128-08-5/N-溴代丁二酰亞胺的應(yīng)用

【概述】

N－溴代丁二酰亞胺又名N－溴代琥珀酰亞胺，英文名: N－bromosuccinimide，簡(jiǎn)稱(chēng)NBS，是有機(jī)合成中的重要溴化劑，溴化反應(yīng)時(shí)具有反應(yīng)條件溫和、選擇性好、收率高、產(chǎn)物容易分離等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于烯丙基、芐基的自由基溴化反應(yīng);酮、芳香化合物或雜環(huán)化合物的親電溴化反應(yīng)以及烯烴的加成反應(yīng);還有作為催化劑、氧化劑等方面都有著廣泛的應(yīng)用，是化工及制藥工業(yè)中常用的溴化試劑。N-溴代丁二酰亞胺作為重要的醫(yī)藥、農(nóng)藥及有機(jī)高分子材料中間體，用途廣泛，市場(chǎng)前景廣闊，在化工、制藥、有機(jī)高分子材料工業(yè)中具有不可替代的作用。

【理化性質(zhì)】

N-溴代丁二酰亞胺常溫下為白色或乳白色細(xì)粒結(jié)晶，微帶溴的氣味。熔點(diǎn) 180～182 ℃ ，比重 2.097，溶于丙酮、乙酸乙酯、醋酸酐，難溶于水、苯、四氯化碳、氯仿等。

【制備方法】

1.溴素與丁二酰亞胺的堿溶液反應(yīng)，所得的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，溴資源利用率低，生產(chǎn)成本高；具體實(shí)驗(yàn)步驟： 將丁二酰亞胺溶解于氫氧化鈉、碎冰和水配制的溶液中，在冰水浴條件下，加入液溴。反應(yīng)結(jié)束后，粗產(chǎn)品用冰水洗除殘存的溴，干燥得到產(chǎn)品N－溴代丁二酰亞胺。純度:90%～97%。mp:173～175℃，180～183℃(分解)，反應(yīng)式如下:

圖1為方法1合成N-溴代丁二酰亞胺的反應(yīng)式

2.用溴酸鈉、氫溴酸、丁二酰亞胺反應(yīng)，氫溴酸揮發(fā)性大、污染嚴(yán)重，且國(guó)產(chǎn)的氫溴酸濃度不一，生產(chǎn)工藝不易控制； 3.用丁二酰亞胺、溴酸鈉、溴化鈉和硫酸合成N-溴代丁二酰亞胺的工藝，但沒(méi)有具體的操作過(guò)程，也沒(méi)有具體的原料配比和投料順序，且投料量為毫克級(jí)，無(wú)法為工業(yè)生產(chǎn)提供可靠的參考。

圖2為方法2合成N-溴代丁二酰亞胺的反應(yīng)式

4.以溴酸鈉、溴化鈉、硫酸、丁二酰亞胺為主要原料合成N-溴代丁二酰亞胺的實(shí)驗(yàn)步驟： 在25℃、攪拌的條件下，將17.8g（180mmol）丁二酰亞胺、10.4g（69mmol）溴酸鈉溶解到60mL水中，滴加6.6mL硫酸，14.2g（138mmol）溴化鈉溶液，加完后攪拌反應(yīng)2.5h，過(guò)濾，干燥，得到27.9gN-溴代丁二酰亞胺，收率87%。

圖3為方法4合成N-溴代丁二酰亞胺的反應(yīng)式

【應(yīng)用】　

1.NBS烯丙位、芐基位的反應(yīng) N－溴代丁二酰亞胺(NBS)是一種溫和的溴代試劑，它適用于烯丙位、芐位的溴代反應(yīng)，不僅反應(yīng)條件溫和，操作方便，而且反應(yīng)選擇性高，副反應(yīng)少。

2.NBS芳環(huán)上的反應(yīng) NBS可與芳香醚(如苯甲醚、間苯甲醚，α－萘甲醚等)進(jìn)行苯環(huán)溴化反應(yīng)。用少量Friedel－Crafts反應(yīng)催化劑，例如三氯化鋁，氯化鋅或鐵等，苯以及甲苯也可與NBS進(jìn)行苯環(huán)溴化反應(yīng)，分別得溴苯與對(duì)溴甲苯。

3.NBS 對(duì)烯烴的加成反應(yīng) 在酸催化下，N－溴代丁二酰亞胺與烯烴加成，是制備β－鹵代醇的一個(gè)重要方法。該法具有高度的立體選擇性，產(chǎn)率高，產(chǎn)品純，而且反應(yīng)溫和，操作方便。收率達(dá)到82%。反應(yīng)式如下:

圖4為制備β－鹵代醇的反應(yīng)式

二甲基亞砜(DMSO)是非常有效的溶劑，應(yīng)用NBS在含水DMSO中與烯烴反應(yīng)，可以得到收率很好的、高度立體選擇性的加成產(chǎn)物，收率達(dá)到92%。反應(yīng)式為:

4.NBS羰基α－位的反應(yīng) NBS是一個(gè)非常好的羰基α－位溴代試劑，反應(yīng)易于操作，使用廣泛。為了提高反應(yīng)的速率和產(chǎn)率，相應(yīng)的很多催化體系被開(kāi)發(fā)出來(lái)。 用Mg(ClO4)2催化NBS對(duì)1，3－二羰基化合物進(jìn)行快速溴代。反應(yīng)在CH3CN或EtOAc中溫和進(jìn)行。反應(yīng)有很好的立體選擇性，可以非常方便地制備在有機(jī)合成中很重要的α－溴代1，3－二碳基化合物。

5.其它用途 N－溴代丁二酰亞胺試劑在有機(jī)反應(yīng)中的傳統(tǒng)應(yīng)用是烯丙位氫、芐位氫以及碳基α－位氫的溴代。隨著研究的深入，逐漸發(fā)現(xiàn)NBS在作為催化劑、氧化劑等很多方面也可以有很多的應(yīng)用。

（1）NBS 作為催化劑 以NBS作為催化劑，用甲苯磺酰胺、醇類(lèi)作為親核試劑在溫和條件下對(duì)活性苯乙烯進(jìn)行反應(yīng)分別得到活性苯乙烯的氨基(yields60%～83%)、烷氧基衍生物(yields75%～85%)。這兩類(lèi)反應(yīng)的產(chǎn)率都很高，而且100%采用馬氏加成。 以NBS作為催化劑，用乙酸酐將醇乙酰化，反應(yīng)以氯仿作溶劑在室溫下進(jìn)行，產(chǎn)率很高，而且反應(yīng)副產(chǎn)物很少。

（2）NBS 作為氧化劑 用 NBS 把很多二級(jí)醇氧化為酮。反應(yīng)以乙酰丙酮的鈷配合物作催化劑。

（3）NBS 在聚合物研究中的應(yīng)用 活性聚合是一種制備具有特定結(jié)構(gòu)和較窄分子量分布的聚合物的非常重要的方法。由于NBS中N－Br鍵非常活潑，容易在加熱的情況下發(fā)生斷裂從而得到活性的丁二酰亞胺自由基和對(duì)自由基引發(fā)惰性的溴自由基。因而也就可能用NBS作為自由基聚合的鏈引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑。

【主要參考資料】

[1]吳警,裴文.N-溴代丁二酰亞胺在有機(jī)反應(yīng)中的研究進(jìn)展[J].廣州化工,2011,39(09):31-34.

[2]王聰,王利民,王芳,肖孝輝.N-溴代丁二酰亞胺綠色合成工藝條件的探究[J].精細(xì)化工中間體,2011,41(02):63-65.