Phil S. Baran院士，最新Nature Catalysis

米测MeLab

2025-05-29

第一作者：Yu Wang

通讯作者：Phil S. Baran

通讯单位：斯克利普斯研究所

研究要点

本文发展了一种新型的、基于异构酰胺（anomeric nitroamides）的硝化试剂，利用金属钴催化的金属氢化物氢转移机制，可实现烯烃高效的氢硝基化反应制备叔硝基烷烃化合物（图1）。

图1. 利用新型硝化试剂发展的烯烃氢硝基化反应制备叔硝基烷烃

研究背景

叔硝基烷烃及其还原产物α-叔胺作为关键的合成前体或目标分子的结构单元，在药物开发中发挥着至关重要的作用，现有的制备方法（如仲硝基化合物的阴离子反应或叔胺化合物的氧化反应等）对叔硝基产物的选择性较低，单电子和双电子Markovnikov烯烃加氢官能团化的方法有很多，但没有一种适用于加氢硝化。

研究思路

1. 设计催化体系

作者首先对比了传统叔硝基烷烃的制备策略，突出了金属氢化物氢转移（metal-hydride hydrogen atom transfer, MHAT）机制介导的单电子烯烃氢功能化策略的优势（图2），在此基础上，发展了新型的硝化试剂用于烯烃的氢硝基化反应制备叔硝基烷烃，相较于传统的硝基试剂，其产率更高，且对目标产物具有更高的选择性（图3）。

图2. 制备叔硝基烷烃的策略

图3. 反应优化以及不同硝化试剂的对比

3. 底物拓展

随后，作者利用该反应体系拓展了多种底物类型（图4），表明其广泛的底物适用性。

图4. 底物拓展

4. 机理探究

最后，作者结合产物分析以及理论计算的结果，推断该反应更可能遵循自由基过程的金属氢化物氢转移（metal-hydride hydrogen atom transfer, MHAT）机制（图5）。

图5. 机制讨论

小结

本文开发了一种新型的、基于异构酰胺的硝基转移试剂，并利用该试剂发展了一种在温和条件下从容易获得的烯烃中合成具有挑战性的叔硝基化合物的方法，这项工作为基于异构酰胺的试剂在杂原子转移和氧化方面的独特反应性增添了新的内容。

原文详情

Yu Wang, Marcell M. Bogner, Jake B. Bailey, Lauren N. Grant, Milan Gembicky, Paul F. Richardson, Phil S. Baran. Cobalt-catalysed alkene hydronitration enabled by anomeric nitroamide, Nat. Catal. (2025), 

https://doi.org/10.1038/s41929-025-01336-3.