鎳催化炔烴的高效氫氰化反應方面取得新進展

　　腈類化合物是一類非常重要的有機合成中間體，廣泛存在于醫藥、農藥、除草劑、殺蟲劑、染料、香料以及天然產物中。有機腈類化合物可以進行多種化學轉換反應，如可以轉化為羧酸、醛、酮、酯、酰胺、胺、四唑以及其它氮雜環化合物等。因此有機腈類化合物的合成引起了人們廣泛關注和濃厚的研究興趣。過渡金屬催化的炔烴的氫-氰化反應被認為是合成烯基氰類化合物最直接有效和原子經濟性的方法之一。然而該類反應仍然存在較大的局限性和不足之處，如主要局限于使用劇毒且易揮發的氫氰酸作為氰源，在實驗室及工業生產中極具危險性；催化劑易被氰負離子毒化失活，反應效率往往不高；反應的底物普適性和區域選擇性也不是很好等。因此發展新的催化體系，實現過渡金屬催化炔烴的更加高效、安全、溫和的氫-氰化反應，無論是在實驗室合成還是工業應用中都將具有重大的實踐意義和應用前景。

　　中國科學院上海有機化學研究所金屬有機化學國家重點實驗室劉元紅課題組近年來致力于鎳催化的氰基化反應研究，實現了鎳催化的氯代芳烴/雜芳烴同毒性相對較低的氰化鋅在溫和條件下的高效氰基化反應(Org. Lett. 2017, 19, 2118)。隨后他們又進一步拓展了研究范圍，相繼實現了苯酚衍生物和烷基鹵代烴的高效氰基化反應(J. Org. Chem. 2018, 83, 14036； Org. Lett. 2018, DOI: 10.1021/acs. orglett. 8b03539)。最近，他們又利用巧妙的設計思路，將氰化鋅和綠色環保的水應用于炔烴的氫-氰化反應中，成功地實現了末端炔烴在溫和條件下的高區域選擇性的氫-氰化反應(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 7385)。該反應具有良好的底物普適性和官能團兼容性，芳基末端炔和非活化的烷基末端炔在該反應條件下均可發生反應，鹵素、羥基、氨基、烯基以及內炔烴等均可很好兼容。另外，該反應也可應用于復雜藥物分子如布克力嗪衍生物和炔孕酮等的后期官能團化修飾。需要指出的是，在該反應體系中氰化鋅提供了“氰”源，綠色環保的水則提供了“氫”源，避免了使用劇毒易揮發的氫氰酸，具有操作簡單、安全高效等特征，為烯基氰類化合物的實驗室合成和工業生產提供了重要的應用前景。此外，機理研究也進一步表明產物烯基氰上的氫來源于水，反應主要是以順式氫-氰化的方式進行。這種新穎的反應模式將為鎳催化炔烴以及烯烴等不飽和化合物的氫-官能團化反應提供新的研究思路。該文第一作者是上海有機所博士研究生張興杰。

　　上述研究得到國家自然科學基金委、科技部、中科院戰略性先導科技專項（B類）、上海市科委以及上海有機所的資助。

圖：鎳催化末端炔烴的馬氏氫-氰化反應