Science：鎳催化氫化偶聯實現多種胺的簡易制備

一、【導讀】

在過去的一個世紀里，胺的商業生產不斷增長。預計在未來十年內，全球胺市場將以每年約8%的速度增長。目前胺廣泛用于消費品、高級化學品、藥品、農用化學品和聚合物的制造，如大多數農用化學品和大多數暢銷藥物中都含有胺部分，這些部分通常在其作用方式中發揮關鍵作用。

對胺需求的提升使得必須采用更經濟和可持續的方法來改進其合成方法。目前，腈類和硝基芳烴的催化加氫反應主要用于制備脂肪族伯胺和芳香族伯胺，而羰基化合物的還原胺化反應、醇的胺化反應，用胺取代鹵代化合物，以及烯烴的加氫胺化主要用于制造仲胺和叔胺。在所有已知的方法中，腈的催化氫化是生產芐基伯胺和脂肪族伯胺的一種經濟且原子經濟的工業工藝，如尼龍、高性能塑料、表面活性劑、乳化劑和生物活性分子的批量工業生產中起著關鍵作用。許多芳香族、雜環和脂肪族腈很容易獲得并以商業規模生產。此外，已從陸地和海洋來源中分離出100多種天然存在的腈。因此，腈的直接催化加氫制備伯胺在學術和工業合成中一直備受關注。相比之下，由于選擇性較低，通過交叉偶聯從腈中合成各種仲胺和叔胺，包括N-甲胺，是一項極具挑戰性的工作。

二、【成果掠影】

近日，德國萊布尼茨催化研究所Rajenahally V. Jagadeesh教授、Matthias Beller教授等人報道了一種均相鎳催化劑，用于系列芳香族、雜芳香族和脂肪族腈與伯胺和仲胺或氨的氫化交叉偶聯反應。這一一般氫化方案通過直接和高選擇性地合成超過230種功能化和結構多樣的胺（包括藥物分子和手性分子），以及¹⁵N同位素標記應用。相關研究成果以題為“Nickel-catalyzed hydrogenative coupling of nitriles and amines for general amine synthesis”發表在知名期刊Science上。

三、【核心創新點】

1、制備了一直鎳均相催化劑，可以將一系列芳族、雜芳族和脂肪族腈與伯胺和仲胺或氨進行氫化交叉偶聯。

2、氫化偶聯方法直接和高選擇性合成 > 230種功能化和結構多樣的胺。

四、【數據概覽】

圖1 腈與各級胺催化還原交叉偶聯反應 ? 2022 AAAS

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圖2 不同金屬-膦配體用于4-甲基苯腈和4-茴香胺的氫化偶聯及催化效率 ? 2022 AAAS

圖3 鎳催化腈與胺氫化交叉偶聯制備仲胺和叔胺 ? 2022 AAAS

圖4 鎳催化的腈與N-甲胺以及氨的氫化交叉偶聯反應 ? 2022 AAAS

圖5 手性胺以及目標藥物分子的合成 ? 2022 AAAS

圖6 生物活性腈和胺的后期功能化 ? 2022 AAAS

五、【成果啟示】

均相鎳-triphos催化劑體系允許各種腈和胺或氨在氫氣存在的情況下進行氫化交叉偶聯，以制備功能化和結構多樣的芳香族、雜環和脂肪族伯胺、仲胺和叔胺，包括N-甲基化產物。根據這一合成方案，腈是制備包括藥物在內的廣譜有價胺的有吸引力的起始材料。此外，本方法可以用于生命科學分子的有效后期功能化。然而目前該方法存在一定的局限性，如較少的親核胺底物以及官能團，如醛、酮、炔和硝基等。

文獻鏈接：Nickel-catalyzed hydrogenative coupling of nitriles and amines for general amine synthesis (Science 2022, 376, 1433-1441)

本文由賽恩斯供稿。