摘要：K4[Fe(CN)6]结构稳定，毒性小，是绿色氰化物源，具有工业实用性、反应稳定性和廉价性。文中介绍了以K4[Fe(CN)6]为氰源的卤代烃、芳酰卤、醛酮和羧酸的氰化反应最新研究进展，指出了目前K4[Fe(CN)6]在氰化反应应用中存在的问题及面临的挑战，并对其在氰化反应中应用的未来发展趋势进行展望。
关键词：K4[Fe(CN)6]；氰化反应；催化剂；环境友好型；绿色化学
有机氰化反应在有机化学工业、医药、农药、染料、液晶材料、高分子材料等行业中有着十分重要的应用。而传统上用于进行氰化反应的氰源大多是剧毒物质。这些剧毒氰源的使用对环境造成了严重的影响。因此，寻求一种无毒无害、环境友好型的氰源来替代传统的有毒氰源是一项十分紧迫且有意义的任务。K4[Fe(CN)6]是煤化工的副产品，可作为食盐的抗结剂，其产量大，结构稳定，毒性非常小，是一种安全绿色、环境友好型的氰源。文中介绍了以K4[Fe(CN)6]为氰源的卤代烃、芳酰卤、醛酮和羧酸的氰化反应最新研究进展，指出了目前K4[Fe(CN)6]在氰化反应应用中存在的问题及面临的挑战，并对其在氰化反应中应用的未来发展趋势进行展望。
1卤代烃的氰化反应
1.1 卤代烷烃的氰化反应
卤代烷烃经过氰化反应生成烷基腈。
Magdesieva等[1]以K4[Fe(CN)6]作为氰源，用钯聚吡咯纳米复合材料作为催化剂，可以对溴代乙烯基、活性氯化物和甲酰基化合物进行高效氰化反应。在该反应体系中，催化剂在加热和微波辐照下均具有活性。该反应清洁高效，是一种操作简单且环境友好的合成方法。Nikitin等[2]开发了一种结构可调、绿色无毒的多胺型聚合物骨架催化体系，该催化体系在微波辐射下不被破坏，这使得氰化反应不仅在普通加热条件下可以进行氰化，还可以在微波活化条件下进行氰化，且在微波活化条件下，氰化反应时间大大缩短，腈的收率为40~90%。
1.2 卤代芳烃的氰化反应
卤代芳烃经氰化反应合成芳基腈。
2004年，Beller[3]等在较低温度下以钯催化反应的形式重新发现了K4[Fe(CN)6]。自此，K4[Fe(CN)6]被作为环境友好型氰源用于大量的卤代芳烃氰化反应的研究中。Zhang等[4]在水相介质中发展了K4[Fe(CN)6]对钯催化芳基氯化物氰化反应的研究。此工作首次发展了Pd催化芳基芳烃磺酸盐与K4[Fe(CN)6]的氰化反应，为酚类化合物向相应的苯并腈类化合物的转化提供了方便。
2芳酰卤的氰化反应
酰基氰化物是有机合成和医药合成的一种重要中间体，它是由酰基卤化物与氰化试剂来合成。
Li等[5]介绍了以K4[Fe(CN)6]为环保型氰源，三丁基膦为促进剂，直接合成芳酰氯氰醇酯的方法。该方案不使用强毒性氰化剂，收率高，工艺简单。Li等亦以K4[Fe(CN)6]为氰源，以三苯基膦为促进剂，三乙胺为催化剂，以芳基氯化物为原料，直接合成2,3-二芳基氧基-2,3-二碳腈。该方法具有不使用强毒氰化物源、产率高、操作简便等特点。
3醛酮的氰化反应
醛酮的氰化产物是一类具有广泛应用价值的有机合成中间体, 它是合成α-羟基酸、α-羟基醛、α-羟基酮等的直接原料，在药物合成中也广泛应用。
Hu等[6]以K4[Fe(CN)6]为氰源，氢氧化钾为催化剂，苯甲酰氯为促进剂，选择性地对10个二芳基酮进行了单1,4-氢氰化反应。
该方法具有无毒氰化物源、无重金属催化剂、选择性好、产率高、工艺简单等优点。Li等以K4[Fe(CN)6]为氰源，氢氧化钾为基础，苯甲酰氯为促进剂，采用一锅两步法对芳香烯酮进行选择性共轭氰化反应。该方法具有无毒氰化物源、收率高、操作简便等优点。
4羧酸的氰化反应
Fu等[7]提出了一种以K4[Fe(CN)6]作为绿色氰源的Ag/Cu介导的广泛可用的芳基羧酸脱羧氰化反应方案。该工艺为产物提供了高选择性、中到良率的产物，并在供电基团和吸电基团方面表现出良好的功能兼容性，是目前腈类制备方法的低成本替代品。
5展望
随着人们环保意识的增强，绿色化学的蓬勃发展，研究者们对以K4[Fe(CN)6]为氰源的有机氰化反应的研究热度逐日提高。开发了以K4[Fe(CN)6]为氰源的诸多催化反应体系，使氰化反应高效顺利进行。然而目前反应催化剂对反应底物的选择性和金属催化剂的使用寿命等仍有待进一步提高，在此后研究中，对以K4[Fe(CN)6]为氰源的氰化反应进一步拓宽研究的范围和深度，以便在实际工业生产中产生经济效益、社会效益和环境效益。
参 考 文 献
[1] MAGDESIEVA T V, et al. Pd-Polypyrrole Nanocomposite in Environmentally Friendly Synthesis of Vinylnitriles Using K4Fe(CN)(6) [J]. ChemistrySelect, 2018, 3(16): 4237-4243.
[2] NIKITIN O M, et al. Polymer biquinolyl-containing complexes of Pd(II) as efficient catalysts for cyanation of aryl and vinyl halides with K4Fe(CN)(6) [J]. New J Chem, 2016, 40(12): 10465-10473.
[3] SCHAREINA T, et al. Improving palladium-catalyzed cyanation of aryl halides: development of a state-of-the-art methodology using potassium hexacyanoferrate(II) as cyanating agent [J]. J Organomet Chem, 2004, 689(24): 4576-4583.
[4] ZHANG J L, et al. Highly Efficient Pd-Catalyzed Cyanation of Aryl Chlorides and Arenesulfonates with Potassium Ferrocyanide in Aqueous Media [J]. Catal Lett, 2010, 139(1-2): 56-60.
[5] LI Z, et al. Direct synthesis of cyanohydrin esters from aroyl chlorides using potassium hexacyanoferrate(II) as an eco-friendly cyanide source [J]. Res Chem Intermed, 2015, 41(5): 3147-3155.
[6] HU X N, et al. Eco-friendly mono-1,4-hydrocyanation of diarenyl ketones using potassium hexacyanoferrate(II) as a cyanide source [J]. J Chem Res, 2015, 1: 44-47.
[7] FU Z J, et al. Ag/Cu-mediated decarboxylative cyanation of aryl carboxylic acids with K4Fe(CN)(6) under aerobic conditions [J]. Synth Commun, 2019, 49(7): 917-924.
作者简介：李静简（1993—），男，研发组长，研究方向为功能小分子有机化学合成、药物中间体合成。