我区科研团队在尿素类化合物合成领域取得新进展

近日，内蒙古师范大学化学与环境科学学院包永胜教授科研团队在国际知名期刊《有机化学前沿》（Organic Chemistry Frontiers）发表了“室温下通过酰胺的化学专一性C-C键断裂合成尿素类化合物和氨基甲酸酯类化合物”（From amides to urea derivatives or carbamates with chemospecific C-C bond cleavage at room temperature）的最新科研成果，在尿素类化合物合成领域取得新进展。

该研究依托内蒙古自治区数学中心、内蒙古自治区绿色催化重点实验室、内蒙古自治区水环境协同创新中心的科研力量与成果数据，并得到国家自然科学基金地区项目、内蒙古自治区科技计划项目、内蒙古自治区留学人员创新创业启动支持计划项目以及内蒙古师范大学重大项目培育专项等项目的支持。

尿素——含氮量最高的氮肥

尿素类化合物作为一种重要的化合物，被广泛应用于化肥、农药、医药和精细化工产品中。传统的合成尿素类化合物的方法是利用光气、异氰酸酯与胺的亲核加成反应合成。但由于光气、异氰酸酯的剧毒性质、对环境不友好和底物受限，不符合可持续发展的需求。

近年来，化学家们越来越倾向于温和条件下利用过渡金属催化的方法来合成尿素类化合物，以便增加合成产率及底物普适性。例如过渡金属催化的氰酸钠、卤苯和胺的加成反应，过渡金属催化的胺与一氧化碳的加成反应，过渡金属催化的叠氮化合物、胺和一氧化碳的加成反应，过渡金属催化的卤苯、叠氮钠、芳胺的加成反应等。但是，这些反应都需要使用异氰酸酯、氰酸钠、一氧化碳、叠氮化合物或叠氮钠等剧毒或毒性物质，并且需要高温及其它苛刻条件，无法应用到工业生产中。

过渡金属催化的选择性C-C键断裂是一种直接重构碳骨架的策略，可以为许多高价值的生物、药物、农用化合物提供快速、非传统的合成方法。但是相比醇类、胺类、酮类和烷基苯类，酰胺的C-C键断裂方法报道很少。酰胺的C-C键断裂面临两个巨大的挑战：一是由于C-N键的键能远低于C-C键的键能，所以C-N键断裂更占优势；二是酰胺是一个C-H活化反应的优良导向基，所以C-H键活化的竞争也需要控制。利用主流的C-C键断裂策略，即β-碳消除和过渡金属氧化加成，很难实现温和条件下酰胺的C-C键断裂。

合成的41种尿素类化合物，包括7种未知物

针对上述科学问题，科研团队首次提出一种螯合辅助与自由基氧基化联合策略，实现了酰胺C-C键的化学专一性断裂，在室温下合成了多种尿素类化合物和氨基甲酸酯类化合物。该方法以醋酸铜为催化剂，空气中的氧气为氧化剂，适用于各种芳基乙酰胺与伯胺、仲胺、芳香胺和醇类的结合，具有极强的普适性，为尿素类化合物的合成提供了新的路径。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/qo/d1qo01922h/unauth