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N-溴代丁二酰亚胺

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N-溴代丁二酰亚胺或称N-溴琥珀酰亚胺[1]（英语：N-Bromosuccinimide, NBS），是有机合成中的重要试剂。因其结构原因而相当容易异裂出Br+离子，反应活性较高，因而被广泛应用于自由基取代反应和亲电加成反应中。NBS可以当作溴的替代物。

N-溴代丁二酰亚胺
Skeletal formula of N-bromosuccinimide
Space-filling model of the N-bromosuccinimide molecule
IUPAC名
1-Bromo-2,5-pyrolidinedione
别名 N-溴琥珀酰亚胺；NBS
缩写 NBS
识别
CAS号 128-08-5  checkY
ChemSpider 60528
SMILES
 
  • O=C1N(Br)C(=O)CC1
InChI
 
  • 1/C4H4BrNO2/c5-6-3(7)1-2-4(6)8/h1-2H2
InChIKey PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYAS
ChEBI 53174
性质
化学式 C4H4BrNO2
摩尔质量 177.98 g·mol⁻¹
外观 白色固体
密度 2.098 g/cm3
熔点 175～178 °C
溶解性（水） 1.47 g / 100 mL (25 °C)
溶解性（CCl4） 不可溶 (25 °C)
蒸气压 14.8 hPa (20 °C)
危险性
欧盟危险性符号
有害有害 Xn
警示术语 R：R22-R36/37/38
安全术语 S：S26-S36
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

制备

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N-溴代丁二酰亚胺的制备

NBS在市面上是可以取得的，但也可以在实验室中被合成出来。合成方法为将丁二酰亚胺溶于至于冰的氢氧化钠溶液中并加入溴，持续搅拌后过滤并以清水清洗产物，最后将产物以40 °C干燥。此作法产率约为69.5 %。[2]

除了沃尔–齐格勒溴化反应使用不纯的NBS能有比较高的产率，在进行其他反应时通常不会使用不纯的NBS（略黄），这是因为使用不纯的NBS可能会产生不可预期的结果。而纯化NBS的方法为使用90–95 °C 的水（10 g NBS溶入100 mL水中）进行再结晶。[3]

反应

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对烯烃的加成反应

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NBS能跟烯烃（如下图 1）在水溶液中反应产生卤代醇（英语：halohydrin）（如下图 2）。进行此反应的方法是将NBS分批加入烯烃的DMSO或DME或THF或叔丁醇其中之一的50 %水溶液中。[4] 溴𬭩离子的生成和水分子的快速攻击使这个反应为马尔科夫尼科夫加成反应且为反式加成（立体选择性）。[5]

 

副产物包括α-溴代酮跟二溴取代化合物，而使用再结晶过的NBS即可以减少这些副产物的产生。

若此反应改使用其他亲核基（而非以水当亲核基），则可以合成其他各式各样拥有双取代基的烷类，下图即为一例。[6]

 （一对外消旋体）

烯丙基类与苄基类化合物的溴化反应

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进行烯丙基类与苄基类化合物的溴化反应的基本条件是在回流装置中将NBS加入无水四氯化碳，并加入自由基引发剂（如偶氮二异丁腈（AIBN）、过氧化苯甲酰）或照以辐射抑或两者同时使用促使自由基起始反应的发生。[7][8] 反应过程中产生的烯丙基自由基或苄基自由基是相对稳定的中间产物，所以这个反应的主要产物依旧为烯丙基类与苄基类化合物（溴化物）。此反应亦称作沃尔–齐格勒溴化反应。[9][10]

 

本反应中使用的四氯化碳溶剂必须是无水的，若水存在则产物可能会发生水解。[11] 因此通常会加入碳酸钡维持反应过程中无水和无酸的状态。

羰基衍生物的溴化反应

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羰基衍生物的α-溴化反应可以利用NBS进行自由基反应或酸催化反应。举例来说，己酰氯（如下图1）经过酸和NBS的催化反应后，α位即接上溴原子完成溴化。[12]

 

然而为了使此反应有较高的产率和较少其他副产物产生，通常会使用NBS加上烯醇盐或烯醇醚，这样也能产生α-溴化反应。[13][14]

芳香类化合物的溴化反应

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拥有高电子密度的芳香类化合物像是酚、苯胺或某些杂环化合物[15]也可以用NBS溴化。[16][17] 如果此反应以二甲基甲酰胺等极性非质子性溶剂，则可以很容易地让溴原子接在对位上。[18]

霍夫曼重排反应

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参见：霍夫曼重排反应 § 变化

在霍夫曼重排反应中，NBS可以用来代替单质溴，在强碱作用下与一级酰胺反应。

 

醇类的选择性氧化反应

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NBS被发现可以氧化醇类。艾里亚斯·詹姆斯·科里等人发现同时存在有伯醇与仲醇的DME溶液中，NBS可以选择性地氧化仲醇。[19]

 

注意事项

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相较于溴，NBS是个相对安全的反应试剂，但还是要注意避免吸入体内。纯的NBS为白色固体，但会随时间逐渐分解产生溴，这会使之略带黄色。NBS应该储藏在冰箱中。

