酰胺是一类重要的羰基化合物，广泛存在于天然产物、药物分子和聚合材料之中。传统的酰胺合成方法通过羧酸及其衍生物和胺类化合物在偶联试剂活化下进行缩合反应制备，会产生大量的废弃物，因此发展绿色、高效、高原子经济性的酰胺合成新方法具有重要意义。

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夏纪宝课题组一直致力于一氧化碳（CO）羰基化催化领域的研究。在他们团队前期过渡金属催化的氧化碳—氢羰基化制备（手性）内酰胺工作的基础上（J. Org. Chem., 2019, 84, 3357；Org. Lett., 2019, 21, 1749），他们提出了一种制备酰胺的新策略：以CO为羰基源，通过金属氮卡宾中间体，可能通过两种途径实现碳—氢酰胺化，异氰酸酯中间体（图1，中间体I）或碳金属中间体（图1，中间体II）。

图1. 研究策略

作者使用商业化的铑盐或钯盐为催化剂、常压下的CO作为羰基源、有机叠氮化合物作为氮源，实现了富电子（杂）芳烃的碳—氢酰胺化反应。作者首先以N-甲基、苄基、或苯基吲哚为底物，反应均能以优秀的收率得到目标化合物，当使用N上无保护基团的吲哚为底物时，反应也能够以优秀的结果得到目标产物。最后作者考察了吡咯、甘菊蓝、二甲基苯胺等一系列芳烃对反应的耐受性，发现反应在铑和钯的催化下均表现出较高的反应活性。该反应首次通过金属氮卡宾中间体实现了分子间碳—氢羰基化，氮气是唯一副产物，且具有原料易得、反应简单、条件温和、绿色高效等优点。

图2. 分子间碳—氢酰胺化

通过控制实验和理论计算，作者提出设想中的经由异氰酸酯中间体的反应途径可能是合理的；金属和叠氮化合物反应生成金属氮卡宾，然后和CO反应得到异氰酸酯中间体，接着与富电子芳烃通过亲电取代反应机理生成酰胺产物。

这一成果近期发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上，文章的第一作者是课题组科研助理元思文和博士研究生韩慧。理论计算部分由苏州大学鲍晓光教授课题组完成，盐城工学院的顾正洋博士为共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金委、江苏省自然科学基金，中科院“百人计划”等资助。