試劑盒能有這些優點，關鍵在於實驗步驟、試劑以及材料的模組化和標準化。生命科學領域非常常見的質粒提取試劑盒（上圖），就是個很好的例子，實驗的核心操作就是離心——洗脫、淋洗都是透過離心的方式。讀到這裡，大家有沒有想過有機合成中能不能也用上試劑盒呢？
近日，美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的Martin D. Burke教授和Daniel J. Blair教授聯合發表了一種溫和且簡單的方法來製備MIDA硼酸酯。作者不僅優化了反應條件，使底物適用範圍更廣，而且創造性地開發了MIDA硼酸酯試劑盒，並將該試劑盒應用在MIDA硼酸酯的製備與分離純化中。相關結果發表在Organic Letters 上，並被選為當期封面。
提到Burke教授，不少同學可能還記得他數年前一項發在Science 封面上的工作，他們利用MIDA硼酸酯迭代偶聯技術使小分子合成自動化成為可能（Science, 2015, 347, 1221-1226, 點選檢視詳細）。與硼酸相比（圖1），MIDA硼酸酯活性較低，因此在偶聯反應中能夠保持鈍化、不參與反應，故可作為硼酸的保護基。當在鹼性條件下脫除MIDA後，它又以硼酸形式存在，且能和其他片段進行偶聯。目前，合成MIDA硼酸酯的方法是將硼酸和MIDA在高溫下進行脫水縮合，利用油水分離器將水蒸出，從而推動平衡向右移動（圖2），但是該方法的不足之處在於無法有效合成一些對酸敏感或高溫易分解的硼酸。在先前的研究中，作者發現MIDA酸酐（1）可以用來合成MIDA硼酸酯，這是因為它既可以作為反應物和硼酸絡合，又能起到脫水劑的作用，促進硼酸向MIDA硼酸酯的轉化，而且反應過程中唯一的副產物是MIDA酸酐吸水後生成的MIDA，後者在合適的不良溶劑中會以沉澱的形式析出，從而減弱了酸性條件下硼酸分解的可能性。這樣的反應設計使MIDA硼酸酯的合成條件溫和、操作簡單。
在此基礎上，作者對反應條件進行了探索（圖3），發現滷代芳基硼酸2和3當量MIDA酸酐在1,4-二氧六環為溶劑的條件下於70 ℃反應24 h，能以極好（> 95%）的收率得到相應的MIDA硼酸酯3。事實上，在相同的反應條件下反應3 h就能得到同樣的收率（> 95%）。降低MIDA酸酐的當量（2當量），收率略微下降（90%)。另外，該反應在室溫下也能夠順利進行，只不過需要延長反應時間才能保證良好的收率（48 h, 66%）。其它的極性溶劑（如DMSO、DMF、MeCN、THF）均能促進底物的有效轉化。值得注意的是，反應生成的1當量MIDA在1,4-二氧六環中不溶，因此對酸敏感的硼酸可選1,4-二氧六環作為溶劑，以此來降低酸的副作用。
接著，作者開始了底物普適性的考察（圖4），主要針對的是之前反應條件下（條件A：高溫下MIDA作為反應物，使用油水分離裝置除水）不相容的底物。為此，作者做了對照試驗，發現極易脫硼的五氟苯基硼酸4在MIDA酸酐的作用（條件B）下能以81%的收率得到目標產物，而在條件A下則沒有得到目標產物，並且還伴隨著五氟苯基硼酸4的分解。儘管雜環硼酸（5-7）易於去硼烷化，但是在條件B下都能以良好的收率（61-75%）完成轉化。值得注意的是，MIDA絡合的乙炔基硼酸酯8同樣能透過條件B合成得到，而在條件A下則無法實現這一轉化。由於乙炔基硼酸不夠穩定，因此作者決定現制現用：即乙炔基格式試劑先進攻三甲基硼酸酯，緊接著水解得到硼酸，隨後MIDA酸酐直接和該反應液在條件B下進行反應，最後以80%的收率得到相應的MIDA硼酸酯8。
透過如上介紹，我們瞭解到MIDA硼酸酯的製備已經能透過更溫和的方式實現，此前方法的不足也在一定程度上得到完善。那麼之前強調的關鍵詞“試劑盒”在哪裡呢？它是怎麼用於有機合成中並完成產物純化的呢？別急，先把作者設計的試劑盒工作原理展示下（圖5）。此前MIDA硼酸酯的分離純化主要透過柱層析或重結晶進行的，而使用試劑盒時，它的具體操作步驟如下（圖5）：待硼酸2和MIDA酸酐1在反應瓶中完成反應後，先向離心柱中加入正己烷/乙醚（1:1），隨後倒入反應液，接著開始離心，然後去除淋洗液。離心的過程既能夠除去反應體系中的溶劑和部分雜質，又能使MIDA硼酸酯吸附或沉降在離心管內的矽膠柱上。之後，用乙醚洗脫離心柱三次，目的是徹底除去過量的MIDA酸酐和殘留的硼酸。最後，加入含有1%甲醇的丙酮洗脫液進行離心，使MIDA硼酸酯從矽膠柱上解離下來。將該洗脫液用正己烷稀釋，待MIDA硼酸酯析出後，再進行一次離心，並將上層清液吸出，在空氣中過夜乾燥後就能以93%的收率得到純淨的MIDA硼酸酯3。
基於十分簡便的反應條件（圖4，條件B）以及新的提純方法（圖5），作者設計了“MIDA硼酸酯試劑盒”，並用它合成了一系列MIDA硼酸酯（圖6），包括芳基（3、9-14）、烷基（15、16）和雜環（5、6、17-25）MIDA硼酸酯。特別是化合物3和19還能以克級規模合成MIDA硼酸酯。
總結
Martin Burke教授和Daniel Blair教授發展了一種溫和且簡單的合成MIDA硼酸酯的方法，不僅拓展了硼酸的範圍，還能輕易地將硼酸轉化為對應的MIDA硼酸酯。另外，作者在文中也提出利用試劑盒純化MIDA硼酸酯，只需涉及到溶劑轉移和離心這兩步操作。它不同於一般的有機反應後處理，不需要淬滅、柱層析、旋蒸等相對專業的操作，這樣一來，對於非有機合成專業的操作者來說就相當友好，便於其他領域的研究者使用。
A Mild Method for Making MIDA Boronates
Aidan M. Kelly, Peng-Jui Chen, Jenna Klubnick, Daniel J. Blair, Martin D. Burke
Org. Lett., 2020, 22, 9408–9414, DOI: 10.1021/acs.orglett.0c02449
參考文獻：
[1]. Tetrahedron, 2014, 70, 9125-9131.