硼催化碳碳键和碳氢键的断裂及官能化反应

With the development of the frustrated Lewis pair chemistry and the new boron catalysis (e.g. Piers hydrosilylation) during the recent years, studies of transformations with a boron Lewis acid catalyst have attracted tremendous attention within the chemical research community. The current research interest lies in the activation of small molecules (e.g. hydrogen, hydrosilane, hydroborane, alkyne, etc.) in a way similar to that of transition metal catalysts, rather than via traditional heteroatom coordination. To solve the limitations of existing boron catalysis, we sought to expand the reactivity of boron Lewis acids by investigation the boron Lewis acid-catalyzed carbon–carbon bond and carbon–hydrogen bond cleavage and functionalization reactions. We envision that this project will lead to discoveries of new reactivities that are complementary to transition metal catalysis so that the practical utility of boron Lewis acid catalysis can be further demonstrated.

近年来，随着含硼“受阻路易斯酸碱对（FLP）”化学和Piers硅氢化等新型硼催化化学的发展，硼路易斯酸催化研究重新受到化学界的广泛关注。其研究焦点由传统的杂原子配位活化变为对氢气、负氢试剂、炔烃等底物的特异性活化。本项目关注现阶段硼催化研究面临的问题和挑战，结合本课题组的前期研究基础，发展硼催化的碳碳键断裂及官能化反应和碳氢键断裂及官能化反应，重点研究硼催化剂特有的反应活性，尝试发展与传统过渡金属催化互补的新型硼催化有机化学转化，充分体现硼催化的优势和实用价值。

在立项时，有机硼催化研究领域主要关注催化氢化和催化硅氢化反应的研究，其他类型反应的报道很少，本项目主要研究有机硼催化C–C键和C–H键的断裂及官能化反应，立足发展新型的有机硼催化反应。在项目资助下，我们通过有机硼路易斯酸催化剂与底物作用产生的高活性离子对中间体，实现了系列C–C键和C–H键的断裂及官能化反应，并在这些工作的基础上进一步发展了有机硼（铝）催化C–F键和C–O键断裂及官能化反应。其中，首次发现了有机硼催化剂攫取氧原子α位负氢的反应活性，首次实现了有机硼催化剂与金催化剂协同配合，这些工作创新性突出，为后续工作奠定了基础。在项目资助下，共发表高水平论文20篇，包括：4篇J. Am. Chem. Soc.、6篇Angew. Chem. Int. Ed.、3篇ACS Catal.和1篇Chem. Sci.，授权4项中国专利。项目负责人王晓晨2019年获得首届“科学探索奖”，2021年获Thieme Chemistry Journals Award和“中国化学会黄耀曾金属有机化学青年奖”。综上所述，我们很好地实现了项目目标。