乙腈生产工厂彪仕奇：铜催化的乙腈作为氰化试剂的芳烃氰化反应
芳基腈化合物在很多染料、除草剂、农药、天然产物和药物中有着广泛的应用。而且，氰基化合物也是一种很重要的中间体，可以用来合成醛、胺、脒、四氮唑、酰胺和相应的羧基衍生物。乙腈生产工厂彪仕奇发现，近几十年，用过渡金属催化的方法来合成苄腈已经取得了重大进展。与此同时，芳基卤代物、活化的芳烃和含有导向基团的芳烃的氰化反应也有长足发展。在这些方法中，大多数都要用到金属氰化物作为氰化试剂。而大多数氰化试剂，尤其是KCN, CuCN, Zn(CN)2和TMSCN等，都有很强的毒性。最近，作为一种替代策略，对复合氰源的研究（比如铵盐与DMF或DMSO结合）已经引起了人们越来越多的注意。
现在，用不含导向基团的简单芳烃为原料做苄腈的氰化反应具有很大的吸引力。这种策略避免了底物的预官能团化，更重要的是，简单芳烃作为原料，来源也更加丰富。但是到目前为止，由于其较低的反应活性，在这个领域很少有文献报道。在2010年，Hartwig及其同事报道了一种不经过活化的芳烃氰化方法。在这个例子中，先是铱催化C-H硼酯化，再以Zn(CN)2作为氰源在铜的作用下进行氰化反应。最近，Wang及其同事报道了用铁催化的用一种三氟甲基芳基氰化碘代物（DFCT）作为氰源的直接氰化方法。基于对以上的思考，通过铜催化的利用乙腈为氰源的芳烃氰化反应。并且研究表明，在乙腈的活化作用中，Cu/TEMPO体系起到一个很重要的作用。
从安全和原子经济性的角度考虑，乙腈是一种更具吸引力的氰源，因为它可以避免使用高毒性的金属氰化物和结构复杂的亲电子氰源。然而，由于相对于烷烃C-C键（ca. 83 kal/mol），较高的CH3-CN键解离能（133 kal/mol）使得这种C-C键的解离具有很大的挑战性。彪仕奇最近公开了一种铜催化的含有导向基团的用乙腈作为氰源的芳基C-H键氰化方法。尤其值得注意的是，(Me3Si)2作为路易斯酸，在活化惰性的乙腈C-CN键中起着很重要的作用。基于以上的工作，可以使用CH3CN作为“CN”源进行简单芳烃氰化反应，这个策略是通过碘化作用活化简单芳烃，然后发生氰化反应。然而，简单芳烃的碘化反应通常在比较苛刻的条件下发生，比如强酸、过量的氧化剂或特殊的试剂。因此，通过碘化作用，用CH3CN作为氰化试剂的一锅法氰化反应是一种很有挑战性的策略。
选择现成的甲苯作为测试底物。为了确定转化的反应条件，天津乙腈生产工厂彪仕奇测试了一系列的路易斯酸、铜催化剂和氧化剂。首先，彪仕奇发现在Cu(NO3)2.H2O/(Me3Si)2催化条件下没有产物，与此同时，在这样的体系中乙腈C-CN键成功解离释放出CN-离子，这表明在(Me3Si)2存在下乙腈是一种很有效的氰源。因此，对碘化试剂作用下甲苯的氰化反应，彪仕奇筛选了各种路易斯酸。
令人高兴的是，以NIS作为碘化试剂，在连续的碘化/氰化反应中，Yb(OTf)3显示出很好的反应活性，得到产物3a 收率94%，邻位和对位取代产物比例1:1.1。其他M(OTf)3盐（M=Bi,Sc, Fe）可以有效地促进甲苯的碘化作用，但是这些三氟甲磺酸盐对氰化作用有更差的影响。
值得注意的是，Cu(ClO4)2（10 mol %）或Cu(OTf)2（10 mol %）作为路易斯酸，不仅可以促进碘化反应，也可以促进氰化过程，分别得到91%和83%的收率，在氰化步骤中不需要其他铜催化剂，简单高效。这个结果表明， Cu(ClO4)2和Cu(OTf)2起到三个作用：碘化反应的路易斯酸，C-CN键解离的的催化剂，以及促进新的C-CN键的形成。
更换不同的氧化剂，天津乙腈生产工厂彪仕奇发现TEMPO在这个连续转化的反应中是表现最好的氧化剂。在以往的很多报道中是一种很好的氧化剂的Ag2CO3反应收率适中。不加(Me3Si)2，收率降到29%，这表明乙硅烷对乙腈C-CN键的断裂起很重要的作用。
