顆粒在線訊：發(fā)展溫和條件下胺類化合物的高效合成方法是催化與合成領(lǐng)域的研究課題。酰胺廣泛存在于自然界，且通過(guò)化學(xué)合成方法可制得，酰胺還原是制備胺類化合物直接的方法之一。然而，酰胺還原到胺需要選擇性斷裂C=O鍵，因而該反應(yīng)具有一定的挑戰(zhàn)性。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員吳立朋團(tuán)隊(duì)使用前過(guò)渡金屬鋯氫催化劑，實(shí)現(xiàn)了室溫條件下各級(jí)酰胺選擇性硼氫化制備胺類化合物。

　　研究使用一種簡(jiǎn)單的Zr-H催化劑，在室溫條件下實(shí)現(xiàn)了酰胺選擇性硼氫化反應(yīng)制備胺類化合物，包括具有挑戰(zhàn)性的一級(jí)酰胺的還原。該催化體系對(duì)其他可還原的官能團(tuán)具有高度耐受性，如腈基、硝基以及更活潑的羧酸酯、烯烴和炔烴；適用于各種生物和藥物衍生胺的合成。對(duì)照實(shí)驗(yàn)和交叉偶聯(lián)反應(yīng)、NMR、原位紅外以及密度泛函理論（DFT）理論計(jì)算揭示了酰胺碳氮鍵斷裂-重組的反應(yīng)途徑。

　　為剖析反應(yīng)機(jī)理，研究運(yùn)用原位紅外檢測(cè)技術(shù)，監(jiān)測(cè)Zr-H催化的N,N-二甲基苯甲酰胺和HBpin的反應(yīng)。研究在紅外譜圖中發(fā)現(xiàn)，酰胺的碳氧雙鍵和HBpin的硼氫鍵由于伸縮震動(dòng)分別在1643cm-1和1342cm-1，具有特征峰。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，酰胺底物和HBpin減少，并出現(xiàn)產(chǎn)物N,N-二甲基芐胺的特征峰（圖1a）。在整個(gè)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)任何可能是中間體的特征峰，研究開展原位核磁研究以了解反應(yīng)過(guò)程。當(dāng)化學(xué)計(jì)量的N,N-二甲基苯甲酰胺和Zr-H催化劑反應(yīng)后生成苯甲醛，其化學(xué)信號(hào)值在10.03ppm，且在1H NMR譜上可能有Me2N-X（X = H或ZrLn）類化合物（圖1b）。加入催化量的Zr-H催化劑，觀察到少量苯甲醛的特征峰（圖1c）。為了確定在催化反應(yīng)過(guò)程中是否原位產(chǎn)生醛，研究用催化量的Zr-H與N,N-二甲基苯甲酰胺和HBpin的標(biāo)準(zhǔn)催化反應(yīng)1小時(shí)，而后將4-苯基苯甲醛加入到反應(yīng)液，在核磁中觀察到N,N-二甲基-4-苯基芐胺的形成（圖1d）。以相同的方法，將二乙胺加入標(biāo)準(zhǔn)催化反應(yīng)1小時(shí)后的反應(yīng)液，觀察到二乙基芐胺的形成（圖1e）。

　　控制實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)DFT計(jì)算結(jié)果，研究提出了酰胺脫氧硼氫化還原的可能機(jī)理（圖2）。將酰胺的C=O鍵插入Zr-H中產(chǎn)生化合物A，A經(jīng)過(guò)β-N消除形成中間體B，同時(shí)釋放醛（C-N鍵斷裂）；中間體B與HBpin反應(yīng)生成中間體C；中間體C再生催化劑并形成中間體D，D與醛相互作用產(chǎn)生中間體E（C-N鍵重組）； E與HBpin反應(yīng)（C-O鍵斷裂）后釋放最終產(chǎn)物胺。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《催化學(xué)報(bào)》上。蘭州化物所與德國(guó)萊布尼茨催化研究所共同完成該研究。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

圖1.（a）標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)的原位紅外譜圖；（b、c、d、e）控制實(shí)驗(yàn)

圖2.可能的酰胺還原的機(jī)理