是合成胺类的主流方法。现有方法存在明显缺陷:硼氢化物类还原剂会产生有毒含硼废物,氢气催化氢化需特殊设备且选择性不足。次磷酸钠(NaH₂PO₂)具备低成本、大宗商业化可得、生态安全、无毒的优势,其还原副产物为安全的亚磷酸盐 / 磷酸盐,且在农业中可作为肥料使用,但此前其在胺类合成中的应用尚未得到充分探索。此前无催化剂条件下的次磷酸钠介导还原胺化需 110-130℃高温,不适用于热敏底物。
近期, Olesya Zvereva等人 报道了一种以次磷酸钠(NaH₂PO₂)为还原剂的催化还原胺化方法,该还原剂具有成本低廉、可大宗获取且环境友好的特点。使用CpRu (PPh₃)₂Cl作为催化剂,可使反应在温和条件下进行,目标产物获得制备级收率。该方法对多种官能团表现出优异的耐受性。机理实验通过核磁共振(NMR)鉴定出一种可能的催化活性物种 ——钌氢复合物,并提出了该反应的合理机理。 【
Org. Lett.2025 , https://doi.org/10.1021/acs.orglett.5c04073 】
条件优化
研究以4 - 氯苯甲醛与4 - 甲氧基苯胺的反应为模型反应,系统优化了反应参数。
催化剂筛选:90℃条件下测试多种金属催化剂,钌基催化剂表现最优。其中,2mol% 负载的CpRu (PPh₃)₂Cl催化效果最佳,目标产物收率达 93%;含 Ru-I 键的催化剂([p-cymeneRuI₂]₂)收率高于 Ru-Cl 键类似物([p-cymeneRuCl₂]₂),但仍低于 CpRu (PPh₃)₂Cl。
温度优化:25℃时反应需延长至 24h 才能获得 70% 收率,4h 反应收率不稳定(27%-81%),推测与反应混合物均一性及温度稳定性相关;40℃时收率更稳定,后续实验以此为基准温度;进一步将催化剂负载提升至 4mol%、反应时间延长至 20h,收率可达 90%。溶剂与计量比优化:溶剂中甲醇效果最佳,乙醇(40%)、异丙醇(21%)次之,DMSO、MTBE、水等溶剂中收率为 0;计量比方面,胺过量至 1.25 当量时收率提升至 72%,次磷酸钠 1.5 当量收率 70%,若仅用 0.5 当量则收率降至 38%,表明次磷酸钠在该催化体系中更可能作为 2 电子还原剂。
底物适用范围
该方法展现出广泛的底物兼容性,目标产物收率为 48%-92%:
醛类底物:脂肪族和含给电子基的芳香族醛与伯胺、仲胺反应无需额外优化;含吸电子基的芳香醛需升温至 70℃才能获得良好收率(如产物 8、20);邻位取代的羰基化合物(产物 3、9、14)及多种官能团(C=C 双键、碳碳三键、TMS、NO₂、Br、Cl、酰胺基)均能耐受,未显著影响收率。
胺类底物:包括吗啉在内的多种仲胺、4 - 硝基苯胺等弱亲核胺均可作为原料,其中 4 - 硝基苯胺反应得到产物 11;以 4 - 氯苯甲醛和 4 - 甲氧基苯胺为原料的克级反应中,产物收率达 95%。
酮类底物:仅脂肪族酮在 90℃下获得制备级收率(产物 21、22),芳香族酮因缩合步骤反应性低(空间位阻与电子效应),未观察到转化(产物 23、24)。
机理研究
通过控制实验与谱学分析,明确了反应机理关键细节。
中间体与还原剂作用:以席夫碱(亚胺衍生物)为原料可成功获得目标胺,证实亚胺是反应中间体;未添加次磷酸钠时,反应仅生成席夫碱,无胺类产物,证明次磷酸钠是必需还原剂
氢来源与活性物种:在 CD₃OD 中反应时,产物苄位出现 25% 氘代,表明氢原子来自次磷酸钠与甲醇的氘氢交换(通过互变异构平衡或 ArND₂形成);NMR 检测到钌氢复合物(δ-9.57ppm,J_P-H=68Hz),单独使用 CpRu (PPh₃)₂H 作为催化剂时,4h 收率达 66%(高于 CpRu (PPh₃)₂Cl 的 56%),证实钌氢物种是活性催化中间体
反应路径:首先羰基化合物与胺缩合生成半胺醛,脱水后形成亚胺离子;次磷酸钠(含 P-H 键)与 CpRu (PPh₃)₂Cl 反应生成钌氢复合物,后者将亚胺离子还原为胺;催化剂通过甲醇提供的甲氧基、羟基或初始氯离子再生,副产物为亚磷酸(P³+)衍生物(³¹P NMR 检测证实);氧化态 P 物种(P³+/P⁵+)对钌催化剂活性无显著抑制作用。
作者建立了一种以次磷酸钠为还原剂的催化还原胺化方法。使用 4mol% 的CpRu (PPh₃)₂Cl作为催化剂,可在近室温条件下合成胺类化合物。多种羰基化合物与胺类在该优化条件下反应,相应产物的分离收率为 48%-92%。该方法可兼容从吗啉到 4 - 硝基苯胺的多种亲核胺类底物,且对碳碳双键、碳碳三键、三甲基硅基(TMS)、硝基(NO₂)、溴原子(Br)及酰胺基团均表现出良好的耐受性。
参考资料:Sodium Hypophosphite Assisted Ruthenium Catalyzed Reductive Amination under Mild Conditions;Olesya Zvereva, Fedor S. Kliuev, Natalia Lebedeva, Evgeniya Podyacheva, Evgenii Gutsul, Oleg I. Afanasyev,* and Denis Chusov*;
Org. Lett.2025 , https://doi.org/10.1021/acs.orglett.5c04073
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