在有机电子、功能材料和药物分子合成领域中，芳香多环化合物（polyaromatic compounds）因其高度共轭的结构特性和优异的电子性能而被广泛关注。构建这些芳环结构的关键步骤之一，是通过交叉偶联反应来实现碳-碳键或碳-硼键的构筑，其中Suzuki–Miyaura偶联反应被广泛应用。然而，要获得具有高度区域选择性的芳香硼酸衍生物，仍存在两个核心难题：一方面，传统方法需要事先引入卤素或导向基，增加了反应步骤并降低了原子经济性；另一方面，对于芳香多环化合物，尤其是那些含有多个无差别C–H键的底物，如何选择性地在特定位点进行C–H硼化仍缺乏有效手段。

以Ir催化的不定向C–H硼化为例，虽然该方法在单一芳环系统中展现出良好的可控性，但面对具有多个立体无偏C–H键的多环体系时，其选择性严重下降。此前的研究曾尝试通过导向基策略、Lewis酸协同催化以及电子效应引导等方式来提高区域选择性，但均面临底物适用范围狭窄、反应条件苛刻或转化率不高等问题。因此，开发一种既不依赖共价导向基，又能精准控制硼化位置的新策略，成为C–H官能团化研究中的迫切需求。

在此背景下，作者团队提出了一种创新性的“金属-芳烃π配位增强策略”，即通过Cr(CO)₃单元与芳环形成稳定的η⁶-芳烃络合物，通过金属π相互作用调控芳环电子结构，从而实现对C–H活化的区域性引导。该策略不仅避开了传统导向基策略的繁复操作，还在提升反应选择性、适用底物广泛性和温和反应条件等方面展现出显著优势。

图片来源：JACS

本研究开发了一种高效、选择性强、底物适用范围广泛的芳香多环C–H硼化新方法。（图1）核心思想是利用Cr(CO)₃作为“非共价电子操控装置”，通过金属-芳烃π配位作用显著降低特定芳环C–H键的氧化加成能垒，从而实现在多环体系中精准引导C–H硼化。

研究首先以(η⁶-1,2-二甲氧基苯)Cr(CO)₃为模型底物，使用Ir(cod)OMe₂和t-Bubipy配体为催化体系，探索了不同溶剂、配体及温度条件下的反应活性和产率，最终确定了以THF为溶剂、30°C反应2小时即可在高产率下获得目标硼化产物的最优体系。值得注意的是，在与未配位芳环进行竞争反应时，π配位芳环的反应速率提高了两个数量级，充分验证了Cr(CO)₃配位对于芳环C–H键活化的显著促进作用。

随后，研究系统考察了1,2-、1,3-、1,4-取代芳烃及多取代体系在该催化体系下的C–H硼化选择性与产率，发现无论是电子给体、受体取代基，还是融合环体系，该方法均能实现高选择性硼化，产率范围为72%–98%。

更具突破性的是，研究将该策略拓展至具有3~5个芳香环的复杂多芳环体系中，在仅有一个芳环与Cr(CO)₃配位的情况下，C–H硼化反应依旧可以精准发生在该配位芳环之上，显著避开非配位芳环上的无差别硼化，为构建精确功能化多芳香体系提供了有力工具。

图片来源：JACS

本研究通过引入Cr(CO)₃金属π配位单元，建立了一个全新的芳香C–H硼化区域选择性调控平台，不仅有效破解了传统不定向C–H官能团化在芳香多环体系中面临的选择性瓶颈，也在以下几个方面展现出重要意义。

首先，从机制上看，该策略无需依赖共价导向基，而是通过金属-芳烃π非共价相互作用引导反应路径，不仅大幅提升反应选择性，还显著简化了前后处理步骤，提高了整体原子经济性和合成效率。其次，该方法展现出广泛的底物兼容性，不仅适用于各种取代芳烃，还能扩展至多环结构、杂环系统等复杂有机分子，为后续药物分子修饰与有机材料功能化提供了多样可能。此外，作者通过DFT计算清晰揭示了Cr(CO)₃单元降低C–H活化能垒、增强π复合芳环电子贫性从而促使Ir络合物优先活化其C–H键的机制，为后续金属-π相互作用调控C–H活化提供了理论支持。

更值得期待的是，该策略的成功将推动C–H官能团化研究迈入“非共价可调控导向”新时代，为构建区域可控、高效合成路径的多芳环功能分子开辟出一条全新的研究通路。

图片来源：JACS

标题：Selective C−H Borylation of Polyaromatic Compounds Enabled by Metal-Arene π‑Complexation

作者：Anup Mandal,^∥Clemens Maurer,^∥Christoph Plett, Kavin Raj Kumar Chandramohan, Ruben Fleischer, Gregor Schnakenburg, Stefan Grimme, and Ala Bunescu*

链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c00774