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（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
過去幾十年來，利用烷基硼酸衍生物進行過渡金屬催化的交叉偶聯反應和1,2-硼基遷移化學反應急劇增長，備受化學家們的關注。與通過末端烯烴的硼氫化反應合成一級α-烷基硼酸酯相比，由于位點選擇性問題，該方法不適用于二級α-烷基硼酸酯的合成。雖然，化學家們已開發了一些合成此類化合物的方法，但由于特殊骨架、反應條件苛刻以及需要使用導向基團等問題，從而限制了反應的應用。因此，對于開發二級α,α-二烷基硼酸酯的簡便合成工藝極具挑戰。目前為止，化學家們開發了幾種巧妙的合成方法。其中，先后實現了脫鹵、脫羰基、脫氨基、脫氧和脫硫硼化（Scheme 1a，left）。此外，α-鹵代硼烷、偕-雙（硼酸酯）或烯基硼酸酯與各種烷基源的偶聯是另一種反應的模式（Scheme 1a，middle）。然而，此類反應常需引入烷基或硼基，從而導致操作繁瑣以及需要額外的純化問題。因此，若能開發一種能夠同時引入烷基和硼基的簡便策略，則更具吸引力（Scheme 1a，right）。2015年，傅堯與肖斌團隊報道了一種配體控制銅催化烯烴的1,2-烷基硼化反應。最近，Studer、潘毅和Ito等課題組還報道了無金屬或銅催化烯烴與特殊氟化鹵代烷的1,2-烷基硼化反應。同時，陰國印課題組報道了非活化烯烴的1,1-芐基硼化反應（Scheme 1b）。除烯烴外，醛也是有機合成中另一種關鍵的前體。近日，同濟大學徐濤課題組報道了一種醛的脫氧烷基硼化反應，合成了一系列二級α,α-二烷基硼酸酯（Scheme 1c）。
（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
首先，作者以化合物1與1-碘庚烷2作為模型底物，進行了相關反應條件的篩選（Table 1）。當以NiBr2(glyme)與3DPAFIPN作為雙重催化劑，L1作為配體， Hantzsch酯作為還原劑，TESCl與4? MS作為添加劑，在丙酮溶劑中于藍色LEDs照射下18-25 oC反應12 h，可以74%的收率得到產物3。
（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
在獲得上述最佳反應條件后，作者對一鍋法中烷基碘的底物范圍進行了擴展（Table 2）。首先，一系列不同取代的烷基碘，均可順利進行反應，獲得相應的產物3-24，收率為45-82%。其次，該策略還可用于天然產物或藥物衍生物的后期衍生化實驗，獲得相應的產物25-26，收率為42-58%。
（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
緊接著，作者對醛的底物范圍進行了擴展（Table 3）。首先，一系列一級與二級烷基取代的醛，均可順利進行反應，獲得相應的產物27-44，收率為28-82%。其次，含有烯基的天然產物，也能夠順利進行反應，獲得相應的產物45-46，收率為53-67%。值得注意的是，該反應具有良好的官能團耐受性。然而，對于三級脂肪醛和芳香醛，均未能反應。
（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
緊接著，作者對反應的實用性進行了研究（Scheme 2）。首先，1 mmol規模實驗，同樣能夠以67%收率得到產物3。其次，3中的-Bpin可進一步轉化為烯基、炔基、醛基、萘基、噻吩基、鹵素、羥基、酰胺基等，獲得相應的產物47-57，收率為59-93%。值得注意的是，僅需兩步反應，即可從簡單易得的醛底物直接合成上述的一系列雙官能團化產物，進一步證明了該方法在有機合成中的巨大潛力。
（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
此外，作者還對反應機理進行了進一步的研究（Scheme 3）。首先，通過逐步實驗表明，原位生成的L1Ni(I)催化劑促進了C-OBPin鍵的活化，作為反應的初始階段（Scheme 3A）。其次，通過自由基鐘實驗表明，反應涉及烷基自由基的生成過程（Scheme 3B）。為了區分自由基機制，作者研究了62與2和65與1的兩個偶聯反應（Scheme 3C）。研究表明，醛的部分涉及cage-rebound自由基機理，而out-of-cage烷基自由基可從烷基碘生成。此外，2與DPE的反應結果表明，碘代烷基可通過光催化體系還原成相應的烷基自由基（Scheme 3D）。
（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
基于上述的研究以及相關文獻的查閱，作者提出了一種合理的催化循環過程（Scheme 4）。首先，硼化產物與Ni(I)催化劑I之間進行氧化加成，生成Ni(III)中間體II，該中間體II可通過自由基cage-rebound機理進行開環或關環過程。由于良好的親氧性（oxgyenphilicity），TESCl可作為Lewis酸來活化C-O鍵，從而通過釋放TESOBPin促進上述的氧化加成。隨后，通過光催化循環可將中間體II還原為Ni(II)配合物III。此外，在另一個平行的光催化體系中，烷基碘可生成烷基自由基，隨后被Ni(II)配合物III捕獲，生成Ni(III)中間體IV。中間體IV經還原消除后，即可獲得目標產物并再生Ni(I)催化劑I，以完成催化循環。
（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
總結
同濟大學徐濤課題組報道了一種新型且通用的醛的脫氧烷基硼化反應，合成了一系列二級α,α-二烷基硼酸酯。同時，該反應具有底物范圍廣泛、反應條件溫和、官能團兼容性高等特點。此外，以簡單易得的醛為底物，經兩步反應，可獲得一系列雙官能團化的產物。機理研究表明，該雙重催化體系在交叉偶聯反應中具有明顯的優勢。
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