文献综述
摘要：有机硼化合物是一种重要的有机合成中间体，利用硼氢化钠等有机硼化物可以通过简单的化学转化反应对各种官能团进行修饰，这样就可以构建碳-碳和碳-杂原子键。
硼元素具有独特的化学和物理性质，可以给新药带来全新的机会。
在有机化合物中，C-H键是最基本的化学键，因此，特定位置的C-H键活化是我们所需要的。
目前，我们常用的是利用基团导向和金属配位来提高C-H键的选择性。
但是，应该被我们所关注的是，利用过渡金属催化虽然可以很有效的活化C-H键，但是金属元素会残留于药物中。
所以，我们应该发展无金属导向的C-H键硼化反应，这在经济、环境等方面都具有重要的意义，但其中也存在一定的挑战。
关键词：alpha;,beta;-不饱和羰基化合物；硼氢化反应；无金属催化法1.引言 硼元素作为非金属元素，具有独特的电子结构，对于动物和人类的生理功能作用巨大。
含硼化合物在合成化学和生命健康等领域有着十分广泛的应用，所以含硼化合物一直是研究的热门。
含硼化合物主要分为硼酸、硼酸衍生物、硼烷类化合物和硼霉素等。
一些用于多种疾病治疗的含硼化合物正处于不同阶段的研究中，比如在抗肿瘤、抗感染以及抑制凝血酶和二肽基肽酶活性等方面都具有一定的研究进展。
芳基硼酸酯可通过芳基格氏试剂、芳基锂试剂与烷氧基硼酸酯的反应进行制备，但格氏试剂难以储存，且官能团容忍性比较差。
此外，也可利用过渡金属钯催化下的芳基卤代物和硼酸酯的偶联反应进行制备，缺点是金属催化剂价格比较昂贵，且金属催化剂的残留会对环境造成污染。
目前，碳氢键硼化反应逐渐发展成为制备有机硼化合物的重要方法，包括过渡金属催化的碳氢键硼化反应、廉价金属催化的碳氢键硼化反应以及无金属催化下的碳氢键硼化反应。
2.alpha;,beta;-不饱和羰基化合物的价值alpha;,beta;-不饱和羰基化合物大多具有特殊的结构和性质。
其特点是:在链状分子上存在相互共轭的吸电子基 (羰基、硝基、磺酸基等) 和不饱和键 (双键或三键) 的双官能团结构。
alpha;,beta;-不饱和羰基化合物既能体现羰基的性质, 进行亲核加成反应；又能体现双键或三键的性质, 进行亲电加成。
此外, 这两种加成方式都会呈现1, 4形式。
这不仅在反应性方面与孤立的缺电子基或不饱和键有显著区别, 而且在分子设计方面具有实际意义。
即alpha;,beta;-不饱和羰基化合物可用于连缀分子, 以实现整体分子结构的多样化和性能的高效化。
3.C-H键硼化的研究进展3.1过渡金属催化的C-H键硼化从早期需要高活性的当量锂试剂，发展到现在的过渡金属(transition metal , TM)催化的导向C-H活化，这个领域的研究已经取得了极大的进展。
1993年，Marder课题组在使用甲苯为溶剂制备三硼基铱络合物时，通过气相色谱/质谱首次检测到反应中少量甲苯硼基化产物的存在。
1995年，Hartwig等通过紫外光照射金属硼络合物（M=Re,Fe,Mn）的方法，首次以较高收率得到了芳香化合物和烯烃的硼化产物。
在一系列金属催化的C-H键硼化的研究中，发现反应主要来源于底物的位阻效应和电子效应。
武汉大学的罗欢欢课题组对过渡金属催化氮原子导向的芳基邻位C-H键硼化反应进行了系统的综述，其中，对于不同过渡金属(铱、铑、钯、钌)总结了近年来含氮原子导向的芳香化合物邻位C-H键硼化反应的进展。
3.2无金属导向的研究进展及优点不过，需要我们关注的是，利用过渡金属催化, 通常需要使用贵金属催化剂, 而且金属残留在药物合成中已经成为一个不容忽视的问题。
因此，最近的研究趋势是无金属导向的C-H键硼化。
发展无金属导向的C-H键硼化反应在经济性、实用性和环境友好方面都极其重要。
Fontaine课题组利用受阻路易斯对催化，成功实现了吲哚富电子的C3位的无金属C-H硼化反应。
Grubbs和Stoltz课题组则报道了KO＇Bu催化的吲哚C2位的直接碳-氢硅化反应。
南京大学史壮志课题组和加州大学洛杉矶分校的Kendall N.Houk课题组合作，在无金属导向碳-氢硼化反应领域取得突破，成功发展了一种无金属参与的C-H官能团化直接构建C-B键的方法，可用于各种芳杂环硼酸酯的合成，该成果发表在Nature上。
硼作为一种非金属元素，拥有部分金属特性，可以与有Lewis碱性的官能团配位。
研究人员则利用这一特性，在吲哚N上引入特戊酰基，以三溴化硼作为硼源，利用其配位向导，巧妙的在吲哚C7位构建C-B键。
与传统的C-B键构建方法相比，史壮志课题组发展的无金属导向碳-氢硼化反应体系简单，条件温和，无须使用昂贵的过渡金属催化剂，为有机硼化物的合成提供了一个高效、实用并环境友好的全新方法，具有一定的工业应用前景。
4.小结和展望： 如上所述，用温和的无金属策略取代过渡金属催化过程为C-H硼化提供了一种实用，廉价且对环境无害的替代途径。
无金属导向的策略在alpha;,beta;-不饱和羰基化合物的C-H键硼化反应中都将发挥重要作用。
而在通过对反应机理更加深入的研究中，发展新的催化概念和策略，以更廉价且绿色优质的催化方法将无金属导向的策略运用在更多底物的C-H键硼化之中，构建更多具有药理作用的有机硼化合物，将是该领域今后的发展方向。
