128-08-5/N-溴代丁二酰亞胺的應用

【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，簡稱NBS，是有機合成中的重要溴化劑，溴化反應時具有反應條件溫和、選擇性好、收率高、產物容易分離等優點，被應用于烯丙基、芐基的自由基溴化反應;酮、芳香化合物或雜環化合物的親電溴化反應以及烯烴的加成反應;還有作為催化劑、氧化劑等方面都有著廣泛的應用，是化工及制藥工業中常用的溴化試劑。N-溴代丁二酰亞胺作為重要的醫藥、農藥及有機高分子材料中間體，用途廣泛，市場前景廣闊，在化工、制藥、有機高分子材料工業中具有不可替代的作用。

【理化性質】

N-溴代丁二酰亞胺常溫下為白色或乳白色細粒結晶，微帶溴的氣味。熔點 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，所得的產品質量參差不齊，溴資源利用率低，生產成本高；具體實驗步驟： 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。反應結束后，粗產品用冰水洗除殘存的溴，干燥得到產品N－溴代丁二酰亞胺。純度:90%～97%。mp:173～175℃，180～183℃(分解)，反應式如下:

圖1為方法1合成N-溴代丁二酰亞胺的反應式

2.用溴酸鈉、氫溴酸、丁二酰亞胺反應，氫溴酸揮發性大、污染嚴重，且國產的氫溴酸濃度不一，生產工藝不易控制； 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，但沒有具體的操作過程，也沒有具體的原料配比和投料順序，且投料量為毫克級，無法為工業生產提供可靠的參考。

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驗步驟： 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2.5h，過濾，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式

【應用】　

1.NBS烯丙位、芐基位的反應 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，不僅反應條件溫和，操作方便，而且反應選擇性高，副反應少。

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

3.NBS 對烯烴的加成反應 在酸催化下，N－溴代丁二酰亞胺與烯烴加成，是制備β－鹵代醇的一個重要方法。該法具有高度的立體選擇性，產率高，產品純，而且反應溫和，操作方便。收率達到82%。反應式如下:

圖4為制備β－鹵代醇的反應式

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

4.NBS羰基α－位的反應 NBS是一個非常好的羰基α－位溴代試劑，反應易于操作，使用廣泛。為了提高反應的速率和產率，相應的很多催化體系被開發出來。 用Mg(ClO4)2催化NBS對1，3－二羰基化合物進行快速溴代。反應在CH3CN或EtOAc中溫和進行。反應有很好的立體選擇性，可以非常方便地制備在有機合成中很重要的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反應中的傳統應用是烯丙位氫、芐位氫以及碳基α－位氫的溴代。隨著研究的深入，逐漸發現NBS在作為催化劑、氧化劑等很多方面也可以有很多的應用。

（1）NBS 作為催化劑 以NBS作為催化劑，用甲苯磺酰胺、醇類作為親核試劑在溫和條件下對活性苯乙烯進行反應分別得到活性苯乙烯的氨基(yields60%～83%)、烷氧基衍生物(yields75%～85%)。這兩類反應的產率都很高，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，反應以氯仿作溶劑在室溫下進行，產率很高，而且反應副產物很少。

（2）NBS 作為氧化劑 用 NBS 把很多二級醇氧化為酮。反應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用 活性聚合是一種制備具有特定結構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生斷裂從而得到活性的丁二酰亞胺自由基和對自由基引發惰性的溴自由基。因而也就可能用NBS作為自由基聚合的鏈引發轉移終止劑。

【主要參考資料】

[1]吳警,裴文.N-溴代丁二酰亞胺在有機反應中的研究進展[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].精細化工中間體,2011,41(02):63-65.