有机化学 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (3): 1045-1068.DOI: 10.6023/cjoc202211040 上一篇 下一篇
所属专题: 中国女科学家专辑
综述与进展
收稿日期:
2022-11-30
修回日期:
2022-12-23
发布日期:
2023-01-05
通讯作者:
邱早早
基金资助:
Hairui Jiaa,b, Zaozao Qiub,c,d()
Received:
2022-11-30
Revised:
2022-12-23
Published:
2023-01-05
Contact:
Zaozao Qiu
Supported by:
文章分享
十二顶点碳硼烷是一类含有碳、氢及硼原子的簇合物, 具有特殊的热稳定性和化学稳定性, 在医药、材料、能源、配位化学及金属有机化学中都得到广泛的应用. 近年来, 过渡金属催化的碳硼烷直接硼-氢键活化发展迅速, 为硼顶点选择性官能团化提供了一系列新的高效路径. 总结了利用过渡金属催化硼-氢键活化策略来实现邻碳硼烷硼-硼、硼-氮、硼-氧、硼-硫及硼-卤键构建的研究进展, 同时对部分反应机理进行了讨论, 并就该研究领域所面临的挑战和发展前景进行了展望.
贾海瑞, 邱早早. 过渡金属催化硼-氢键活化合成含硼-杂原子键邻碳硼烷衍生物的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(3): 1045-1068.
Hairui Jia, Zaozao Qiu. Recent Advances in Transition Metal-Catalyzed B—H Bond Activation for Synthesis of o-Carborane Derivatives with B—Heteroatom Bond[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2023, 43(3): 1045-1068.
[1] |
(a) Grimes, R. N. Carboranes, 3rd ed, Academic Press, Amsterdam, 2016.
|
(b) Hosmane, N. S.; Eagling, R. D. Handbook of Boron Science, World Scientific, 2018.
|
|
[2] |
(a) Issa, F.; Kassiou, M.; Rendina, L. M. Chem. Rev. 2011, 111, 5701.
doi: 10.1021/cr2000866 |
(b) Scholz, M.; Hey-Hawkins, E. Chem. Rev. 2011, 111, 7035.
doi: 10.1021/cr200038x |
|
(c) Valliant, J. F.; Guenther, K. J.; King, A. S.; Morel, P.; Schaffer, P.; Sogbein, O. O.; Stephenson, K. A. Coord. Chem. Rev. 2002, 232, 173.
doi: 10.1016/S0010-8545(02)00087-5 |
|
(d) Hawthorne, M. F.; Maderna, A. Chem. Rev. 1999, 99, 3421.
doi: 10.1021/cr980442h |
|
[3] |
(a) Jude, H.; Disteldorf, H.; Fischer, S.; Wedge, T.; Hawkridge, A. M.; Arif, A. M.; Hawthorne, M. F.; Muddiman, D. C.; Stang, P. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12131.
doi: 10.1021/ja053050i |
(b) Koshino, M.; Tanaka, T.; Solin, N.; Suenaga, K.; Isobe, H.; Nakamura, E. Science 2007, 316, 853.
doi: 10.1126/science.1138690 |
|
(c) Dash, B. P.; Satapathy, R.; Gaillard, E. R.; Maguire, J. A.; Hosmane, N. S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6578.
doi: 10.1021/ja101845m |
|
(d) Kung, C.-W.; Otake, K.; Buru, C. T.; Goswami, S.; Cui, Y.; Hupp, J. T.; Spokoyny, A. M.; Farha, O. K. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3871.
doi: 10.1021/jacs.8b00605 |
|
(e) Villagómez, C. J.; Sasaki, T.; Tour, J. M.; Grill, L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16848.
doi: 10.1021/ja105542j |
|
(f) Qian, E. Q.; Wixtrom, A. I.; Axtell, J. C.; Saebi, A.; Rehak, P.; Han, Y.; Moully, E. H.; Mosallaei, D.; Chow, S.; Messina, M.; Wang, J.-Y.; Royappa, A. T.; Rheingold, A. L.; Maynard, H. D.; Kral, P.; Spokoyny, A. M. Nat. Chem. 2017, 9, 333.
doi: 10.1038/nchem.2686 |
|
(g) Saha, A.; Oleshkevich, E.; Viñas, C.; Teixidor, F. Adv. Mater. 2017, 29, 1704238.
doi: 10.1002/adma.v29.46 |
|
(h) Guo, J.; Liu, D.; Zhang, J.; Zhang, J.; Miao, Q.; Xie, Z. Chem. Commun. 2015, 51, 12004.
