【Chem. Commun.】新型硝基苯还原方法，室温反应，烯、炔、卤素耐受！成本低！

苯胺结构广泛存在于天然产物和药物活性分子中，是合成染料、药品及功能材料的关键中间体。传统还原硝基芳烃的方法（如Pd/C、Ni-NHC等）存在化学选择性差、反应条件苛刻（高温高压）、催化剂制备复杂等问题【】。光催化还原虽有一定进展，但通常需要贵金属光敏剂（如铱、钌配合物），且电子转移过程中易影响其他不饱和基团，导致选择性不足。

2023年，Shilei Yang等人 开发了一种高效、温和的可见光诱导铁催化还原硝基芳烃为苯胺的方法，使用N-乙基吗啉（NEM）作为还原剂。该反应无需光敏剂，具有良好至优异的收率及广泛的官能团耐受性。初步机理研究表明，反应通过配体到金属（NEM到Fe³⁺）的电荷转移（LMCT）和硝基三线态双自由基诱导的氢原子转移（HAT）历程进行。此历程可有效 避免对其他还原敏感基团的影响。【 Chem. Commun. , 2023, 59 , 14177-14180 】

条件优化

以4-氯硝基苯（1a）为模型底物，系统优化了反应条件。

最佳条件：FeCl₃（10 mol%）、NEM（4.0 equiv.）、溶剂乙腈、400–405 nm蓝光照射、室温、16小时、氮气氛围。

关键结果：

• 其他铁盐（如FeCl₂、Fe(acac)₃等）效果均不如FeCl₃。

• NEM为最优还原剂，其他胺类（如NMM、DIPEA等）收率显著降低。

• 乙腈为最优溶剂，其他溶剂（如DMF、DMSO等）收率下降。

• 无铁催化剂或无光照时反应几乎不发生；空气中收率降至28%。

底物适用

在最优条件下，考察了多种硝基芳烃的还原效果。

卤代硝基苯：对位、间位氯代物收率良好（2a: 92%, 2b: 81%），邻位因位阻收率较低（2c: 25%）；氟、溴、碘代物均适用（2d: 58%, 2e: 89%, 2f: 82%）。

供电子基团：甲基、甲氧基、硫甲基等取代底物需延长反应时间至48小时，收率提升至80–96%（2h–2m）。

吸电子基团：氰基、酮、酰胺、酯、磺酰胺等均耐受良好，收率82–96%（2p–2t）。

特殊基团：末端炔基（2v: 99%）、末端烯基（2w: 70%）、萘环（2y: 91%）及杂环（2z–2β: 83–89%）均可顺利还原。

二硝基底物：可选择性单还原生成3-硝基苯胺（2γ: 67%）。

克级规模与流动化学应用：在连续流动反应器中进行克级反应（1.26 g 1a），以DMF为溶剂，保持相同条件，产物2a收率达89%（0.912 g），证明了反应的实用性与可放大性。

机理研究

通过多种实验验证反应机理。

UV-vis光谱：FeCl₃与NEM结合后在可见光区发生红移，表明形成Fe-NEM配合物；光照后吸收谱与FeCl₂ + NEM·HCl相似，提示LMCT过程发生。

瞬态吸收光谱（TAS）与ESR：检测到Fe³⁺→Fe²⁺的漂白特征及NEM•⁺的生成（g=4.26），证实LMCT过程。

控制实验： 1、 加入自由基捕获剂TEMPO时，反应被完全抑制，生成TEMP，表明涉及HAT过程。2、预先光照FeCl₃/NEM体系后加入底物无反应，说明硝基底物需直接光激发。3、硝基苯还原需Fe²⁺和H⁺参与，Fe³⁺无效。

反应历程 ：

1. 硝基芳烃光激发产生三线态双自由基中间体（A）。

2. NEM与Fe³⁺配位形成配合物（I），光激发后经LMCT生成Fe²⁺和NEM•⁺（II）。

3. II与A通过HAT过程生成中间体B和III，III水解产生H⁺和吗啉。

4. B质子化后脱水生成亚硝基芳烃（D），最终被Fe²⁺/H⁺还原为苯胺。

作者开发了一种可见光诱导铁催化还原硝基芳烃的方法，以NEM为还原剂，可高效制备多种苯胺衍生物。NEM兼具Fe³⁺配体和“H”源的双重功能，通过LMCT过程提供活性氢。该铁催化体系实现了与贵金属配合物相似的光氧化还原效果，且铁资源丰富、低毒、廉价，为光催化合成提供了实用工具。

实验操作

To an oven-dried 20 mL quartz tube equipped with a magnetic stir bar was added nitroarenes 1 (if solid, 0.30 mmol, 1.0 equiv.), FeCl3 (4.8 mg, 0.03 mmol, 10 mol%). The tube was capped. After being evacuated and backfilled with nitrogen three times, NEM (152 μL, 1.2 mmol, 4.0 equiv.) and CH3CN (1.0 mL) were added via gastight syringe under a nitrogen atmosphere. The mixture was stirred at room temperature under irradiation with 10 W 400-405 nm LEDs for 16 h. After completion of reaction, the mixture was diluted with ethyl acetate, and filtered through a short silica gel flash column (ethyl acetate), concentrated under reduced pressure. The residue was analyzed by 1HNMR using Br2CH2 as internal standard. Isolated yield was obtained by silica gel flash column chromatography from the residue to give desired products.

To a 100 mL three-neck flask were added 1a (1.26 g, 8.0 mmol, 1.0 equiv.), FeCl3 (0.13g, 0.8 mmol, 10 mol%). The flask was placed in the sealing casing and replaced five times with nitrogen gas by the Schlenk technique. Next, NEM (4.0 mL, 32 mmol, 4.0 equiv.) and DMF (26 mL) were added followed by via syringe under a nitrogen atmosphere. The mixture was stirred for 45 min residence time, and placed into reactor cells (6 m length, 1.0 mm internal diameter PFA tube). The flow rate of the mixture in the reactor cells was 0.1 mL/min under irradiation with 200 W 400 nm LEDs at room temperature. The mixture was quenched with water and extracted with ethyl acetate (3×50 mL), concentrated under reduced pressure. The crude product was purified by silica gel chromatography (petroleum ether: ethyl acetate = 5:1) to afford the desired product 2a (0.912 g, 89%).

参考资料：Visible-light-induced iron-catalyzed reduction of nitroarenes to anilines；Shilei Yang, Min He, Yi Wang, Ming Bao, Xiaoqiang Yu*；Chem. Commun. , 2023, 59 , 14177-14180；https://doi.org/10.1039/D3CC04324J