ปฏิกิริยาไฮโดรโบเรชัน-ออกซิเดชัน เป็น ปฏิกิริยาไฮเดรชันสองขั้นตอนที่เปลี่ยนแอลคีนให้เป็นแอลกอฮอล์^{[ 1 ]}กระบวนการนี้ส่งผลให้เกิดการเติมแบบซินของไฮโดรเจนและหมู่ไฮดรอกซิล ในตำแหน่งที่ เคยมีพันธะคู่ ปฏิกิริยาไฮโดรโบเร ชัน -ออกซิเดชันเป็นปฏิกิริยา แอนติ-มาร์คอฟนิคอฟโดยหมู่ไฮดรอกซิลจะเกาะติดกับคาร์บอนที่มีการแทนที่น้อยกว่า ดังนั้นปฏิกิริยานี้จึงให้ ทางเลือกทาง เคมีเชิงสเตอริโอที่เฉพาะเจาะจงและเสริมกัน มากกว่า ปฏิกิริยาไฮเดรชันอื่นๆ เช่น การเติม ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยกรดและ กระบวนการ ออกซีเมอร์คิวเรชัน-รีดักชันปฏิกิริยานี้ได้รับการรายงานครั้งแรกโดยเฮอร์เบิร์ต ซี. บราวน์ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 ^{[ 2 ]}และได้รับการยอมรับในการที่เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 1979

รูปแบบทั่วไปของปฏิกิริยามีดังนี้:

เตตระไฮโดรฟิวแรน (THF) เป็นตัวทำละลาย ต้นแบบ ที่ใช้ในกระบวนการไฮโดรโบเรชัน

ในขั้นตอนแรกโบเรน (BH₃ จะเข้าทำปฏิกิริยากับพันธะคู่โดยถ่ายโอนอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมไปยังคาร์บอนที่อยู่ติดกับอะตอมที่เชื่อมต่อกับโบรอน ปฏิกิริยาไฮโดร โบเรชันนี้จะทำซ้ำอีกสองครั้ง โดยทำปฏิกิริยากับพันธะ B–H ​​แต่ละพันธะอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ได้แอลคีนสามตัวเข้าทำปฏิกิริยากับ BH₃ แต่ละตัวตอนไฮโดรโบเรชันเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นพร้อมกัน เนื่องจากไม่มีคาร์โบแคตไอออนเกิดขึ้น ซึ่งหมายความว่าไม่มีการจัดเรียงตัวใหม่เกิดขึ้น ไตรอัลคิลโบเรนที่ได้จะถูกบำบัดด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในขั้นตอนที่สอง กระบวนการนี้จะแทนที่พันธะ BC ด้วยพันธะ HO-C สารรีเอเจนต์โบรอนจะถูกเปลี่ยนเป็นกรดบอริกปฏิกิริยานี้ได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยHC Brownในปี 1957 สำหรับการเปลี่ยน1-เฮกซีน เป็น1-เฮกซานอล^{[ 3 ]}

เมื่อทราบว่ากลุ่มที่มีโบรอนจะถูกแทนที่ด้วยกลุ่มไฮดรอกซิล จะเห็นได้ว่าขั้นตอนไฮโดรโบเรชันเริ่มต้นเป็นตัวกำหนดการเลือกตำแหน่ง ไฮโดรโบเรชันดำเนินไปใน ลักษณะ แอนตี้-มาร์คอฟนิคอฟลำดับปฏิกิริยายังมีความเฉพาะเจาะจงทางสเตอริโอ ด้วย ทำให้เกิดการเติมแบบซิน (บนด้านเดียวกันของแอลคีน): ไฮโดรโบเรชันมีความเลือกแบบซิน และการออกซิเดชันจะแทนที่โบรอนด้วยไฮดรอกซิลที่มีตำแหน่งทางเรขาคณิตเดียวกัน ดังนั้น 1-เมทิลไซโคลเพนทีนจึงทำปฏิกิริยากับไดโบเรนเป็นหลักเพื่อให้ได้ทรานส์ -1-ไฮดรอกซี-2-เมทิลไซโคลเพนทีน^{[ 4 ]} —H และ OH ที่เพิ่มเข้ามาใหม่จะอยู่แบบซิสต่อกัน