doi: 10.1039/C5CC03608A |
|
(i) Jung, D.; Saleh, L. M. A.; Berkson, Z. J.; El-Kady, M. F.; Hwang, J. Y.; Mohamed, N.; Wixtrom, A. I.; Titarenko, E.; Shao, Y.; McCarthy, K.; Guo, J.; Martini, I. B.; Kraemer, S.; Wegener, E. C.; Saint-Cricq, P.; Ruehle, B.; Langeslay, R. R.; Delferro, M.; Brosmer, J. L.; Hendon, C. H.; Gallagher-Jones, M.; Rodriguez, J.; Chapman, K. W.; Miller, J. T.; Duan, X.; Kaner, R. B.; Zink, J. I.; Chmelka, B. F.; Spokoyny, A. M. Nat. Mater. 2018, 17, 341.
doi: 10.1038/s41563-018-0021-9 |
|
(j) Cui, P.-F.; Lin, Y.-J.; Li, Z.-H.; Jin, G.-X. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 8532.
doi: 10.1021/jacs.0c03176 |
|
(k) Cui, P.-F.; Liu, X.-R.; Lin, Y.-J.; Li, Z.-H.; Jin, G.-X. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 6558.
doi: 10.1021/jacs.2c01668 |
|
[4] |
(a) Mukherjee, S.; Thilagar, P. Chem. Commun. 2016, 52, 1070.
doi: 10.1039/C5CC08213G |
(b) Núñez, R.; Tarrés, M.; Ferrer-Ugalde, A.; de Biani, F. F.; Teixidor, F. Chem. Rev. 2016, 116, 14307.
doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00198 |
|
(c) Li, X.; Yan, H.; Zhao, Q. Chem. Eur. J. 2016, 22, 1888.
doi: 10.1002/chem.201503456 |
|
(d) Tu, D.; Cai, S.; Fernandez, C.; Ma, H.; Wang, X.; Wang, H.; Ma, C.; Yan, H.; Lu, C.; An, Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 9129.
doi: 10.1002/anie.v58.27 |
|
[5] |
(a) Hosmane, N. S.; Maguire, J. A. InComprehensive Organometallic Chemistry III, Vol.3, Eds.: Crabtree, R. H.; Mingos, D. M. P., Elsevier, Oxford, 2007, Chapter 5.
pmid: 30707011 |
(b) Xie, Z. Acc. Chem. Res. 2003, 36, 1.
doi: 10.1021/ar010146i pmid: 30707011 |
|
(c) Yao, Z.-J.; Jin, G.-X. Coord. Chem. Rev. 2013, 257, 2522.
doi: 10.1016/j.ccr.2013.02.004 pmid: 30707011 |
|
(d) Qiu, Z.; Ren, S.; Xie, Z. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 299.
doi: 10.1021/ar100156f pmid: 30707011 |
|
(e) Estrada, J.; Lavallo, V. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 9906.
doi: 10.1002/anie.201705857 pmid: 30707011 |
|
(f) El-Hellani, A.; Lavallo, V. Fusing N-Heterocyclic Carbenes with Carborane Anions. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 4489.
doi: 10.1002/anie.201402445 pmid: 30707011 |
|
(g) Fisher, S. P.; Tomich, A. W.; Lovera, S. O.; Kleinsasser, J. F.; Guo, J.; Asay, M. J.; Nelson, H. M.; Lavallo, V. Chem. Rev. 2019, 119, 8262.
doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00551 pmid: 30707011 |
|
(h) Yao, Z.-J.; Yu, W.-B.; Lin, Y.-J.; Huang, S.-L.; Li, Z.-H.; Jin, G.-X. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 2825.
doi: 10.1021/ja4115665 pmid: 30707011 |
|
(i) Gao, Y.; Guo, S.-T.; Cui, P.-F.; Aznarez, F.; Jin, G.-X. Chem. Commun. 2019, 55, 210.
doi: 10.1039/C8CC09084J pmid: 30707011 |
|
(j) Cui, P.-F.; Gao, Y.; Guo, S.-T.; Lin, Y.-J.; Li, Z.-H.; Jin, G.-X. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 8129.
doi: 10.1002/anie.v58.24 pmid: 30707011 |
|
[6] |
Kasar, R. A.; Knudsen, G. M.; Kahl, S. B. Inorg. Chem. 1999, 38, 2936.
doi: 10.1021/ic990037o |
[7] |
(a) Potenza, J. A.; Lipscomb, W. N.; Vickers, G. D.; Schroeder, H. J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 628.
