羧酸可以很容易地从天然和合成获得，这使它们成为具有吸引力的有机合成起始材料。开发通过羧基的选择性活化将羧酸有效转化为有价值化合物的催化方法对于实现羧酸作为多功能构建块的潜在效用至关重要。近年来，金属催化的芳基羧酸的脱羧交叉偶联反应得到了发展，确定了银或铜盐在脱羧反应中的作用。因（杂）芳基羧酸的金属化，建立了多种脱羧交叉偶联反应（Chem. Rev. 2017, 117, 8864−8907）。此类脱羧交叉偶联通常仅限于邻位取代的（杂）芳基羧酸，这可能是因为氧化还原中性金属介导的脱羧需要邻位取代基来降低反应活化能垒。氧化脱羧策略使非邻位取代的（杂）芳基羧酸能够参与脱羧功能化。然而，到目前为止，这种氧化脱羧策略仅适用于原脱羧、脱羧卤化和脱羧芳基化反应，这可能是由于难以产生热力学不稳定的芳基自由基，其成功在烷基羧酸的脱羧交叉偶联反应中的应用。

最近，羧酸衍生物的脱羰或脱羧交叉偶联反应已成为形成 C-C 和 C-杂原子键的有力工具。其中，（杂）芳基和烷基羧酸衍生物（例如酯、酸酐、酰胺和芳酰卤）与二硼化合物作为硼化试剂的脱羰硼化反应是研究最广泛的反应之一。羧酸衍生物对低价金属物质的氧化加成或单电子转移氧化还原过程，促进了脱羰官能化反应。相比之下，羧酸的氧化还原反应性没有那么强。

      本篇文献作者中科院福建物质结构研究所苏伟平教授课题组致力于金属催化脱羧交叉偶联反应的研究，他们设想寻求（杂）芳基羧酸的新活化模式，希望为底物范围受限问题提供解决方案并发现新型脱羧功能化反应。由于对硼催化羧酸亲电反应的研究表明，硼催化剂对羧酸的亲电活化归因于酰氧基硼中间体的形成，B-O 路易斯酸碱相互作用有利于活化芳醚、苯酚和烯丙醇中的C-O键，从而氧化加成到低价金属催化剂物种。因此，作者提出设想：硼(sp2)化合物激活(杂)芳基羧酸通过形成酰氧基硼物种，将它们的C(酰基)-O键氧化加成到低价金属催化剂上，这将触发脱羰和随后的偶联。

图1

本篇文献证明了这种假设（图1），即硼促进羧酸活化模式，它报道了Ni 催化（杂）芳基羧酸与双（儿茶酚）二硼（B₂cat₂）的直接脱羰硼化反应。其关键在于使用B₂cat₂作为一种合适的二硼试剂，它不仅可以作为硼酸化试剂/偶联剂，也可作为（杂）芳基羧酸的活化剂。

在Ni催化体系下，作者开始考察了结构类似的双膦配体，选择了一些之前在镍催化的苯甲酸衍生物的脱羰交叉偶联反应中具有促进作用的配体，但反应效果不如的dcpym（图2）。将B₂cat₂换位B₂pin₂后就无法得到目标产物。接着是添加剂，溶剂及温度的考察。

图2

接着作者对底物普适性进行了考察（图3）。考察发现，该反应的官能团兼容性非常广泛，供电基，吸电基，带有活泼氢的羟基官能团以及羰基，酯基，酰胺等都能兼容并且反应的化学选择性也很优秀。另外，对于杂芳环的底物，作者也做了许多例子，效果较好。

图3

随后，作者做了相关的机理实验。通过于之前报道的核磁硼谱对照，初步验证了酰氧基硼中间体，使用B₂pin₂作为双硼试剂时，则无法得到酰氧基硼中间体。同时通过GC检测到了H₂和CO生成。

图4

为了深入探究机理，作者对反应进行了DFT计算，计算说明了生成酰氧基硼物种同时生成了HBcat，其再与另一分子羧酸反应生成酰氧基硼和氢气，使得能垒降低。接着计算了Ni（0）对酰基氧硼物种的C-O键的氧化加成过程（图5）。后续的计算证明了转金属化以及还原消除部分的能垒（图6）。

图5

图6

最后作者提出了如下催化循环（图7）。包括零价Ni对酰氧基硼C-O键的氧化加成，通过与二硼试剂转金属化得到酰基Ni硼中间体，再经过脱羰和还原消除（TS7）得到产物和零价Ni。

图7

总结：该反应实现了（杂）芳基羧酸直接脱羰硼化，包括通常反应性较差的非邻位取代的羧酸。该方法对羧基具有良好的化学选择性。B₂cat₂二硼试剂不仅可以作为硼化试剂，还可以激活羧酸形成芳酰氧基硼，用于氧化加成到Ni(0)上。

文章链接：DOI: 10.1002/anie.202106356