จนกว่าไฮโดรเจนทั้งหมดที่ติดอยู่กับโบรอนจะถูกถ่ายโอนออกไป หมู่โบรอน BH₂ ยังคงเพิ่มเข้าไปในแอลคีนมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งหมายความว่าไฮโดรโบเรน 1 โมลจะทำปฏิกิริยากับแอลคีน 3 โมล นอกจากนี้ ไฮโดรโบเรนไม่จำเป็นต้องมีไฮโดรเจนมากกว่าหนึ่งอะตอม ตัวอย่างเช่น รีเอเจนต์ประเภท R₂BH ใช้กันทั่วไป โดยที่ R สามารถแทนส่วนที่เหลือของโมเลกุลได้ รีเอเจนต์ไฮโดรโบเรชันที่ดัดแปลงแล้วเหล่านี้ ได้แก่9-BBN , แคทเทคอลโบเรนและไดไซอะมิลโบ เร น อย่างไรก็ตาม รีเอเจนต์ไฮโดรโบเรชันที่ดัดแปลงแล้วเหล่านี้จะดำเนินไปถึงแค่ขั้นโมโนแอลคิลโบเรนเท่านั้น เนื่องจากมีพันธะ BH เพียงพันธะเดียว

ในขั้นตอนที่สองของลำดับปฏิกิริยา แอนไอออน ไฮโดรเปอร์ออกไซด์ที่ เป็นนิวคลีโอฟิลิก จะเข้าโจมตีอะตอมของโบรอน การเคลื่อนย้ายของหมู่แอลคิลไปยังออกซิเจนจะให้แอลคิลโบเรนโดยคงสภาพสเตอริโอเคมีไว้ (ในความเป็นจริง ปฏิกิริยาเกิดขึ้นผ่านทางไตรแอลคิลโบเรต B(OR) มากกว่าโมโนแอลคิลโบรินิกเอสเทอร์ BH OR)

อะตอม 'H' ในปฏิกิริยามาจาก B₂H₆ 'O' มาจากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂ ที่อะตอม ' H ' ที่ติดอยู่กับ O มาจากตัวทำละลาย (ดูกลไก)

ปฏิกิริยาไฮโดรโบเรชันยังเกิดขึ้นกับอัลไคน์ด้วย โดยรูปแบบการทำงานจะเป็นแบบซินและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยารองจะเป็นอัลดีไฮด์จากอัลไคน์ปลาย และคีโตนจากอัลไคน์ภายใน เพื่อป้องกันการเกิดไฮโดรโบเรชันข้ามพันธะไพทั้งสองจะใช้ โบเรนที่มีขนาดใหญ่ เช่น ไดไซมิล (ได-เซค-ไอโซ-อะมิล) โบเรน^{[ 5 ]}

การใช้สารออกซิไดซ์อื่นๆ แทนไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อาจทำให้เกิดผลิตภัณฑ์คาร์บอนิลแทนที่จะเป็นแอลกอฮอล์จากแอลคีนN-เมทิลมอร์โฟลีน N-ออกไซด์ที่มีเตตระโพรพิลแอมโมเนียมเพอร์รูทีเนตเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะเปลี่ยนแอลคิลโบเรนให้เป็นคาร์บอนิล ดังนั้นจึงได้ผลิตภัณฑ์คีโตนหรือแอลดีไฮด์ขึ้นอยู่กับหมู่ฟังก์ชันอื่นๆ ที่ติดอยู่กับคาร์บอนนั้นในแอลคีนเดิม^{[ 6 ]}ไดโครเมตต่างๆหรือ สารรี เอเจนต์โครเมียม (VI) ที่เกี่ยวข้องก็ให้คีโตนเช่นกัน แต่จะให้กรดคาร์บอกซิลิกแทนที่จะเป็นแอลดีไฮด์สำหรับแอลคีนปลาย^{[ 7 ]}

นอกเหนือจากโบเรนแล้ว การออกซิเดชันของไซเลนและไดไซเลนยังสามารถให้หมู่ไฮดรอกซี ได้อีก ด้วย ความแตกต่างที่สำคัญคือ ในขณะที่หมู่ไซลิล เช่น หมู่ฟีนิลไดเมทิลไซลิล จะถูกแปลงเป็นหมู่ไฮดรอกซีหลังจากได้รับการบำบัดด้วยกรดหรืออิเล็กโทรไฟล์ อื่นๆ ตามด้วยการออกซิเดชันด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ หมู่ไดไซลานิลจะถูกแปลงหลังจากได้ รับการบำบัด ด้วย TBAFตามด้วยการออกซิเดชันด้วยเปอร์ออกไซด์ ซึ่งทำให้สามารถออกซิเดชันแบบเลือกเฉพาะหมู่ใดหมู่หนึ่งได้^{[ 8 ]}

• เว็บไซต์ Organic Chemistry Portal. ปฏิกิริยาไฮโดรโบเรชัน (รวมถึงเอกสารทางวิชาการล่าสุด). https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/brown-hydroboration.shtm