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苯炔又称为去氢苯,因其反应活性高而深受有机化学家们的喜爱。其实人们在很早就发现苯炔及其衍生物的特殊结构和反应活性[2]。正是因为它在有机合成中独特的结构以及反应活性,所以在合成有机化学和物理有机化学等方面有着广泛的应用[1]。
1苯炔的发现
一直以来,化学家们对苯炔的合成和应用的关注度很高,因为作为有机中间体它的性质特别活泼。苯炔是指缺失两个氢原子的去氢苯,它主要包括三种结构,分别为l,2-去氢苯、l,3-去氢苯、l,4-去氢苯(图1.1),但一般情况下仅指1,2-去氢苯及其杂环类似物。Witting等将被卤素取代的苯发生D-A反应,在该反应下成功的捕获到苯炔活泼中间体,并且证实了苯炔中间体是真实存在的,这为苯炔中间体存在的假设提供了强有力的证据[4]。苯炔性质活泼,是因为两个sp2杂化距离相对较远,重叠少,形成微弱的π键,张力大,容易断裂,因此具有很好的活性[2]。
2.苯炔的制备方法
苯炔是一种很不稳定的有机化合物,在常温常压条件下几乎不存在。目前,文献报道的关于苯炔参与的化学反应特别多,但是大部分都无法将苯炔从化学反应中分离出来,因此如何简单、方便的制得苯炔是许多科学家关注的问题。
近年来,随着有机化学的快速发展,关于苯炔的制备,得到了广泛的报道(图1.2),在各种反应的制备过程中,不同的反应试剂也会造成反应条件和操作方法大不相同,有的反应要在强酸或强碱条件下进行,有的反应要在高温或较低温度条件下进行,有的苯炔前体很难制备出来,有的操作方法十分复杂,甚至有的方法会有发生爆炸的可能,也正是因为这些因素的影响,使苯炔的应用受到限制。直到Kobayashi等找到一种制备苯炔的方法,就是在氟离子的作用下将2-(三甲基硅基)三氟甲烷磺酸苯酯,通过邻位的消除得到苯炔。这种在温和条件下制备苯炔的方法深受研究者的喜爱,并且为苯炔的制备及其在有机合成中的应用做出了巨大的贡献。
卤素单取代芳烃制备苯炔是在与卤素相邻的位置上消除卤化氢。生成苯炔的难易程度与卤素有关,卤素不同,难易程度不同,从卤素的电负性来看,氟化物更容易得到苯炔,是因为氟原子具有很强的电负性,会增强碳原子上邻位氢的酸性,可以使其作为质子离去。在整个反应过程中,起决定性作用的是碱消除质子,而不是卤素的离去。
邻氨基苯甲酸与亚硝酸在常温条件下反应会生成重氮盐,但是在加热的条件下,会分解产生二氧化碳、氮气和苯炔,容易发生爆炸,因此该方法反应得到的重氮盐不能受到撞击,否则会发生爆炸,若是在乙腈,二氯甲烷中加热就不会发生爆炸,只是生成苯炔。
常温条件下,1-胺基苯并三唑在醋酸钯催化作用下可以生成苯炔和氮气。但此方法制备苯炔是很危险,因为醋酸钯是剧毒,并且具有较强的氧化性,常温条件下碰撞会发生分解、潮解、爆炸等现象。
近年来,我国研究人员[6]以2-溴苯酚为原料,通过与正丁基锂反应拔除苯环上的溴生成有机锂化合物,然后加入三甲基氯硅烷通过硅基化反应得到邻三甲基硅基苯酚,最后加入三氟甲磺酸酐制备苯炔前体。这种合成路线相对简便,中间产物少,而且生成的2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯的产率不但高也很稳定。
3 总结
苯炔作为一类重要的有机中间体,在天然产物、药物和功能材料分子中具有重要的作用,一直以来深受人们的关注。因为其结构的特殊性以及较高的反应活性,所以在有机合成化学和天然产物的合成领域应用很广泛。更加重要的是苯炔的反应条件都比较温和,而且耗能低,污染也小,对环境也友好。这使得苯炔在合成含芳香结构化合物中具有重大研究意义和价值。本文通过对苯炔的制备方法进行介绍,期望能给相关的研究者提供一定的借鉴和启发作用。
参考文献
[1] 邢其毅,徐瑞秋,周政,裴伟伟,基础有机化學.第2版[M]. 北京高等教育出版社,1994:748-785.
[2] 仵清春,李保山,石常青等. 苯炔前体邻-三甲硅基苯酚三氟甲磺酸酯的合成[J]. 合成化学,2007,15(1):111-113.
