芳香硝基化合物的選擇性還原為氨基是合成藥物、農(nóng)用化學(xué)品、染料和高分子的關(guān)鍵步驟。硝基還原為氨基的方法有很多如貴金屬催化（Au、Pd、Ru等）氫化，鋅粉，鐵粉，保險(xiǎn)粉等等都可對(duì)其進(jìn)行還原【】。Raney Ni加氫，但是當(dāng)分子內(nèi)存在對(duì)加氫敏感的官能團(tuán)，如：鹵素（Cl, Br and I; F 對(duì)加氫不敏感），雙鍵，三鍵時(shí)，傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)化學(xué)選擇性還原，我們不得不采用其他方法。酸性條件下的鐵粉的還原，但是后處理相對(duì)麻煩，會(huì)產(chǎn)生很多氧化鐵副產(chǎn)物。含硫的還原劑如硫化鈉、硫化胺、亞硫酸氫鈉、連二亞硫酸鈉等是在堿性或中性條件下選用的還原劑。相關(guān)文章【】【】【】【】【】【】【】 。

以上方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，如有的方法官能團(tuán)兼容性差，有的方法不環(huán)保。2016年Stokes等人報(bào)道了鈀催化不飽和鍵和連二硼酸進(jìn)行的轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)，自那以后眾多化學(xué)家們參與了有機(jī)硼試劑作為還原劑的還原反應(yīng)研究。Lu等人報(bào)道了在110°C下使用雙(頻哪醇)二硼（B2pin2）和叔丁醇鉀（KOtBu）實(shí)現(xiàn)高效硝基還原的方法【

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Mingyeong Jang等人報(bào)道了一種無金屬、高化學(xué)選擇性的芳香硝基化合物還原方法。該反應(yīng)以四羥基二硼[B?(OH)?]為還原劑，4,4'-聯(lián)吡啶為有機(jī)催化劑，可在室溫下5分鐘內(nèi)完成。在最優(yōu)條件下，含有乙烯基、炔基、羰基和鹵素等敏感官能團(tuán)的硝基芳烴可被高效轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的苯胺類化合物，且敏感官能團(tuán)未發(fā)生副反應(yīng)?！?/p>

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反應(yīng)條件優(yōu)化

還原劑: B?(OH)?（優(yōu)于其他硼試劑如B?pin?、B?nep?）。

催化劑: 4,4'-聯(lián)吡啶（0.5 mol%）。

最佳反應(yīng)條件: DMF（反應(yīng)時(shí)間最短，產(chǎn)率最高），室溫，5分鐘完成（傳統(tǒng)方法需數(shù)小時(shí)）。

底物普適性研究

此反應(yīng)條件具有極高的官能團(tuán)耐受性，乙烯基（C=C）、炔基（C≡C）、羰基（C=O）、鹵素（Cl、Br、I）、氰基（CN）、三氟甲基（CF?）、三氟甲磺酸酯（OTf）、酰胺、酯基、羧酸、醛基等均可高效反應(yīng)。

含鹵素底物（如1d、1e、1f）：產(chǎn)率90-91%，無脫鹵副反應(yīng)。

含醛基底物（1o）：產(chǎn)率適中（傳統(tǒng)方法僅痕量）。

雜環(huán)底物（喹啉、苯并咪唑等）：產(chǎn)率78-99%，雜環(huán)未受影響。

多硝基底物（1ad）：僅單硝基被還原。

克級(jí)規(guī)模反應(yīng)驗(yàn)證：(E)-4-硝基二苯乙烯（1q，15 mmol）還原為(E)-4-氨基二苯乙烯，產(chǎn)率94%，證明方法可放大。

局限性不適用底物：乙烯基硝基化合物（1ae）和脂肪族硝基化合物（1af）無法還原。

一鍋法硝基還原N-甲酰化：硝基還原后，通過升高溫度（120℃）在空氣中直接實(shí)現(xiàn)N-甲酰化，無需額外試劑或純化步驟。產(chǎn)率，73-88%（如3ag、3ah）。