doi: 10.1021/ja00955a059 |
(b) Zheng, Z.; Knobler, C. B.; Mortimer, M. D.; Kong, G.; Hawthorne, M. F. Inorg. Chem. 1996, 35, 1235.
doi: 10.1021/ic951069o |
|
(c) Herzog, A.; Maderna, A.; Harakas, G. N.; Knobler, C. B.; Hawthorne, M. F. Chem. Eur. J. 1999, 5, 1212.
doi: 10.1002/(ISSN)1521-3765 |
|
(d) Teixidor, F.; Barberà, G.; Viñs, C.; Sillanpää, R.; Kivekäs, R. Inorg. Chem. 2006, 45, 3496.
doi: 10.1021/ic060124y |
|
[8] |
Ahrens, V. M.; Frank, R.; Boehnke, S.; Schütz, C. L.; Hampel, G.; Iffland, D. S.; Bings, N. H.; Hey-Hawkins, E; Beck-Sickinger, A. G. ChemMedChem 2015, 10, 164.
doi: 10.1002/cmdc.v10.1 |
[9] |
Hawthorne, M. F.; Wegner, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 896.
doi: 10.1021/ja01006a009 |
[10] |
Ramachandran, B. M.; Knobler, C. B.; Hawthorne, M. F. Inorg. Chem. 2006, 45, 336.
pmid: 16390073 |
[11] |
Safronov, A. V.; Sevryugina, Y. V.; Jalisatgi, S. S.; Kennedy, R. D.; Barnes, C. L.; Hawthorne, M. F. Inorg. Chem. 2012, 51, 2629.
doi: 10.1021/ic2025846 |
[12] |
(a) Olid, D.; Núñez, R.; Viñas, C.; Teixidor, F. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 3318.
doi: 10.1039/c2cs35441a |
(b) Sivaev, I. B.; Anufriev, S. A.; Shmal'ko, A. V. InAdvances in Catalysis, Vol.71, Eds.: Diéguez, M.; Núñez, R., Academic Press, 2022, p. 47.
|
|
[13] |
(a) Qiu, Z.; Xie, Z. Acc. Chem. Res. 2021, 54, 4065.
doi: 10.1021/acs.accounts.1c00460 |
(b) Au, Y. K.; Xie, Z. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2021, 94, 879.
doi: 10.1246/bcsj.20200366 |
|
(c) Quan, Y.; Qiu, Z.; Xie, Z. Chem. Eur. J. 2018, 24, 2795.
doi: 10.1002/chem.v24.12 |
|
(d) Zhang, H.; Qiu, Z.; Xie, Z. Chin. J. Org. Chem. 2020, 40, 3203. (in Chinese)
doi: 10.6023/cjoc202005079 |
|
(张慧芳, 邱早早, 谢作伟, 有机化学, 2020, 40, 3203.)
doi: 10.6023/cjoc202005079 |
|
(e) Cui, P.-F.; Liu, X.-R.; Guo, S.-T.; Lin, Y.-J.; Jin, G.-X. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 5099.
doi: 10.1021/jacs.1c00779 |
|
(f) Liu, X.-R.; Cui, P.-F.; Guo, S.-T.; Yuan, R.-Z.; Jin, G.-X. Inorg. Chem. Front. 2021, 8, 4349.
doi: 10.1039/D1QI00732G |
|
(g) Guo, S.-T.; Cui, P.-F.; Liu, X.-R.; Jin, G.-X. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 22221.
doi: 10.1021/jacs.2c10201 |
|
[14] |
Cheng, R.; Qiu, Z.; Xie, Z. Nat. Commun. 2017, 8, 14827.
doi: 10.1038/ncomms14827 |
[15] |
(a) Wu, J.; Cao, K.; Zhang, C.-Y.; Xu, T.-T.; Ding, L.-F.; Li, B.; Yang, J. Org. Lett. 2019, 21, 5986.
doi: 10.1021/acs.orglett.9b02129 |
(b) Wu, J.; Cao, K.; Zhang, C.-Y.; Xu, T.-T.; Wen, X.-Y.; Li, B.; Yang, J. Inorg. Chem. 2020, 59, 17340.
doi: 10.1021/acs.inorgchem.0c02638 |
|
[16] |
Luo, D.; Fu, Y.; Lu, J.-Y. Inorg. Chem. 2022, 61, 13756.
doi: 10.1021/acs.inorgchem.2c01360 |
[17] |
Quan, Y.; Xie, Z. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15513.
doi: 10.1021/ja509557j |
[18] |
Lyu, H.; Quan, Y.; Xie, Z. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12727.
