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.发表突破性研究，首次报道Pd/BrettPhos 催化体系可高效活化硝基芳烃的 C-NO₂键，实现了硝基芳烃与芳基硼酸的 Suzuki-Miyaura 型脱硝基偶联反应。
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。
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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.