醛酮化合物广泛存在于生物体中，是一类可以大量获得的有机分子来源。通过醛酮的催化硼氢化反应，可以方便地在这些分子中引入硼酸酯基团，是合成有机硼酸酯化合物的一个常用手段。作为一个基础有机反应，硼烷与烯烃或炔烃的硼氢化-氧化反应是每一本有机化学教科书上必有的内容。但是对于醛酮类化合物，使用硼烷络合物时，硼氢化反应的产率不高，立体选择性、位置选择性和官能团选择性也受限。因此在实验制备中，常以有机硼烷类衍生物（如HBpin、HBcat等）来作为硼源。然而这些含氧硼烷原料的反应活性不及母体硼烷，在与醛、酮等发生硼氢化反应时需要加入催化剂。

上个世纪90年代开始，一系列过渡金属络合物就开始被用于催化醛酮的硼氢化反应中。近几年，一些主族化合物催化硼氢化反应也相继被报道，提出了许多种催化反应的机理。根据在催化循环中催化剂先与哪个底物作用，这些机理主要可分为以下几类：（1）活化H-B键类，如Ru、Cu、Fe等；（2）活化C=O双键类，如Al、P、Ge等；（3）静电催化剂。

部分已报道的硼氢化反应催化剂

在合成目标产物的过程中，成本是一个需要考虑的关键问题。“锂、硼、碳、氮、氧、氟、钠、镁、铝、硅、磷、锗、锡、钾、钙、钪、钛、镱、钒、锰、铁、铜、锗、钼、钌、镧……”给合成过程一点时间，它可以问你要一整个元素周期表。那么当使用硼氢化反应来制备中间体时，如何在这么多的催化剂中，找出来一个自己手头有的、成本低的催化剂呢？

我们知道，三配位硼(III)化合物的硼中心，是一个经典的路易斯酸，有一个空的p 轨道可以被亲核性的路易斯碱配位。以HBpin为例，通过理论计算可以发现，当一系列路易斯碱配位到硼中心上以后，硼-氢键的键能变弱，氢的电负性显著增强，更容易加成到碳氧双键上。

硼氢化合物与路易斯碱的配位

受此启发，厦门大学赵玉芬院士课题组发现实验室常用到的Brønsted碱，比如氢化钠、叔丁醇钾和氢氧化钠，都可以很高效率地催化苯甲醛与HBpin的硼氢化反应。此外，一些Lewis碱，如氮杂环卡宾（NHC），也可以很好地催化这一反应。由于氢氧化钠在常用有机溶剂中溶解性并不好，为了提高反应活性，改采粉末状的氢氧化钠时，原位NMR跟踪可以发现，室温下加入1 mol%的粉末氢氧化钠就可以几乎定量生成对应的硼氢化产物。

苯甲醛硼氢化反应条件的筛选

在此条件下，芳香类或者非芳香类的底物都可以很高的产率发生硼氢化反应。对于各种酮类底物及亚胺，在将氢氧化钠的用量增加到5 mol%以后，也可以得到很高的硼氢化反应产率。而对于同样含有不饱和键的端炔或端烯与HBpin的反应，在加入8 mol%的氢氧化钠并加热至100摄氏度时，也可以得到相应的硼氢化反应产物。

醛酮底物的硼氢化反应

在该反应机理的研究中，作者尝试了HBpin与粉末氢氧化钠的反应，但是得到的产物溶解性很差，难以鉴定其结构。改采另一种硼氢底物9-BBN时，则可分离得到中间体7a。通过X-ray单晶衍射及NMR表征，7a为一含有BH2基团的9-BBN氢化物。同时，实验也表明，7a可以很好地催化这一硼氢化反应。基于以上实验结果，作者提出了一个以7a为活性催化中心的硼氢化反应机理，并通过理论计算加以验证。至此，作者开发出一类通用、高效的碱催化的醛酮硼氢化反应，并对其机理进行了研究。这一工作近期发表在Green Chemistry 上。

9-BBN dimer与NaOH的反应

相信用这一思路，你也可以找到适合自己底物的那个便宜又好用的“碱”。