简介

常见的还原脱氰基反应的底物较多的是α-三级氨基腈化合物，其在化学计量的活化剂的作用下，经历一个SN1的过程，从而形成一个亚胺鎓中间体，继而被反应体系中的还原剂（氢负离子）所捕获，得到氰基脱除的胺类化合物。常用的还原体系有如下几种：LiAlH4， NaBH4， AgBF4/Zn（BH4）2， BH3等等。这些反应条件在以α-三级氨基腈为底物的还原脱氰基反应中具有很好的普适性。然而对于α-二级氨基腈化合物而言，这些条件往往不适用，或者效率很差。究其原因是因为二级胺体系较难形成亚胺中间体，同时该亚胺中间体相较于亚胺鎓而言反应活性有所降低，从而导致了α-二级氨基腈化合物的还原脱氰基反应仍是一个挑战。

最近报道了以氰基作为无痕活化基团，通过1，3-偶极环加成反应和还原脱氰基组合，构建多官能化的5-未取代吡咯烷类化合物的新方法，并将之应用于吡咯烷天然产物Isoretronecanol的全合成中。在此研究工作中，我们发现了一个全新的由硼氢化钠引发的二级胺基腈的还原脱氰基反应，本文将就该反应的机理进行细致的研究。

机理研究

硼氢化钠的作用及可能的反应机理

基于上述的一系列的实验结果，我们已经确认硼烷作为主要还原剂来还原亚胺中间体，而硼氢化钠也在该反应中起到了至关重要的作用。因催化量的硼氢化钠的加入不但大大加速了还原脱氰基反应，而且还有利于获得高的反应收率。通常情况下，硼烷与硼氢化钠的组合，一般认为硼氢化钠作为还原剂，而硼烷作为硼氢化钠的再生氢源，而在上个世纪80年代Brown等人也观察到类似的加速现象。然而我们新发展的还原脱氰基反应似乎经过一条完全不同的反应历程。

基于大量的文献调研和实验结果，我们提出了如下的反应机理（如图1所示）：首先，化合物1a与硼烷形成N-B络合物，该络合物的裂解为亚胺中间体II的速率往往非常慢，但是在碱性的硼氢化钠的协助下，通过对络合物I中酸性较强的N-H进行去质子来促进这一碎裂；同时在BH3CN−的辅助下，亚胺会被硼烷迅速还原产生氮负离子III，而新生成的中间体III再次充当碱，攫取络合物I中的质子，从而再次产生亚胺硼烷络合物II和BH3CN−。这两步形成一个循环，作为链增长的过程来源源不断地产生络合物IV和V。最后，化合物IV和V通过一些后处理方法转化为裸露的吡咯烷2a。在这一过程中，NaBH4作为一种碱引发了一个还原型的负离子链反应，其中硼烷不仅充当了形成亚胺所需的路易斯酸活化剂，还充当了还原亚胺的还原剂。

图1 NaBH4引发的还原脱氰基反应的可能机理

还原脱氰基反应操作的标准步骤

向装有α-氨基腈1a（0.5 mmol）的THF（5 mL）溶液中，加入BH3·THF硼烷-四氢呋喃溶液。该反应体系在室温条件下反应10分钟后，加入NaBH4（3.8mg， 0.1 mmol）。然后搅拌20 min后，加入5ml冰水和3mL20%NaOH水溶液淬灭反应。搅拌10分钟后，用乙酸乙酯萃取，有机相再加入2mL 20%NaOH水溶液洗涤，水相再用乙酸乙酯萃取，有机相用饱和食盐水洗涤后，无水硫酸镁干燥，过滤，除去溶剂后，溶解于5mL的甲醇中，加入12mgPd/C （10% wet.）。搅拌合适的时间后（10 min），浓缩，柱色谱（CHCl3/MeOH = 200:1 to 100:1）分离即可得到脱氰基产物2a。