一种独特的非金属氰源，助力硝基芳烃一步脱“硝”到芳基氰！

长期以来，芳基腈的合成主要依赖两类策略①卤代芳烃的金属催化氰化；②硝基芳烃的参与的多步转化，经历硝基还原，重氮化，Sandmeyer反应。两者虽然比较经典，但是局限性较高，前者使用当量的剧毒金属氰化物时，易释放剧毒 HCN，且部分卤代芳烃底物制备繁琐，部分官能团需保护，增加成本与步骤 。后者步骤繁琐，每步均有产率损失，同样避免不了金属氰化物，因此发展一种新的氰化方法是迫切需求。

2024年，来自日本早稻田大学的Junichiro Yamaguchi教授课题组，报道了一种 钯催化硝基芳烃脱硝基氰化反应，该种反应模式基于将 Pd 催化的 C-NO₂键活化与氨基乙腈的非金属氰源特性相结合，实现了硝基芳烃的一步脱硝基氰化。

该策略以硝基芳烃（非卤亲电试剂）替代卤代芳烃 / 酚酯，以氨基乙腈（非金属氰源）替代金属氰化物，最终达成 “无卤、无金属废物” 的绿色氰化反应，填补了硝基芳烃脱硝基氰化领域的空白。

文章研究基于两个研究基础：

①硝基芳烃活化：

硝基芳烃的 C-NO₂键键能较高（约 360 kJ/mol），传统条件下难以活化，限制了其作为亲电试剂的应用。2017 年，Nakao 团队在

J. Am. Chem. Soc.

相关文献: J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 9423− 9426.

该研究证明，通过配体（BrettPhos，一种大位阻联芳基膦配体）与 Pd 的协同作用，可降低 C-NO₂键的活化能垒，为硝基芳烃直接作为亲电试剂参与交叉偶联反应开辟了新路径。

②非金属氰源

胺基乙腈这种独特的非金属氰源作者之前就有过报道，并在之前的镍催化体系中进行了相关的详细筛选，优化，有了一定的经验。

相关文献： Organic Letters 2016, 18, 17 , 4428-4431

本研究中，经过反应筛选（更详细的筛选见SI），确定试验方法为：采用吗啉基乙腈为氰源， 5 mol%钯催化剂和10 mol%配体组成催化体系，在磷酸钾做碱的催化在，在三氟甲苯中130°C~150°C反应6-12 h;

在底物普适性研究中，适用性良好，除了简单的取代硝基苯之外，母核为稠环芳烃，杂环芳烃时也能取得比较好的收率；

同时，该方法可以可以兼容其他偶联方法，可以实现一锅法连续反应，大大简化了处理步骤：

该反应的机制，作者认为可以分为三步：

首先，钯 (0) 物种与硝基芳烃发生氧化加成，断裂 C-NO₂键，形成芳基 - 钯 (II)- 硝基中间体；

接着，氨基乙腈向该中间体转移氰基，生成芳基 - 钯 (II)- 氰基复合物，同时氨基乙腈自身转化为亚胺中间体（SI里有捕获实验）；

最后，芳基 - 钯 (II)- 氰基复合物发生还原消除，形成 C-CN 键并生成目标芳基腈，同时再生具有催化活性的钯 (0) 物种，完成催化循环。

该反应的一般反应模板为：

A 20-mL glass vessel equipped with J. Young® O-ring tap containing a magnetic stirring bar and K3PO4 (127.4 mg, 0.60 mmol, 3.0 equiv) was dried with a heatgun in vacuo and filled with N2 gas after cooling to room temperature. To this vessel were added nitroarene 1 (0.20 mmol, 1.0 equiv), 2- morpholinoacetonitrile (2a: 37.9 mg, 0.30 mmol, 1.5 equiv), Pd(acac)2 (3.1 mg, 0.010 mmol, 5.0 mol%), and BrettPhos (10.7 mg, 0.020 mmol, 10 mol%). The vessel was placed under vacuum and refilled N2 gas three times. To this vessel was added PhCF3 (1.0 mL). The vessel was sealed with the O-ring tap and then heated at 150 °C for 12 h in a 9-well aluminum reaction block with stirring. After cooling the reaction mixture to room temperature, the mixture was passed through a pad of silica-gel with EtOAc as an eluent. The filtrate was concentrated in vacuo and the residue was purified by PTLC or GPC to afford the corresponding aryl nitriles 3.

公众号观点：实验室规模相关反应可以积极尝试，工业规模等待便宜的催化剂。

文献来源：K. Iizumi, H. Tanaka, K. Muto, J. Yamaguchi, Palladium-Catalyzed Denitrative Synthesis of Aryl Nitriles from Nitroarenes and Organocyanides, Organic Letters, 26 (2024) 3977-3981.