Top Organomet Chem (2021) 68: 321–378
https://doi.org/10.1007/3418_2020_62
# Springer Nature Switzerland AG 2020
Published online: 1 December 2020
Catalytic Conversion of Nitriles by Metal
Pincer Complexes
Beibei Guo, Edwin Otten, and Johannes G. de Vries
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
2 Hydrogenation of Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
2.1 Hydrogenation of Nitriles to Amines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
2.2 Hydrogenation of Nitriles to Imines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
3 α-Functionalisation of Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
3.1 α-Alkylation with Alcohols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
3.2 α-Olefination of Benzyl Cyanide and Aliphatic Nitriles with Alcohols . . . . . . . . . . . . . 342
3.3 α-Alkylation of Aliphatic and Benzylic Nitriles via Michael Addition
on Unsaturated Ketones or Esters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
3.4 α-Deuteration of Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
3.5 α-Acylation of Unsaturated Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
3.6 Aldol and Mannich Reactions with Aldehydes or Protected Imines . . . . . . . . . . . . . . . . 352
3.7 Enantioselective α-Functionalisation of Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
4 Hetero-Michael Addition to α,β-Unsaturated Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
4.1 Lewis Acid Catalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
4.2 Catalysis via Metal-Ligand Cooperation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
4.3 Hydration of Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
4.4 Amination of Nitriles . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . 369
4.5 Synthesis of Heterocycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
Abstract The nitrile is an extremely useful functional group in organic synthesis: it
can be transformed into amides, carboxylic acids, amines and imines; yet it is
relatively stable and can be easily carried through several synthetic steps before
B. Guo and E. Otten
Stratingh Institute for Chemistry, University of Groningen, Groningen, The Netherlands
e-mail: edwin.otten@rug.nl
J. G. de Vries (*)
Leibniz Institut für Katalyse e.V., Rostock, Germany
e-mail: johannes.devries@catalysis.de
https://doi.org/10.1007/3418_2020_62
# Springer Nature Switzerland AG 2020
Published online: 1 December 2020
Catalytic Conversion of Nitriles by Metal
Pincer Complexes
Beibei Guo, Edwin Otten, and Johannes G. de Vries
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
2 Hydrogenation of Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
2.1 Hydrogenation of Nitriles to Amines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
2.2 Hydrogenation of Nitriles to Imines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
3 α-Functionalisation of Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
3.1 α-Alkylation with Alcohols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
3.2 α-Olefination of Benzyl Cyanide and Aliphatic Nitriles with Alcohols . . . . . . . . . . . . . 342
3.3 α-Alkylation of Aliphatic and Benzylic Nitriles via Michael Addition
on Unsaturated Ketones or Esters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
3.4 α-Deuteration of Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
3.5 α-Acylation of Unsaturated Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
3.6 Aldol and Mannich Reactions with Aldehydes or Protected Imines . . . . . . . . . . . . . . . . 352
3.7 Enantioselective α-Functionalisation of Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
4 Hetero-Michael Addition to α,β-Unsaturated Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
4.1 Lewis Acid Catalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
4.2 Catalysis via Metal-Ligand Cooperation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
4.3 Hydration of Nitriles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
4.4 Amination of Nitriles . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . 369
4.5 Synthesis of Heterocycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
Abstract The nitrile is an extremely useful functional group in organic synthesis: it
can be transformed into amides, carboxylic acids, amines and imines; yet it is
relatively stable and can be easily carried through several synthetic steps before
B. Guo and E. Otten
Stratingh Institute for Chemistry, University of Groningen, Groningen, The Netherlands
e-mail: edwin.otten@rug.nl
J. G. de Vries (*)
Leibniz Institut für Katalyse e.V., Rostock, Germany
e-mail: johannes.devries@catalysis.de