大部分使用NBS试剂的反应都为放热反应，所以进行大规模反应的时候应特别注意安全。

参见

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参考文献

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  1. ^ N-溴琥珀醯亞胺. 国家教育研究院双语词汇、学术名词暨辞书资讯网. [2015-07-04]. （原始内容存档于2016-03-05）. 
  2. ^ V K Ahluwalia; Pooja Bhagat, Renu Aggarwal, Ramesh Chandra. 6.A. Intermediates For Organic Synthesis. I K International Publishing House. 2005: 297. ISBN 978-8188237333. 
  3. ^ Dauben Jr., H. J.; McCoy, L. L. N-Bromosuccinimide. I. Allylic Bromination, a General Survey of Reaction Variables. J. Am. Chem. Soc. 1959, 81 (18): 4863–4873. doi:10.1021/ja01527a027. 
  4. ^ Hanzlik, R. P.. "Selective epoxidation of terminal double bonds". Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 560. 
  5. ^ Beger, J. Präparative Aspekte elektrophiler Dreikomponentenreaktionen mit Alkenen. J. Prakt. Chem. 1991, 333 (5): 677–698. doi:10.1002/prac.19913330502. 
  6. ^ Haufe, G.; Alvernhe, G.; Laurent, A.; Ernet, T.; Goj, O.; Kröger, S.; Sattler, A. (2004). "Bromofluorination of alkenes". Org. Synth.; Coll. Vol. 10: 128. 
  7. ^ Carl Djerassi. Brominations with N-Bromosuccinimide and Related Compounds. The Wohl-Ziegler Reaction. Chem. Rev. 1948, 43 (2): 271–317. PMID 18887958. doi:10.1021/cr60135a004. 
  8. ^ Greenwood, F. L.; Kellert, M. D. and Sedlak, J. (1963). "4-Bromo-2-heptene". Org. Synth.; Coll. Vol. 4: 108. 
  9. ^ Wohl, A. Bromierung ungesättigter Verbindungen mitN-Brom-acetamid, ein Beitrag zur Lehre vom Verlauf chemischer Vorgänge. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series) (Wiley-Blackwell). 1919-01-16, 52 (1): 51–63. ISSN 0365-9488. doi:10.1002/cber.19190520109. 
  10. ^ Ziegler, K.; Schenck, G.; Krockow, E. W.; Siebert, A.; Wenz, A.; Weber, H. Die Synthese des Cantharidins. Justus Liebig's Annalen der Chemie (Wiley-Blackwell). 1942, 551 (1): 1–79. ISSN 0075-4617. doi:10.1002/jlac.19425510102. 
  11. ^ Binkley, R. W; Goewey, G. S; Johnston, J. Regioselective ring opening of selected benzylidene acetals. A photochemically initiated reaction for partial deprotection of carbohydrates. J. Org. Chem. 1984, 49 (6): 992. doi:10.1021/jo00180a008. 
  12. ^ Harpp, D. N.; Bao, L. Q.; Coyle, C.; Gleason, J. G.; Horovitch, S. (1988). "2-Bromohexanoyl chloride". Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 190. 
  13. ^ Stotter, P. L.; Hill, K. A. α-Halocarbonyl compounds. II. Position-specific preparation of α-bromoketones by bromination of lithium enolates. Position-specific introduction of α,β-unsaturation into unsymmetrical ketones. J. Org. Chem. 1973, 38 (14): 2576. doi:10.1021/jo00954a045. 
  14. ^ Lichtenthaler, F. W.; Stewart, JM; O'dea, DJ; Shapiro, GC; Patel, MB; Mcintyre, JT; Gewitz, MH; Hoegler, CT; Shapiro, JT; Zeballos, GA. Various Glycosyl Donors with a Ketone or Oxime Function next to the Anomeric Centre: Facile Preparation and Evaluation of their Selectivities in Glycosidations. Synthesis. 1992, 1992 (9): 784–92. PMID 1839242. doi:10.1055/s-1992-34167. 
  15. ^ Amat, M.; Hadida, S.; Sathyanarayana, S.; Bosch, J. (1998). "Regioselective synthesis of 3-substituted indoles". Org. Synth.; Coll. Vol. 9: 417. 
  16. ^ Gilow, H. W.; Burton, D. E. Bromination and chlorination of pyrrole and some reactive 1-substituted pyrroles. J. Org. Chem. 1981, 46 (11): 2221. doi:10.1021/jo00324a005. 
  17. ^ Brown. W. D.; Gouliaev, A. H. (2005). "Synthesis of 5-bromoisoquinoline and 5-bromo-8-nitroisoquinoline". Org. Synth. 81: 98. 
  18. ^ Mitchell, R. H.; Lai, Y.H.; Williams, R. V. N-Bromosuccinimide-dimethylformamide: a mild, selective nuclear monobromination reagent for reactive aromatic compounds. J. Org. Chem. 1979, 44 (25): 4733. doi:10.1021/jo00393a066. 
  19. ^ Corey, E. J.; Ishiguro, M. Total synthesis of (±)-2-isocyanopupukeanane. Tetrahedron Lett. 1979, 20 (30): 2745–2748. doi:10.1016/S0040-4039(01)86404-2. 
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