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氫化反應(yīng)在化學工業(yè)中應(yīng)用極為廣泛，但該過程一般需要使用過渡金屬或貴金屬催化劑，在經(jīng)濟和環(huán)境方面不甚友好。與過渡金屬相比，來源廣泛價格低廉的s區(qū)金屬的研究較少。堿土金屬曾被用于碳碳雙鍵的還原氫化反應(yīng)中，盡管反應(yīng)局限于共軛體系，但也邁出了堿土金屬催化氫化反應(yīng)的第一步（Angew. Chem. Int. Ed. 47,9434–9438）；之后Jun Okuda等人也實現(xiàn)了非共軛體系的催化氫化反應(yīng)（Angew. Chem. Int. Ed. 56, 12367–12371）。目前相關(guān)的研究主要集中于碳碳雙鍵的氫化還原，而對于羰基、亞胺等不飽和鍵的研究還很少。作者利用堿土金屬作為催化劑，利用氫氣在80℃下實現(xiàn)了亞胺的氫化還原，反應(yīng)高效，而且氫氣壓力低（1 bar — 6 bar）。

亞胺的還原氫化反應(yīng)在有機合成中有著極為廣泛的應(yīng)用，目前亞胺氫化還原的催化劑主要有四類（Figure 1）：有機金屬氫化物（a）、Br?nsted酸有機小分子催化劑（b）、雙功能催化劑（c）、FLP催化劑（d）。

Figure 1：四種不同類型的亞胺還原氫化催化劑

堿土金屬對烯烴的催化氫化反應(yīng)機理如圖2a所示，二烴基鈣與氫氣作用形成鈣氫物種，鈣氫物種與烯烴配位，然后發(fā)生插入反應(yīng)，在于氫氣發(fā)生σ鍵復分解反應(yīng)，得到催化鈣氫物種進入下一個反應(yīng)循環(huán)，同時釋放出氫化產(chǎn)物，作者推測亞胺的催化機理和烯烴類似（Figure 2b）,催化活性物種為鈣氫物種。

Figure 2：堿土金屬催化不飽和鍵氫化的反應(yīng)機理

作者在不同反應(yīng)條件下對反應(yīng)進行了探討，得出了以下結(jié)論：①增大氫氣壓力，反應(yīng)時間縮短，壓力低至1 bar仍可在5h內(nèi)轉(zhuǎn)化完（entries 1-3）；②升高反應(yīng)溫度，反應(yīng)時間縮短（entries 1,4）；③降低催化劑用量，反應(yīng)時間會延長（entries 2,5）；④該反應(yīng)官能團兼容性好（entries 6-14）；⑤反應(yīng)活性Mg?<?Ca?<?Sr?<?Ba（entries 20-25）；⑥第一主族金屬催化效果不好（entries 26-28）。

Figure 3：催化氫化反應(yīng)條件的探索

由于對催化劑性質(zhì)的認知較少，作者并沒有得到一個明確的機理，但作者進行了大量的DFT計算（Figure 4），結(jié)果表明途徑A經(jīng)歷一個鈣氫物種歷程是合理的。

Figure 4：DFT計算

總結(jié)：亞胺的催化氫化反應(yīng)在有機化工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，通常用的過渡金屬或貴金屬催化劑在經(jīng)濟和環(huán)境等方面不甚友好。作者等人用廉價的堿土金屬作為催化劑，反應(yīng)活性高，氫氣壓力要求低，具有很大的工業(yè)應(yīng)用前景。