反應(yīng)機(jī)理

氫源分析：氘代實(shí)驗(yàn)表明，氨基的氫原子來源于B?(OH)?，而非溶劑（DMF）。使用B?(OD)?時(shí)，產(chǎn)物中氨基的H/D比顯著降低。

自由基路徑排除：自由基抑制劑（BHT、氫醌、TEMPO）實(shí)驗(yàn)顯示，TEMPO抑制反應(yīng)是因分解B?(OH)?，而非阻斷自由基路徑。

推測(cè)機(jī)理：4,4'-聯(lián)吡啶與B?(OH)?形成活性硼物種，通過協(xié)同轉(zhuǎn)移氫實(shí)現(xiàn)硝基選擇性還原（具體路徑需進(jìn)一步研究）。本研究明確了胺產(chǎn)物中H原子的來源，并排除了自由基途徑作為潛在反應(yīng)機(jī)制的可能性。然而，由于反應(yīng)機(jī)制可能具有復(fù)雜性并涉及多種路徑，仍需進(jìn)一步研究以闡明本工作中反應(yīng)的具體作用機(jī)制。

前期類似文獻(xiàn)方法機(jī)理【

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反應(yīng)操作

General Procedure for the Reduction of Nitro Compounds.

Nitroarene (0.3 mmol), B2(OH)4 (0.9 mmol, 80.7 mg), and 4,4′-bipyridine solution [2 mL of a 0.75 mM stock solution in DMF, 1.5μmol of 4,4′-bipyridine (0.5 mol % relative to nitroarene)] were all added to a sample vial (5 mL) containing a PTFE-coated magnetic stir bar. The reaction mixture was stirred at room temperature for 5 min. After complete consumption of the starting material as monitored by TLC, the internal standard (1,3,5-trimethoxybenzene) was added in the reaction mixture. The reaction mixture was diluted with water and ethyl acetate. The organic layer was collected and washed with brine. The organic layer was dried over anhydrous Na2SO4 and filtered. The solvent was evaporated under reduced pressure. The crude product was dissolved in d-solvent and analyzed by a NMR spectrometer to obtain the NMR yield. Afterward, the crude product was purified by column chromatography on a silica gel to obtain the isolated yield.

Gram-Scale Reaction for the Reduction of the Nitro Compound. (E)-4-Nitrostilbene (15 mmol, 3.3786 g), B2(OH)4(45 mmol, 4.0343 g), and 4,4′-bipyridine (0.075 mmol, 0.0117 g) were dissolved in 100 mL of DMF. The reaction mixture was stirred at room temperature for 5 min under air conditions. The reaction mixture was diluted with water and ethyl acetate. The organic layer was collected and washed with brine. The organic layer was dried over anhydrous Na2SO4 and filtered. The solvent was evaporated under reduced pressure. The crude product was purified by column chromatography on a silica gel using hexane/EtOAc = 4:1 as eluent.

本文了一種基于B?(OH)?和4,4'-聯(lián)吡啶的無金屬、高化學(xué)選擇性硝基還原方法。與傳統(tǒng)方法不同，該反應(yīng)無需易燃?xì)錃狻⒏邏涸O(shè)備或金屬催化劑，且在室溫和短反應(yīng)時(shí)間內(nèi)即可高效完成。特別值得關(guān)注的是，該方法對(duì)乙烯基（-C=CH?）、炔基（C≡C）、羰基（C=O）及鹵素（C-X）等敏感官能團(tuán)表現(xiàn)出優(yōu)異的耐受性，為目標(biāo)產(chǎn)物的高收率分離提供了可能。

提醒：此反應(yīng)熱效應(yīng)明顯，對(duì)于克級(jí)反應(yīng)需謹(jǐn)慎！