N-烷基化胺是重要的化工中间体，烃类化合物的氧化胺化是合成N-烷基化胺最简单的路线。然而，甲苯等简单芳烃与苯胺等芳胺的氧化胺化存在芳胺易于焦油化、产物容易转化为亚胺等难题。
中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室石峰研究员带领的团队在多年开展N-烷基化胺合成多相催化体系研究的基础上，发展出了一种高效的炭负载纳米镍钴合金结构的催化材料，并以该材料作为催化剂将催化加氢和选择氧化两个互相矛盾的反应置于同一体系，实现了硝基苯为氮源的甲苯分子中sp3 C-H的高效氧化胺化反应。该催化剂中镍的主要功能是催化硝基苯还原为苯胺、钴的主要功能是催化苯胺与甲苯的氧化胺化。值得一提的是，利用该催化材料，可使苯胺随着硝基苯的还原反应逐步释放并与甲苯发生氧化胺化反应，从而避免了苯胺氧化为焦油副产物。
图一、CoNi/C催化的甲苯-硝基苯氧化胺化反应
图二、CoNi/C催化材料的电镜和线扫描图片
基于这一催化体系的构建，该团队取得了N-苄基苯胺95%的分离收率，远高于目前国际上对于此类反应的报道（已报道的甲苯氧化胺化合成N-苄基苯胺的收率通常为20-50%）。同时，该反应体系中还原剂、氧化剂和催化剂形成了一个催化平衡体系，使得催化剂的催化氧化和催化还原性能均处于相对较弱的状态，保护了硝基类化合物以及甲苯类化合物的重要敏感官能基团在这一催化反应中免于遭到破坏,从而得到了高产率的N-烷基化胺。因此，这一研究还解决了传统胺醇烷基化和氧化胺化反应中胺类化合物以及甲苯类化合物的敏感官能基团易被破坏的瓶颈。以上研究成果发表在《四面体快报》上(Tetrahedron Letters. 2016)。
上述研究工作得到了国家自然科学基金和兰州化物所“一三五”重点培育项目的资助。