doi: 10.1021/jacs.6b07086 |
[19] |
Li, H.; Bai, F.; Yan, H.; Lu, C.; Bregadze, V. I. Eur. J. Org. Chem. 2017, 1343.
|
[20] |
Baek, Y.; Kim, S.; Son, J.-Y.; Lee, K.; Kim, D.; Lee, P. H. ACS Catal. 2019, 9, 10418.
doi: 10.1021/acscatal.9b03380 |
[21] |
Han, G. U.; Baek, Y.; Lee, K.; Shin, S.; Chan Noh, H.; Lee, P. H. Org. Lett. 2021, 23, 416.
doi: 10.1021/acs.orglett.0c03927 pmid: 33377789 |
[22] |
Han, G. U.; Shin, S.; Baek, Y.; Kim, D.; Lee, K.; Kim, J. G.; Lee, P. H. Org. Lett. 2021, 23, 8622.
doi: 10.1021/acs.orglett.1c03336 |
[23] |
Zhang, L. B.; Xie, Z. Org. Lett. 2022, 24, 7077.
doi: 10.1021/acs.orglett.2c02590 |
[24] |
Lyu, H.; Xie, Z. Chem. Commun. 2022, 58, 8392.
doi: 10.1039/D2CC02852B |
[25] |
Au, Y. K.; Lyu, H.; Quan, Y.; Xie, Z. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 12855.
doi: 10.1021/jacs.9b06204 |
[26] |
Guo, C.; Qiu, Z.; Xie, Z. ACS Catal. 2021, 11, 2134.
doi: 10.1021/acscatal.0c05639 |
[27] |
Ge, Y.; Zhang, J.; Qiu, Z.; Xie, Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 4851.
doi: 10.1002/anie.v59.12 |
[28] |
Ge, Y.; Qiu, Z.; Xie, Z. Acta Chim. Sinica 2022, 80, 432. (in Chinese)
doi: 10.6023/A21120597 |
(葛懿修, 邱早早, 谢作伟, 化学学报, 2022, 80, 432.)
doi: 10.6023/A21120597 |
|
[29] |
Au, Y. K.; Zhang, J.; Quan, Y.; Xie, Z. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 4148.
doi: 10.1021/jacs.1c00593 |
[30] |
Cao, K.; Huang, Y.; Yang, J.; Wu, J. Chem. Commun. 2015, 51, 7257.
doi: 10.1039/C5CC01331C |
[31] |
Ma, Y. N.; Gao, Y.; Ma, Y.; Wang, Y.; Ren, H.; Chen, X. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 8371.
doi: 10.1021/jacs.2c03031 |
[32] |
Guo, S. T.; Cui, P. F.; Yuan, R. Z.; Jin, G.-X. Chem. Commun. 2021, 57, 2412.
doi: 10.1039/D0CC08290B |
[33] |
Lyu, H.; Quan, Y.; Xie, Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 11840.
doi: 10.1002/anie.v55.39 |
[34] |
Ham, H.; Shin, S.; Ko, G. H.; Han, S. H.; Han, G. U.; Maeng, C.; Kim, T. H.; Noh, H. C.; Lee, K.; Kim, H.; Yang, H.; Lee, P. H. J. Org. Chem. 2021, 86, 15153.
doi: 10.1021/acs.joc.1c01804 |
[35] |
Au, Y. K.; Lyu, H.; Quan, Y.; Xie, Z. Chin. J. Chem. 2020, 38, 383.
doi: 10.1002/cjoc.v38.4 |
[36] |
Chen, Y.; Au, Y. K.; Quan, Y.; Xie, Z. Sci. China. Chem. 2019, 62, 74.
doi: 10.1007/s11426-018-9388-3 |
[37] |
Au, Y. K.; Lyu, H.; Quan, Y.; Xie, Z. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 6940.
doi: 10.1021/jacs.0c02490 |
[38] |
Chen, Y.; Quan, Y.; Xie, Z. Chem. Commun. 2020, 56, 12997.
doi: 10.1039/D0CC05207H |
[39] |
Cheng, B.; Chen, Y.; Zhou, P.; Xie, Z. Chem. Commun. 2022, 58, 629.
doi: 10.1039/D1CC05936J |
[40] |
Li, C. X.; Zhang, H. Y.; Wong, T. Y.; Cao, H. J.; Yan, H.; Lu, C. S. Org. Lett. 2017, 19, 5178.
doi: 10.1021/acs.orglett.7b02450 |
[41] |
Fu, Y.; Li, Y.; Luo, D.; Lu, Y.; Huang, J.; Yang, Z.; Lu, J.; Jiang, Y. Y.; Lu, J. Y. Inorg. Chem. 2022, 61, 911.
