无需前置官能团，甲基直接到氰基！

作为含氮不饱和官能团，腈基兼具亲电性与亲核性。可轻松用于各种官能团转化，包括但不限于水解，还原，（环）加成反应，用于合成酯、酸，酰胺，醛酮，以及各种杂环化合物。

芳香腈类化合物，在天然产物、材料、药品、农用化学品和染料的合成中具有广泛应用。然而，将氰基引入芳香环的方法仍十分有局限，很多都需使用剧毒的氰盐或异氰作为氰化剂。

近年来，使用非金属氰基源的芳香氰化反应尤其受到学界关注。如芳基酰胺或肟的脱水反应，苄胺或醇类与氨的氧化脱水反应，以及过渡金属催化的芳香卤化物氰化反应都成为成为了有强有吸引力的替代方案。

相比较于前置特定官能团，由烷基直接到氰基的报道是比较少的，有限的方法里，要么反应条件剧烈，要么底物范围严重受限。基于此，2013年来自北京大学和上海有机所的研究团队联合开发了一种以钯催化氨氧化的方法，可以直接将甲基芳烃转化为芳香氰。

该反应条件温和，能兼容多种官能团。受电子效应影响较大，其中：

含供电子基、弱吸电子基的甲苯衍生物反应顺利，效果较好；含强吸电子基的底物需增加 NHPI 负载量和反应温度；多取代或含氧化敏感基团的底物也适用；

多环芳烃和杂芳烃化合物同样能发生反应，不过含缺电子吡啶环的杂芳烃产率较低。

研究人员通过控制实验研究了反应机理：

a)证实反应为自由基路径；

b)二苯甲烷底物生成苯甲酮而非腈，推测苄基自由基可能被氧化为醛中间体；

c)作为b的延续，使用醛直接参与反应，但结果不能转化为腈，所以排除醛为直接中间体；

d)推测关键中间体为肟，以醛肟为底物，仅需 Pd 催化就可以完成到氰基的转变，证实醛肟是关键中间体；

e）排除酮肟路径。

基于控制实验，作者提出了如下反应机制；

首先TBN分解生成了NO·自由基和叔丁醇，其次NO·自由基与NHPI 交换生成了PINO，然后PINO 夺取甲基氢，生成苄基自由基。苄基自由基与 NO·自由基结合生成中间体 B，异构化为醛肟。最后一步钯催化脱水成腈则比较常见。

文献推荐的标准投料步骤为：

Under a nitrogen atmosphere, Initiating compound (1.0 eq), TBN (2.0 equiv), NHPI (0.3 equiv) and Pd(OAc)2 ( 0.05 equiv) in acetonitrile (1M) were stirred at 70 ℃ for 24h.

After cooling, the reaction was diluted with CH2Cl2 and the resulting mixture was filtered, and then was concentrated. Purification by column chromatography of the mixture gave the pure product.

注：缺电子体系TBN为3.0 eq，NHPI为1.0 eq。

参考文献：

Shu, Z.; Ye, Y.; Deng, Y.; Zhang, Y.; Wang, J., Palladium(II)-catalyzed direct conversion of methyl arenes into aromatic nitriles.

Angew Chem Int Ed

Engl

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