作者简介:李华梅(1998-),女,贵州遵义绥阳县人,药学专业本科生。
1苯炔的发现
一直以来,化学家们对苯炔的合成和应用的关注度很高,因为作为有机中间体它的性质特别活泼。苯炔是指缺失两个氢原子的去氢苯,它主要包括三种结构,分别为l,2-去氢苯、l,3-去氢苯、l,4-去氢苯(图1.1),但一般情况下仅指1,2-去氢苯及其杂环类似物。Witting等将被卤素取代的苯发生D-A反应,在该反应下成功的捕获到苯炔活泼中间体,并且证实了苯炔中间体是真实存在的,这为苯炔中间体存在的假设提供了强有力的证据[4]。苯炔性质活泼,是因为两个sp2杂化距离相对较远,重叠少,形成微弱的π键,张力大,容易断裂,因此具有很好的活性[2]。
2.苯炔的制备方法
苯炔是一种很不稳定的有机化合物,在常温常压条件下几乎不存在。目前,文献报道的关于苯炔参与的化学反应特别多,但是大部分都无法将苯炔从化学反应中分离出来,因此如何简单、方便的制得苯炔是许多科学家关注的问题。
近年来,随着有机化学的快速发展,关于苯炔的制备,得到了广泛的报道(图1.2),在各种反应的制备过程中,不同的反应试剂也会造成反应条件和操作方法大不相同,有的反应要在强酸或强碱条件下进行,有的反应要在高温或较低温度条件下进行,有的苯炔前体很难制备出来,有的操作方法十分复杂,甚至有的方法会有发生爆炸的可能,也正是因为这些因素的影响,使苯炔的应用受到限制。直到Kobayashi等找到一种制备苯炔的方法,就是在氟离子的作用下将2-(三甲基硅基)三氟甲烷磺酸苯酯,通过邻位的消除得到苯炔。这种在温和条件下制备苯炔的方法深受研究者的喜爱,并且为苯炔的制备及其在有机合成中的应用做出了巨大的贡献。
卤素单取代芳烃制备苯炔是在与卤素相邻的位置上消除卤化氢。生成苯炔的难易程度与卤素有关,卤素不同,难易程度不同,从卤素的电负性来看,氟化物更容易得到苯炔,是因为氟原子具有很强的电负性,会增强碳原子上邻位氢的酸性,可以使其作为质子离去。在整个反应过程中,起决定性作用的是碱消除质子,而不是卤素的离去。
邻氨基苯甲酸与亚硝酸在常温条件下反应会生成重氮盐,但是在加热的条件下,会分解产生二氧化碳、氮气和苯炔,容易发生爆炸,因此该方法反应得到的重氮盐不能受到撞击,否则会发生爆炸,若是在乙腈,二氯甲烷中加热就不会发生爆炸,只是生成苯炔。
常温条件下,1-胺基苯并三唑在醋酸钯催化作用下可以生成苯炔和氮气。但此方法制备苯炔是很危险,因为醋酸钯是剧毒,并且具有较强的氧化性,常温条件下碰撞会发生分解、潮解、爆炸等现象。
近年来,我国研究人员[6]以2-溴苯酚为原料,通过与正丁基锂反应拔除苯环上的溴生成有机锂化合物,然后加入三甲基氯硅烷通过硅基化反应得到邻三甲基硅基苯酚,最后加入三氟甲磺酸酐制备苯炔前体。这种合成路线相对简便,中间产物少,而且生成的2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯的产率不但高也很稳定。
3 总结
苯炔作为一类重要的有机中间体,在天然产物、药物和功能材料分子中具有重要的作用,一直以来深受人们的关注。因为其结构的特殊性以及较高的反应活性,所以在有机合成化学和天然产物的合成领域应用很广泛。更加重要的是苯炔的反应条件都比较温和,而且耗能低,污染也小,对环境也友好。这使得苯炔在合成含芳香结构化合物中具有重大研究意义和价值。本文通过对苯炔的制备方法进行介绍,期望能给相关的研究者提供一定的借鉴和启发作用。
参考文献
[1] 邢其毅,徐瑞秋,周政,裴伟伟,基础有机化學.第2版[M]. 北京高等教育出版社,1994:748-785.
[2] 仵清春,李保山,石常青等. 苯炔前体邻-三甲硅基苯酚三氟甲磺酸酯的合成[J]. 合成化学,2007,15(1):111-113.
作者简介:李华梅(1998-),女,贵州遵义绥阳县人,药学专业本科生。