doi: 10.1021/acs.inorgchem.1c02758 |
[42] |
Cui, C. X.; Zhang, J.; Qiu, Z.; Xie, Z. Dalton. Trans. 2020, 49, 1380.
doi: 10.1039/C9DT04553H |
[43] |
Cao, K.; Xu, T. T.; Wu, J.; Jiang, L.; Yang, J. Chem. Commun. 2016, 52, 11446.
doi: 10.1039/C6CC06200H |
[44] |
Lyu, H.; Quan, Y.; Xie, Z. Chem. Eur. J. 2017, 23, 14866.
doi: 10.1002/chem.201703006 |
[45] |
Lyu, H.; Zhang, J.; Yang, J.; Quan, Y.; Xie, Z. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 4219.
doi: 10.1021/jacs.9b00302 |
[46] |
Zhang, Z. Y.; Zhang, X.; Yuan, J.; Yue, C. D.; Meng, S.; Chen, J.; Yu, G. A.; Che, C. M. Chem. Eur. J. 2020, 26, 5037.
doi: 10.1002/chem.v26.22 |
[47] |
Qiu, Z.; Quan, Y.; Xie, Z. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12192.
doi: 10.1021/ja405808t |
[48] |
Xu, T.-T.; Zhang, C.-Y.; Cao, K.; Wu, J.; Jiang, L.; Li, J.; Li, B.; Yang, J. ChemistrySelect 2017, 2, 3396.
doi: 10.1002/slct.201700704 |
[49] |
Zhang, J.; Xie, Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202202675.
|
[50] |
(a) Cheng, R.; Li, B.; Wu, J.; Zhang, J.; Qiu, Z.; Tang, W.; You, S. L.; Tang, Y.; Xie, Z. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 4508.
doi: 10.1021/jacs.8b01754 |
(b) Cheng, R.; Zhang, J.; Zhang, H.; Qiu, Z.; Xie, Z. Nat. Commun. 2021, 12, 7146.
doi: 10.1038/s41467-021-27441-y |
[1] | 付雅彤, 孙超凡, 张丹, 金成国, 陆居有. 巢式-碳硼烷硼氢键官能化反应研究进展[J]. 有机化学, 2024, 44(2): 438-447. |
[2] | 赵红琼, 于淼, 宋冬雪, 贾琦, 刘颖杰, 季宇彬, 许颖. 羧酸脱羧羟基化反应研究进展[J]. 有机化学, 2024, 44(1): 70-84. |
[3] | 高晓阳, 翟锐锐, 陈训, 王烁今. 碳酸亚乙烯酯参与C—H键活化反应的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(9): 3119-3134. |
[4] | 陈新强, 张敬. 伯醇的脱羟甲基反应的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(8): 2711-2719. |
[5] | 徐光利, 许静, 徐海东, 崔香, 舒兴中. 过渡金属催化烯烃和炔烃合成1,3-共轭二烯化合物研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 1899-1933. |
[6] | 户晓兢, 郭斐翔, 朱润青, 周柄棋, 张涛, 房立真. 对烷氧基酚的合成及其去芳构化后的合成应用[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 2239-2244. |
[7] | 庞明杨, 常宏宏, 冯璋, 张娟. 过渡金属催化吲哚的串联去芳构化反应研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(4): 1271-1291. |
[8] | 蒙玲, 汪君. 硫代黄烷酮类衍生物的合成研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(3): 873-891. |
[9] | 段康慧, 唐俊龙, 伍婉卿. 稠杂环化合物的合成及其抗肿瘤活性研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(3): 826-854. |
[10] | 吴孔川, 卢铠洪, 林建斌, 张慧君. 莱啉酰亚胺类化合物的邻位C—H键功能化研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(3): 1000-1011. |
[11] | 孙婧, 张萌萌, 锅小龙, 王琪, 王陆瑶. 无过渡金属条件下二芳基硒化合物的合成[J]. 有机化学, 2023, 43(12): 4251-4260. |
[12] | 秦思凝. 芳香卤代物C—S偶联反应的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(11): 3761-3783. |
[13] | 刘敏, 亓丽萍, 赵东兵. 过渡金属催化硅杂环丁烷的C—Si键断裂反应研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(10): 3508-3525. |
[14] | 曾燕, 叶飞. 不对称催化构建硅立体中心化合物的新反应体系研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(10): 3388-3413. |
[15] | 刘东汉, 鲁席杭, 柴张梦洁, 杨浩琦, 孙瑜琳, 余富朝. 构建2H-吡咯-2-酮骨架的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(1): 57-73. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||