Science发表焦宁研究团队氮化反应新突破

酰胺及腈类化合物是重要的基本化学品，被广泛应用在材料、农药、医药、生命等领域中。在药物化学工业中，酰胺键的构建是应用最为广泛的化学反应，约占总反应类型数的25%。长期以来，发展高效的酰胺合成方法一直是合成化学的主要目标之一。2007年美国化学会绿色化学研究所（由来自全球主要制药行业的成员组成）将酰胺的制备视为有机化学面临的重要挑战。

Schmidt反应是将羧酸与等物质的量的叠氮酸（HN3）在惰性溶剂中用硫酸作缩合剂进行缩合，然后在无机酸的作用下，使酰基叠氮分解，重排，最后水解为一级胺的反应。自从1923年发现以来，施密特反应一直是一种高效且被广泛使用的从醛和酮制备酰胺和腈的方法。但是，其应用常常需要使用挥发性，潜在爆炸性和高毒性的叠氮化物试剂。尽管长期以来化学家一直在寻找叠氮的替代方法，但叠氮化物的使用仍然很普遍。

焦宁团队独辟蹊径，首次利用硝基甲烷作为简单易得、安全稳定的氮源，完成了上述施密特反应中叠氮试剂的替代，实现了高附加值酰胺及腈类化合物的高效合成，该成果发表在 Science 上。该研究不仅使得施密特反应摆脱了对叠氮试剂的依赖，解决了酰胺合成中存在的挑战问题，而且对硝基化合物的新应用提供了新的思路，并有望为进一步新反应的发现提供新的策略。

研究提出了级联活化策略（Cascade Activation Strategy-CAS），巧妙设计了硝基甲烷经过三氟甲磺酸酐/甲酸/乙酸（Tf2O/HCOOH/AcOH）的级联活化体系，从而开拓了硝基甲烷小分子的新应用，改变了其传统的反应性，使得其能够作为一种新颖、稳定的氮源用于酰胺及腈类化合物的合成，从而开发了廉价、温和、高效的氮原子引入绿色新方法。

级联活化策略改变硝基甲烷传统性质，开拓新功能

该研究还进一步将施密特反应的底物范围从传统的醛、酮拓展到炔烃、芳烃等来源丰富的化合物原料，为碳氢化合物的氮原子引入提供了新的思路，实现了一些来源于石油化工的大宗化合物到高附加值酰胺化合物的直接转化。特别是，简单的环己酮原料经过该方法就可以被高效的转化为制备尼龙6的单体己内酰胺，从而为该重要的工业化工品的制备提供了新的合成路径。同时，新方法在药物活性分子的合成和结构修饰中展示出了良好的应用前景。在硝基甲烷小分子活化的基础上，该研究所发展的“级联活化策略”有望为更多有机小分子活化、以及新反应的发现提供新的思路。

利用硝基甲烷为氮源的酰胺、腈制备新方法

北京大学药学院2015级博士研究生刘建忠为该论文的第一作者，北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室为第一通讯单位，焦宁教授为通讯作者。该研究受科技部973项目、国家自然科学基金委重点项目等项目资助。