芳香胺類化合物在生物活性分子中相當常見,但傳統上要轉化這些化合物卻嚴重依賴重氮鹽(Diazonium salt)中間體。重氮鹽具有爆炸性,有著巨大的安全風險。早在1884年,科學家就透過銅介導的Sandmeyer反應來轉化芳香胺,這個方法就是需要使用危險的重氮鹽。儘管近年來Ritter團隊開發出較安全的硝酸鹽還原反應來產生瞬時重氮鹽,但該方法仍然有問題:需要消耗等當量的銅,且反應物適用範圍有限。為了克服這些限制,科學家們開始探索其他策略。Cornella團隊開發出創新的方法,讓缺電子雜環系統透過吡啶中間體進行SNAr反應;Levin團隊則展示了使用醯胺試劑來產生碳自由基的脫胺方法。然而,這些新方法都有各自的局限:它們依賴原子經濟性差的試劑,且通常只適用於缺電子或富電子的芳香系統,無法廣泛應用。因此,開發一種更通用、更安全的直接脫胺方法,成為科學界亟需解決的難題。
近日,中國杭州高等研究院的研究團隊,成功開發出一種透過N-硝基胺直接進行脫胺的新策略。這種方法利用硝酸介導的一氧化二氮(N₂O)脫除反應,能夠將惰性的芳香族C−N鍵直接轉化為各種C−X鍵(C−Br、C−Cl、C−I、C−F、C−N、C−S、C−Se、C−O)和C−C鍵。研究人員發現,當N-吡啶硝基胺與氯化鎂/硝酸、三氯化鋁或二氯亞碸反應時,能高效產生脫胺並氯化產物,並透過氣相層析-質譜分析證實了N₂O的脫除過程。研究團隊進一步簡化了這個流程,只需使用1.2當量的硝酸,就能在溫和條件下原位生成N-硝基胺中間體,並進行脫胺氯化反應。他們還發現,該方法展現出卓越的通用性,適用於各種醫藥相關的雜環胺骨架(產率為55-96%),包括鄰位、對位和間位的氨基吡啶、五元雜環胺、多氮雜環以及多環芳香化合物等等。研究團隊更開發出一鍋脫胺交叉偶聯反應,將原位生成的芳基鹵化物直接用於過渡金屬催化的偶聯反應(產率為38-52%),包括Negishi偶聯、還原交叉偶聯、Ullmann-Ma反應、Buchwald-Hartwig胺化、Hirao反應和磺醯化反應。研究人員表示,該研究為合成化學提供了一種更安全、更通用的脫胺方法,成功替代了具有爆炸性和危險性的芳基重氮鹽化學。