1。2。3  官能团导向活化C-H键来硝化芳烃

近年来，过渡金属催化的C-H键活化发展迅速，分子中广泛存在的C-H键来构建C-X键或C-C键的使用,减少了反应步骤,提高了反应效率,并且减少了无机废弃物的排放降低对环境的危害

Liu课题组[27]第一次研究了钯催化N配位(或螯合)导向,活化C-H键,进行芳烃的硝基化反应。这个体系官能团具有比较高的兼容性,位置选择性和单硝基取代选择性比较高。体系需要含有特定的导向基团，并且只在含N导向基团的邻位进行硝基化。

图1。20钯催化N配位(或螯合)导向芳烃的硝化反应

从上述方法受到启发，Bi课题组[28]报道了以吡啶基为导向基团来活化C-H键，用铜当催化剂来硝化芳烃。反应的硝化试剂是硝酸银，氧化剂是氧气，溶剂是1,2,3-三氯丙烷。

图1。21铜催化吡啶基导向芳烃的反应

1。3  铜催化保护苯胺类化合物的选择性硝化

以往的研究中，苯胺衍生物在铜催化下的C-H卤化[29]，使用Cu(NO3)2·xH2O作为催化剂时意外发现苯胺部分硝化。事实上，使用一个当量的Cu(NO3)2·xH2O或者其他类似的条件，N-(2-吡啶基)磺酰苯胺能够完全转化。不幸的是，反应的区域选择性低，只能得到邻位和对位之比为3:1的混合物[30]。

Elier Hernando课题组[31]已经发现了一种在铜催化条件下，苯胺衍生物选择性硝化的方法，其副产物只有水。这个方法可以适用于多种N-保护基，同时也能进行芳烃的拓展，包括许多吸电子基团。通过进一步的硝化，可以制备多硝化的产物。这种方法可以进一步放大，并且作为多氮化合物的前驱体，如苯并[d]咪唑-2(3H)-酮和苯并咪唑。

当苯胺硝化后具有一个硝基时，会温和的发生二硝化反应。该催化系统的催化效能是不变的。同样地，抛开取代基的电子构型以及氮原子（磺胺或尿素）上保护基团的类型等因素，典型的苯胺二硝化反应中，对位取代的产率要比邻位取代低，也就是说苯胺上面更容易进行邻位取代的二硝化反应。此外，与卤素取代物的反应也为进一步地衍生反应提供了保障。强吸电子的存在，对反应的进行没有太大的影响。邻位取代基的存在使得二硝化反应会发生在没有被取代的邻位或者对位上。

以下是可能的反应机理，苯胺和硝酸在铜催化的条件下进行硝化反应，氧化铜和硝酸反应生成水和硝酸铜，硝酸铜中产生的NO2自由基，磺酰胺上N-H中的质子被Cu(Ⅱ)捕捉后，可以形成相应的自由基底物，紧跟着电子离域到苯环上，与NO2自由基相结合，生成相应的邻对位硝基化产物。文献综述

图1。21铜催化苯胺的选择性硝化反应的可能机理

本文采用的方法是先用氯甲酸乙酯保护氨基，再用铜做催化剂，叔丁基亚硝酸酯做硝化剂，对苯胺进行邻位硝化，硝化活性较硝硫混酸温和，产物较为纯净，选择性也高，最后再进行脱保护，得到产物。实验过程中，我们拟用的反应条件：6。0 equiv 的叔丁基亚硝酸酯做硝化剂，10mol% 的硝酸铜做催化剂，二氧杂环乙烷（dioxane）作溶剂，反应温度为90℃，在空气中进行硝化反应，反应完成后，再用水和乙二醇以1:1混合作溶剂，加入3 equiv的盐酸营造酸性条件，在95℃的条件下反应7个小时，进行脱保护，得到目标产物，再拓展一系列苯胺类化合物作为底物进行反应。 

2  本课题的研究内容及方法

苯胺的选择性硝化包括三步反应，首先是保护苯环上的氨基，将其乙酰化，生成乙酰苯胺，再用硝化试剂对乙酰苯胺进行硝化，反应结束后再对氨基进行脱保护，得到反应产物硝基苯胺。最后综合以上三步反应，以及文献内容，探讨反应的可能机理。