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导语
酰胺化合物是合成界常见的化学骨架，广泛存在于天然产物、医药、生物及材料科学等领域中。同时，酰胺化合物也是催化剂中常见的化学结构，作为配体或者有机小分子催化剂在催化领域发挥重要作用。因此，使用简单有效的方法构建酰胺类化合物具有意义重大，但目前常见的酰胺合成方法大多通过羧酸预活化或者使用缩合试剂等策略，酰胺的绿色合成仍存在很大挑战。近日，武汉理工大学张方林课题组在该研究领域取得了新进展（Green Chemistry,2023, DOI: 10.1039/D3GC01544K）。
前沿科研成果
光诱导铁催化通过硝基化合物和氯代烷烃合成酰胺
酰胺结构在自然界中普遍存在，它们不仅构成肽和蛋白质的基本骨架，而且在生命科学中发挥着至关重要的生物学作用。此外，N-芳基酰胺结构也是许多全球最畅销的药物和农用化学试剂以及功能性有机材料的核心骨架。因此，酰胺键的构建成为了现代制药工业中最广泛使用的反应之一。如今，有机和药物化学家的首要目标之一是开发新的、实用的酰胺合成方法。
羧酸和苯胺的直接脱水缩合是一个合成N-芳基酰胺的经典途径。然而，由于羧酸反应活性较低，通常需要首先转化为其活性形式，如酰氯和酸酐等；或需要化学计量偶联试剂（碳二亚胺等）辅助脱水缩合来合成酰胺。因此，该方法繁琐的操作、苛刻的反应条件、伴随的过量废物和副产物等缺点，限制了其更多的实际应用。发展出一种高效、绿色、条件温和的合成N–芳基酰胺的方法仍是存在很大需求。
图一：酰胺的经典合成方法（来源：Green Chemistry）
武汉理工大学张方林课题组长期致力于光催化和金属催化领域，针对N-芳基酰胺的绿色合成，设计了一种在环境友好的简单条件下，通过可见光诱导的铁催化，以商业上廉价的丰富的硝基芳烃和氯代烷烃为起始原料，高效快速地合成了一系列N-芳基酰胺。该方法具备原子经济高、官能团耐受性良好、无需额外添加还原剂和光催化剂等优点。
图2：光诱导铁催化通过硝基化合物和氯代烷烃合成酰胺（来源：Green Chemistry）
该方法可以和1,2-二氯乙烷（DCE）直接反应，制备出一系列氯代酰胺。并且该方法受硝基芳烃上取代基的影响较小，适用于大多数硝基芳烃。
图3:硝基芳烃与DCE反应制备氯代烷烃（来源：Green Chemistry）
此外，硝基芳烃还可以与氯化苄反应，构建出一系列芳基酰胺。
图4：硝基芳烃与氯化苄反应制备芳基酰胺（来源：Green Chemistry）
随后，作者对该反应在药物后期衍生化做了尝试，验证了该反应的合成转化，同时作者经过大量的机理实验，证明了该反应可能的反应机理。
图5：可能的反应机理（来源：Green Chemistry）
总之，张方林课题组以高效、温和的反应条件实现了N–芳基酰胺的绿色合成，构建了一系列酰胺产物。该方法的成功关键是使用光诱导/铁催化的反应模式。证实了硝基类化合物在光/铁条件下的独特反应特性。为了硝基化合物在光化学领域的应用提供了理论和实例依据，也为酰胺类化合物的合成方法做出了贡献。
该研究成果发表于国际化学领域权威期刊《绿色化学》（Green Chemistry）。该论文共同第一作者为武汉理工大学博士研究生张群亮和硕士研究生刘雯馨，通讯作者为武汉理工大学张方林教授和华中科技大学周宜荣教授。研究工作得到了国家自然科学基金委员会的资助。
课题组简介
张方林课题组主要从事光催化及过渡金属催化的C-H键活化以及官能团化方面的研究，目前已经在光催化6π电环化（J. Org. Chem.,2021, 86, 17244−17248），基于瞬态导向基导向的C(sp2)-H键的氯化、溴化、酰胺化、芳基化（J. Am. Chem. Soc.,2017, 139, 888）、甲氧化（Org. Lett.,2019, 21, 3692）、烷化（Org. Lett.,2018, 20, 146）、硒化和C(sp3)-H键的芳基化（Science,2016，351，252）等领域取得了诸多进展。
教授简介
张方林，武汉理工大学化学化工与生命科学学院副教授。1999年本科毕业于华中科技大学。1999年至2002年从事于中国乐凯胶片集团公司研究院。2002年至2008年在华中科技大学攻读博士学位。2008年至2011年在华中科技大学从事博士后研究工作。2011年至今在武汉理工大学大学任职教授，博士生导师。2014年至2015年在美国The Scripps Research Institute做访问学者（合作导师余金权教授）。已在国际著名化学期刊Science、J. Am. Chem. Soc.、Org. Lett.、Chem. Commun.等发表研究论文20多篇。主持承担国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、武汉理工大学青年拔尖人才等项目。主要研究方向为药物合成、具有生理活性化合物的全合成。
邀稿
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