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醇类化合物是药品、香料、化妆品等工业产品的重要原料之一，而具有不稳定三元环骨架的环氧烷烃理论上是制备醇类化合物较为理想的前体。具有非对称结构的环氧烷烃由于开环位置的差异在开环后通常会得到两种醇：支化型醇和直线型醇，两种醇的比例则取决于还原剂的类型。经过几十年的研究，科学家们发现环氧烷烃C-O键断裂所得醇的种类与金属烷氧中间体的稳定性有关。当使用过渡金属作为催化剂时，通常需要高温、高压H2，而且反应选择性差而且往往还伴随着寡聚物和不饱和碳氢化合物等副产物的生成。使用过渡金属硼氢化反应时，则主要制备出直线型醇。因此，开发高活性、高选择性制备两种不同种类型醇的催化剂是摆在研究者们面前的一道难题。
近日，沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学催化中心Luigi
Cavallo和Magnus Rueping教授合作，实现了镁诱导的环氧烷烃C-O键断裂开环硼氢化反应，以高产率和选择性的制备出二级和四级醇。相关工作发表在J.
Am. Chem. Soc.上（DOI: 10.1021/jacs.0c05917）。
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（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）
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作者利用氧化苯乙烯（SO）的硼氢化过程为模型反应进行探索。他们发现，当使用MgBu2作为催化剂时，催化剂的负载量对醇的选择性没有影响，大部分得到的都是支化型醇。当反应温度由50 ℃降至40 ℃时，产品选择性由80:20提升至84:16；当反应溶剂由甲苯改为四氢呋喃时，反应具有最好的选择性，支化型醇:直线型醇=89:11。尤为重要的是，当反应不加入溶剂，本体条件下反应时，支化型醇的比例相对较低，仅为66%。接下来，作者利用优化的反应条件进行了底物拓展。多种单取代、二取代环氧烷烃乃至内消旋环氧烷烃参与反应都具有优良的产率和选择性。当使用芳香族环氧烷烃时，尽管芳香取代基具有一定的吸电子性，产物同样具有优异的选择性。当使用脂肪族环氧烷烃时，可以以较高产率和选择性得到四级醇。位阻效应和电子效应对该反应的影响均较为微弱。当使用手性环氧烷烃为反应底物时，产物的ee值不会发生改变，这在手性药物合成中具有重要的意义。
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（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）
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（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）
而且，作者还发现对于环张力较小的四元环底物，该反应依旧具有优异的选择性和产率。当使用含脂肪取代基的单取代环氧丁烷时，可以高产率和选择性地制备出支化型醇。当取代基位于2位时，尽管反应产率有所降低，但仍然可以高选择性地制备出支化型醇。
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（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）
同时，镁催化剂的种类对反应有很大影响。当使用Mg(NTf2)2作为催化剂催化硼氢化反应时，主要得到的是直线型醇。
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（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）
🔚 研究结论
研究者们开发出镁诱导的环氧烷烃C-O键断裂开环硼氢化反应，当使用MgBu2作为催化剂时，可以高产率和选择性地制备出支化型醇；当使用Mg(NTf2)2作为催化剂则主要得到直线型醇。
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