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N-bromosuccinimide, noto anche come N-bromosuccinimide, nome inglese: N-bromosuccinimide, indicato comunemente come NBS, è un importante agente bromurante nella sintesi organica. Presenta i vantaggi di condizioni di reazione miti, buona selettività, alto rendimento, facile separazione dei prodotti, ecc., ed è utilizzato nelle reazioni di bromurazione a radicali liberi di allile e benzile. Bromurazione elettrofila di chetoni, composti aromatici o composti eterociclici e addizione degli olefini; viene inoltre utilizzato come catalizzatore, ossidante e in altri ambiti applicativi, mostrando un vasto campo di applicazione ed è un reagente bromurante comunemente usato nell'industria chimica e farmaceutica. L'N-bromosuccinimide, in quanto importante intermedio nella produzione di medicinali, pesticidi e materiali polimerici organici, ha numerose applicazioni e prospettive di mercato ampie, svolgendo un ruolo insostituibile nei settori chimico, farmaceutico e dei materiali polimerici organici.
【 Proprietà fisiche e chimiche 】
Il N-bromosuccinimide è un cristallo fine bianco o bianco latteo a temperatura ambiente, con un lieve odore di bromo. Punto di fusione 180 ~ 182 ℃, densità 2,097, solubile in acetone, acetato di etile, anidride acetica, insolubile in acqua, benzene, tetracloruro di carbonio, cloroformio, ecc.
【 Metodo di preparazione 】
1. Il bromo reagisce con una soluzione basica di succinimide, causando una qualità irregolare del prodotto, un basso utilizzo delle risorse bromate e costi di produzione elevati; Passaggi specifici dell'esperimento: Sciogliere il succinimide in una soluzione di idrossido di sodio, ghiaccio tritato e acqua, quindi aggiungere bromo liquido in condizioni di bagno di ghiaccio. Dopo la reazione, il prodotto grezzo viene lavato con acqua fredda per rimuovere il bromo residuo e successivamente essiccato per ottenere il N-bromosuccinimide. Purezza: 90% ~ 97%. Punto di fusione: 173 ~ 175℃, 180 ~ 183℃ (decomposizione), la formula della reazione è la seguente:

FIG. 1 mostra la formula per la sintesi del N-bromosuccinimide tramite il metodo 1

2. Reazione con bromato di sodio, acido bromidrico, succinimide, acido bromidrico volatile, inquinamento grave e concentrazione domestica di acido bromidrico differente, il processo di produzione non è facile da controllare;
3. Il processo di sintesi del N-bromosuccinimide con succinimide, bromato di sodio, bromuro di sodio e acido solforico, ma non vi è alcun processo operativo specifico, né rapporto specifico tra le materie prime né ordine di alimentazione, e la quantità di alimentazione è in scala milligrammi, il che non può fornire un riferimento affidabile per la produzione industriale.

Figura 2 mostra la formula di reazione della sintesi del N-bromosuccinimide nel Metodo 2

4. Passaggi sperimentali per la sintesi di N-bromosuccinimide utilizzando bromato di sodio, bromuro di sodio, acido solforico e succinimide come principali materie prime: In condizioni di 25℃ e con agitazione, 17,8g(180mmol) di succinimide e 10,4g(69mmol) di bromato di sodio sono stati sciolti in 60mL di acqua, è stato aggiunto 6,6mL di acido solforico, quindi è stata aggiunta una soluzione di 14,2g(138mmol) di bromuro di sodio; una volta completuta l'aggiunta, la reazione è stata mescolata per 2,5 ore, filtrata e asciugata. La resa di 27,9g di N-bromosuccinimide è stata dell'87%.

La Figura 3 mostra la formula della reazione di sintesi di N-bromosuccinimide nel Metodo 4

【 Applicazione 】
1. Reazione allilica e benilica con NBS La N-bromosuccinimide (NBS) è un reagente brominante moderato, è adatto per la reazione brominante nei siti allilici e benilici; non solo le condizioni di reazione sono miti, facili da operare, ma anche la selettività della reazione è elevata e le reazioni secondarie sono ridotte.
2. Reazione sull'anello aromatico di NBS L'NBS può essere brominato con eteri aromatici (come anisolo, m-anisolo, metiletere dell'α-naftolo, ecc.). Con una piccola quantità di catalizzatori per la reazione di Friedel-Crafts, come cloruro di alluminio, cloruro di zinco o ferro, il benzene e il toluene possono essere ciclobrominati con NBS per ottenere rispettivamente bromobenzene e p-bromotoluene.
3. Reazione di addizione di NBS agli olefini Sotto catalisi acida, l'addizione di N-bromosuccinimide agli olefini rappresenta un importante metodo per preparare alcol β-alogenati. Il metodo presenta alta stereoselettività, alto rendimento, prodotto puro, reazione dolce e facile da operare. Il rendimento ha raggiunto l'82%. La formula di reazione è la seguente:

La figura 4 mostra la formula di reazione per la preparazione di alcol β-alogenati

Il dimetil solfossido (DMSO) è un solvente molto efficace. Utilizzando NBS per reagire con gli olefini in DMSO acquoso, si può ottenere un prodotto di addizione altamente stereoselettivo con un buon rendimento del 92%. La formula di reazione è:

4.NBS reazione del sito α-carbonile L'NBS è un ottimo reagente per la brominazione del sito α-carbonile, la reazione è facile da effettuare e ampiamente utilizzata. Per aumentare la velocità e il rendimento della reazione, sono stati sviluppati numerosi sistemi catalitici. Brominazione rapida di composti 1,3-dicarbonilici con NBS catalizzata da Mg(ClO4)2. La reazione procede in modo moderato in CH3CN o in EtOAc. La reazione presenta una buona stereoselettività e permette di preparare in modo semplice composti α-bromo-1,3-dicarbossilici, molto importanti nella sintesi organica.
5. Altri utilizzi Le applicazioni tradizionali dei reagenti a base di N-bromosuccinimide nelle reazioni organiche riguardano la brominazione degli idrogeni alchenilici, benzilici e degli idrogeni carbonilici α. Con il progredire delle ricerche, si è scoperto progressivamente che l'NBS può essere utilizzato in molti altri ambiti, come catalizzatore e come ossidante.
(1) NBS come catalizzatore, utilizzando NBS come catalizzatore, usando toluensolfonammide e alcol come nucleofili per far reagire lo stirene attivo in condizioni miti ottenendo rispettivamente derivati amino (resa 60%-83%) e alchossidi (resa 75%-85%). Entrambe queste reazioni presentano rese elevate e seguono l'addizione di Markov al 100%. L'etanolo è stato acetilato con anidride acetica utilizzando NBS come catalizzatore. La reazione è stata effettuata a temperatura ambiente utilizzando cloroformio come solvente. La resa è stata elevata e i sottoprodotti pochi.
(2) NBS viene utilizzato come agente ossidante per ossidare molte alcol secondari a chetoni. La reazione è stata catalizzata dal complesso di cobalto dell'acetilacetone.
La polimerizzazione attiva è un metodo molto importante per preparare polimeri con strutture specifiche e distribuzioni ristrette di peso molecolare. Poiché il legame N-Br nell'NBS è molto reattivo, si rompe facilmente sotto riscaldamento per generare radicali liberi di succinimide attivi e radicali bromo inerti. Pertanto, è possibile utilizzare l'NBS come iniziatore della catena, agente trasferente e terminatore nella polimerizzazione radicale.