5.参考文献[1] Lv JH;Chen XY;Xue XS;Zhao BL;Liang Y;Wang MY;Jin LQ;Yuan Y;Han Y;Zhao Y;Lu Y;Zhao J;Sun WY;Houk KN;Shi ZZ. Metal-free directed sp(2)-C-H borylation[J]. Nature, 2019, Vol.575(7782):336.[2] Supriya Rej ,Naoto Chatani. Transient Imine as a Directing Group for the Metal-Free o-C-H Borylation of Benzaldehydes[J]. Journal of the American Chemical Society, 2021, Vol.143(7):2920-2929.[3] 程玉桥, 杨光, 张贤松等. alpha;,beta;-不饱和羰基化合物的合成研究进展[J]. 合成化学, 2017, 第25卷(10):871-880.[4] Chao Shu , Adam Noble ,Varinder K Aggarwal . Metal-free photoinduced C(sp3)-H borylation of alkanes[J]. Nature, 2020, Vol.586(7831):714-719.[5] 罗欢欢, 裴娜, 张敬. 过渡金属催化氮原子导向的芳基邻位CH键硼化反应研究进展[J]. 有机化学, 2021, 第41卷(8):2990-3001.[6] 廖港, 吴勇杰, 史炳锋. 非共价作用在过渡金属催化的选择性碳氢键活化中的应用[J]. 化学学报, 2020, 第78卷(4):289-298.[7] 洪道广, 侯雪龙. 过渡金属介催化下的烯烃硼氢化反应[J]. 有机化学, 1994, 第14卷(2):131-141.[8] 张英杰, 张治然, 袭荣刚等. 含硼化合物在癌症治疗方面的研究进展[J]. 解放军药学学报, 2017, 第33卷(1):75-80.[9] 杨金来 , 严俊 , 孙青等. 肉桂醛的研究与应用进展[J]. 应用化工, 2020, 49(12):3218-3220.[10] 刘强 , 田兵 , 田平等. 铜催化的alpha;,beta;-不饱和化合物的不对称共轭硼化反应研究进展[J]. 有机化学, 2015, 第35卷(1):1-14.[11] 杨吉民 , 李子奇 , 朱守非 . 稳定硼烷加合物在有机硼化物合成中的应用研究进展[J]. 有机化学, 2017, 第37卷(10):40-56.[12] 徐明华. 无金属导向碳氢硼化反应[J]. 科学通报, 2020, 第65卷(5):331-333.[13] 王震宇, 周伟澄. 有机硼化合物的药理活性及构效关系研究进展[J]. 药学进展, 2009, (6):241-246.[14] Akira Suzuki. Cross-coupling reactions of organoboranes: An easy way to construct C-C bonds (Nobel Lecture)(Review)[J]. Angewandte Chemie - International Edition, 2011, Vol.50(30):6723-6733.[15] Cook, Amanda K ;Schimler, Sydonie D ;Matzger等. Catalyst-controlled selectivity in the C-H borylation of methane and ethane.[J]. Science, 2016, Vol.351(6280):1421-1424.[16] Smith, Kyle T ;Berritt, Simon ;Moreiras等. Catalytic borylation of methane.[J]. Science, 2016, Vol.351(6280):1424-1427.[17] Chao Li;Jie Wang;Barton, Lisa M;Shan Yu;Maoqun Tian;Peters, David S;Kumar等. Decarboxylative borylation.[J]. Science, 2017, Vol.356(6342):eaam7355.[18] Murai, Shinji;Kakiuchi, Fumitoshi;Sekine等. Efficient catalytic addition of aromatic carbon-hydrogen bonds to olefins. (cover story)[J]. NATURE, 1993, Vol.366(6455):529.[19] Gensch, T. ;Hopkinson, M. N. ;Glorius等. Mild metal-catalyzed CH activation: examples and concepts.[J]. Chemical Society Reviews, 2016, Vol.45(10):2900-2936.[20] 吲哚苯环区域选择性C-H官能团化反应[C]//.中国化学会第十一届全国天然有机化学学术会议论文集（第一册）.[出版者不详],2016:86.
资料编号：[578159]
