《Science》：用光氧化还原催化给芳环插上“氮的翅膀”

芳基胺化合物的氮孤对为重要的药物靶标——酶类提供了一个结合位点，因此芳基胺化合物被广泛地用作药品。向芳环添加氮原子的常用技术一般需要C-H键首先被官能化（在芳环上添加卤素、三氟甲磺酸和硼酸等基团），这导致整个过程步骤复杂、反应效率低、成本高、废物多。

近年来，过渡金属催化的C-H键活化已经可以不需预官能化就能在芳环上添加C-C键、C-O键以及C-N键，但这种方法目前受到很多限制，缺乏通用而又实际有效的芳环胺化途径。具体来说又有以下几个挑战：（1）区域选择性添加胺化取代基；（2）使含氮合成前体不只局限于酰胺和酰亚胺；（3）简化原料分子结构，实现温和的合成条件。

最近在《Science》上，美国北卡大学教堂山分校的化学教授David A. Nicewicz带领的研究团队，报道了一个通用的芳环C-H键功能化的策略，并用之进行了芳烃的位点特异性胺化反应。

Nicewicz教授（右二）。图片来源：Lars Sahl

这种策略使用了一种光氧化还原催化系统（包括吖啶光氧化剂和硝酰自由基）促成一系列芳烃与含氮杂芳环连接，得到在药物研发中很有潜力的各种芳环胺化产物。该团队还描述了用氨或简单的铵盐形成苯胺的反应过程，而无需对芳香族原料进行预功能化。

图片来源：Science/AAAS

这种方法中最核心的催化剂是一类能吸收蓝色光的吖啶离子，以激活芳环上的碳与含氮化合物反应。然后，甲硝酰自由基助催化剂（2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl, TEMPO）又将碳上的氢原子转移到氧原子上。整个反应收率高，底物范围广泛，条件温和。

威斯康星大学麦迪逊分校的光氧化还原催化专家Tehshik Yoon评论到，“这是一个真正伟大的结果，无论是从合成的角度和还是从基础光催化研究的角度。”他对这个系统的组成特别感兴趣，并指出该方法“优雅地设计了一个强大的催化体系”，他说“它使你重新去想在一个光催化系统中还有什么可能发生。”

http://www.sciencemag.org/content/349/6254/1326.abstract