类型a：学术研究报告
研究团队与发表信息 该研究由日本大阪大学工程研究生院应用化学系的Kosuke Yasui、Miharu Kamitani、Hayato Fujimoto以及通讯作者Mamoru Tobisu*共同完成，研究成果于2021年2月12日发表在《Organic Letters》期刊（2021, 23, 1572–1576）。
学术背景 本研究属于有机化学催化领域，聚焦于惰性C(芳基)−N键的活化与转化。苯胺衍生物中的C(芳基)−N键因其高键能（约103 kcal/mol）通常表现出化学惰性，传统方法需依赖化学计量的强碱或过渡金属催化剂。研究团队旨在开发一种新型N-杂环卡宾(N-heterocyclic carbene, NHC)催化的Truce−Smiles重排反应，通过形成高亲核性的叶立德中间体（ylide intermediate），实现无活化芳胺衍生物中C(芳基)−N键的断裂与C(芳基)−C键的构建。这一研究填补了有机催化在该领域的空白。
研究流程详述 （1）催化剂筛选与反应条件优化 研究对象为N-芳基丙烯酰胺衍生物1a（0.20 mmol），系统评估了11种NHC催化剂（N1-N10）在140°C甲苯溶剂中的催化效率。通过气相色谱（GC）检测产物2a的收率，发现4,5-二甲基咪唑基NHC（N7）效果最佳，反应40小时后定量转化。规模化实验（8 mmol）验证了方法的实用性。
（2）底物适用范围研究 采用优化条件（N7·HCl催化剂、CsF碱、甲苯/140°C），测试了含氰基（1b）、碘代（1c）、甲氧基（1d）等16种芳基丙烯酰胺衍生物（1b-1q）。通过核磁共振（NMR）和高分辨质谱（HRMS）表征产物，证实反应可耐受卤素、酯基等官能团，且邻位取代底物（1j-1m）表现出独特的选择性——优先发生C−N断裂而非C−卤键取代。
（3）生物活性分子转化应用 将方法拓展至抗菌药磺胺二甲嘧啶（1r）和麻醉药二甲卡因（1s），成功构建了新型酰胺衍生物2r和2s。通过更换催化剂（N9），首次实现了催化剂调控的选择性切换——从C−N断裂转为C−Br键的亲核芳香取代（产物3）。
（4）机理验证实验 采用DFT计算（M06-2x/6-311+G*//6-31+G*水平）揭示了反应路径：叶立德中间体（INT1）进攻芳基ipso位形成Meisenheimer中间体（INT2），其C−N键断裂能垒（29.6 kcal/mol）为决速步骤。自然布居分析（NPA）显示负电荷主要分布在酰胺芳环上，与实验结果中缺电子底物反应活性更高的现象一致。
主要研究成果 （1）开发出首例NHC催化的Truce−Smiles重排反应，无需光激发或过渡金属参与； （2）建立了包含22种衍生物的底物库（收率26->95%），体现优异的官能团兼容性； （3）通过催化剂调控实现C−N与C−X键断裂的选择性控制； （4）DFT计算证实了经由Meisenheimer中间体的分步亲核取代机制。
研究价值 科学价值：突破了传统C(芳基)−N键活化需强碱或过渡金属的限制，开辟了有机催化新途径。 应用价值：为药物分子后期修饰提供了原子经济性新策略，保留的卤素原子（如2c、2j）可进一步衍生化。
研究亮点 （1）首例NHC催化惰性C(芳基)−N键活化的系统性研究； （2）创新性利用α,β-不饱和酰胺原位生成高活性叶立德中间体； （3）反应条件温和（无需强碱/光照）、100%原子经济性； （4）首次实现催化剂依赖的选择性调控机制。
其他发现 对比实验显示：4,5-位甲基取代的咪唑型NHC（N5-N7）展现出独特优势，推测空间位阻效应抑制了竞争性C(酰基)−N键断裂。该发现为NHC催化剂的设计提供了新思路。