题组报道了钴催化下末端炔烃与HBpin的马氏选择性加氢硼化反应，该反应可以良好的原子经济性和官能团耐受性得到支链烯基硼酸酯。研究发现，不对称的NNN三齿配体OPQC可通过金属氢化物中间体有效地促进独特的末端炔烃的马氏选择性插入。
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