在传统的接力催化反应中,化学家们通常需要花费大量时间进行分离和纯化步骤,尤其是当合成路线较长时(图1a)。因此,开发不降低产率的多步串联反应(MTRs)以实现一锅法合成已成为一个备受关注的研究方向(图1b)[[1], [2], [3]]。在多步串联反应中,无需重复分离和纯化,因为一步反应的产物可以直接作为下一步反应的原料,从而有可能提高整体产率[4,5]。由于原子经济性和步骤经济性的优势,以及有效避免了中间体的分离,MTRs在复杂天然化合物的全合成和药物研究中得到了广泛应用[6,7]。然而,由于多个活性位点的协同作用以及单一系统内反应条件的复杂性,MTRs的选择性一直受到严格考验。因此,开发高效的MTRs以实现定向合成仍然是一项具有挑战性的任务。
硝基芳烃是一类含有氮的有机分子,其结构稳定且合成方法简单,使其成为制备胺类化合物的理想前体[8,9]。与预先还原的胺类前体相比,硝基芳烃具有经济优势,如易获得的起始原料、良好的储存稳定性,以及省去了额外的还原步骤,从而减少了合成过程中的碳足迹,符合绿色化学的原则[[10], [11], [12]]。因此,利用硝基芳烃直接催化形成C-N键可以简化合成路径,通过原位还原官能化实现高效转化,从而可持续地合成含氮分子。
另一方面,炔烃是一种含有三键碳碳结构的高度不饱和烃类,以其极高的反应性和多样的转化途径而闻名[[13], [14], [15], [16]]。最近,Szotak团队报道了一种使用ImPyDippMesAuCl催化剂进行炔烃还原氢胺化的方法,实现了直接的C-N键形成(图2a)[17]。此外,Chen团队还采用硅烷和NaBH4作为试剂、Cu作为氢胺化催化剂,建立了另一种方法(图2b)[18]。然而,与传统的使用胺类进行炔烃还原氢胺化的方法相比[[19], [20], [21], [22], [23], [24]],使用硝基芳烃进行炔烃还原氢胺化的研究还较为少见,仍有很大的改进空间。这一领域进展缓慢的原因在于多个活性位点的存在会导致竞争性反应和副产物的产生,从而带来诸多挑战。尽管Szotak和Chen在該领域已经取得了初步且令人印象深刻的研究成果,但开发高效的、用于定向合成的催化一锅法还原氢胺化方法仍然是一个亟待解决的问题。
近年来,我们关注了使用Cp*Ir催化剂进行炔烃转化的研究[[25], [26], [27]]。受到之前研究的启发,并基于我们之前的工作,我们推测硝基芳烃是否可以作为耦合试剂,通过Cp*Ir催化剂促进炔烃的还原氢胺化,生成多种高价值的胺类化合物。本文描述了一种新的、实用的铱催化的多步串联还原氢胺化方法(图2c)。我们设想炔烃的水合和硝基芳烃的还原会生成亚胺中间体,随后通过转移氢化生成胺类化合物。这种炔烃与硝基芳烃的还原氢胺化方法操作简单,反应条件温和。