在合成化学中，C-H键的功能化应用的需求主要是在具有不同空间和电子特性的多个C-H键中直接进行选择性的单个C-H键活化，以便合成复杂分子时有效减少副产物的生成。在有机分子的非反应性C-H键上安装官能团一直是合成化学的一项重要挑战。无论是催化反应还是非催化反应，都发生在苄基、烯丙基、一级和二级C-H键上，但是一级C-H键的无定向官能化作用更强，电子含量更低，发展得更慢。一级C-H键比二级或三级C-H键均强得多。因此对能够将氢原子或氢化物分离出来的催化剂或酶的活性最低。然而，催化剂可以改变化学反应发生的部位，特定种类的碳烯的插入可能优先发生在具有空间位阻催化剂的一级C-H键中，而不是二级C-H键中。由于烷基硼酸酯可以形成多种类型的产物，因此具有非常规的选择性并具有潜在的合成价值，但一级C-H键的硼化通常要求底物为溶剂或大量过量，而且没有在潜在反应性官能团存在的情况下发生。

有鉴于此，美国加州大学伯克利分校John Hartwig教授等人，设计制备了一种由2-甲基菲罗啉连接的铱催化剂，其活性使得底物为限制试剂进行主C-H键的无定向硼化，以及当主C-H键缺失或受阻时，强的二级C-H键的硼化。

本文要点

1）在生成的碳-硼键上的反应说明，硼化作用导致在有机分子之前无法达到的位置上安装大量的碳-碳和碳-杂原子键。以底物作为限制试剂，在有机分子中最强的烷基C-H键上以无定向的方式引入一系列官能团，并在βC-H键上引入杂原子。

2）含有2-甲基菲咯啉配体的铱催化剂可以使反应加速50-80倍，这种速率的提高使得主要的C–H键与作为限制剂的烃选择性地发生硼化反应。另外，该反应对饱和杂环中的β-C-H键也具有异常的选择性。在生成的碳-硼键上的反应表明。

3）当主C-H键缺失或被空间位阻阻断时，含有乙醚、硅醚、亚胺、氨基甲酸酯、胺、酮和缩醛功能的底物在主C-H键或未激活的次级C-H键处进行了硼化。而且，该催化剂还能使大量处于β位置的饱和杂环以杂环作为限制试剂进行硼化反应。

总之，该工作提出了一种使主烷基C-H键无定向硼化的方法，扩展了无定向C-H键的硼化作用。

参考文献：

Raphael Oeschger et al. Diverse functionalization of strong alkyl C–H bonds by undirected borylation. Science, 2020.

DOI: 10.1126/science.aba6146

http://doi.org/10.1126/science.aba6146