Science：镍催化氢化偶联实现多种胺的简易制备

一、【导读】

在过去的一个世纪里，胺的商业生产不断增长。预计在未来十年内，全球胺市场将以每年约8%的速度增长。目前胺广泛用于消费品、高级化学品、药品、农用化学品和聚合物的制造，如大多数农用化学品和大多数畅销药物中都含有胺部分，这些部分通常在其作用方式中发挥关键作用。

对胺需求的提升使得必须采用更经济和可持续的方法来改进其合成方法。目前，腈类和硝基芳烃的催化加氢反应主要用于制备脂肪族伯胺和芳香族伯胺，而羰基化合物的还原胺化反应、醇的胺化反应，用胺取代卤代化合物，以及烯烃的加氢胺化主要用于制造仲胺和叔胺。在所有已知的方法中，腈的催化氢化是生产苄基伯胺和脂肪族伯胺的一种经济且原子经济的工业工艺，如尼龙、高性能塑料、表面活性剂、乳化剂和生物活性分子的批量工业生产中起着关键作用。许多芳香族、杂环和脂肪族腈很容易获得并以商业规模生产。此外，已从陆地和海洋来源中分离出100多种天然存在的腈。因此，腈的直接催化加氢制备伯胺在学术和工业合成中一直备受关注。相比之下，由于选择性较低，通过交叉偶联从腈中合成各种仲胺和叔胺，包括N-甲胺，是一项极具挑战性的工作。

二、【成果掠影】

近日，德国莱布尼茨催化研究所Rajenahally V. Jagadeesh教授、Matthias Beller教授等人报道了一种均相镍催化剂，用于系列芳香族、杂芳香族和脂肪族腈与伯胺和仲胺或氨的氢化交叉偶联反应。这一一般氢化方案通过直接和高选择性地合成超过230种功能化和结构多样的胺（包括药物分子和手性分子），以及¹⁵N同位素标记应用。相关研究成果以题为“Nickel-catalyzed hydrogenative coupling of nitriles and amines for general amine synthesis”发表在知名期刊Science上。

三、【核心创新点】

1、制备了一直镍均相催化剂，可以将一系列芳族、杂芳族和脂肪族腈与伯胺和仲胺或氨进行氢化交叉偶联。

2、氢化偶联方法直接和高选择性合成 > 230种功能化和结构多样的胺。

四、【数据概览】

图1 腈与各级胺催化还原交叉偶联反应 © 2022 AAAS

图2 不同金属-膦配体用于4-甲基苯腈和4-茴香胺的氢化偶联及催化效率 © 2022 AAAS

图3 镍催化腈与胺氢化交叉偶联制备仲胺和叔胺 © 2022 AAAS

图4 镍催化的腈与N-甲胺以及氨的氢化交叉偶联反应 © 2022 AAAS

图5 手性胺以及目标药物分子的合成 © 2022 AAAS

图6 生物活性腈和胺的后期功能化 © 2022 AAAS

五、【成果启示】

均相镍-triphos催化剂体系允许各种腈和胺或氨在氢气存在的情况下进行氢化交叉偶联，以制备功能化和结构多样的芳香族、杂环和脂肪族伯胺、仲胺和叔胺，包括N-甲基化产物。根据这一合成方案，腈是制备包括药物在内的广谱有价胺的有吸引力的起始材料。此外，本方法可以用于生命科学分子的有效后期功能化。然而目前该方法存在一定的局限性，如较少的亲核胺底物以及官能团，如醛、酮、炔和硝基等。

文献链接：Nickel-catalyzed hydrogenative coupling of nitriles and amines for general amine synthesis (Science 2022, 376, 1433-1441)

本文由赛恩斯供稿。