「烷基八氮」：修訂間差異

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~~-{H|鉲; zh-hans:鉲; zh-hant:鉲; zh-cn:鉲; zh:鉲;}-~~

'''烷基八氮（Alkyloctazote）'''是一类有机物，分子中含有八氮杂九元环，最简单、最常见的烷基八氮是亚甲基八氮（methyleneoctazote），结构式如图。

'''烷基八氮'''是一种有机物，分子~~式CH2N8~~，结构式如图。

==化学性质==

烷基八氮结构极不稳定，在[[地球|碲球]]上不可能稳定存在，在[[锑星]]的锑场下虽然可以存在，但也极易分解。在[[运动场]]中较为稳定。~~李昊轩~~

烷基八氮结构极不稳定，在[[地球|碲球]]上不可能稳定存在，在[[锑星]]的锑场下虽然可以存在，但也极易分解。在[[运动场]]中较为稳定。

烷基八氮分解产生[[氮]]、{{LW|氰}}和[[氨]]，容易引起爆炸：3CH2N8==3(CN)2↑+NH3↑+10N2↑。

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==制取==

烷基八氮可由[[苯氮]]和[[烷氮]]合成（3CNH5+4N6==3NH3↑+3CH2N8）

亚甲基八氮可由[[苯氮]]和[[烷氮]]在酸的催化中合成（3CNH5+4N6==3NH3↑+3CH2N8）此反应的机理主要分为3步<ref>张梓睿等. [[JACS|《锑星超理学会志》]], '''2024''', 3, 127-130.</ref>。

[[~~File:苯氮和烷氮制取烷基八氮.jpg~~|~~缩略图~~]]

第一步：[[苯氮]]和[[烷氮]]反应产生偶氮甲胺。反应机理如下：[[File:烷基八氮合成机理-第一步.png|537x537px]]

~~其分两~~步~~进行，~~苯氮和烷氮生成[[氨]]~~气和烷二氮~~

~~（3CNH5+N6==3NH3↑~~+~~3CN~~2~~H2~~）

此反应中，第一步是[[苯氮]]和[[烷氮]]的[2+2]环加成反应。烷氮中的魔键反应活性较高，可以与芳香性的苯氮发生环加成。一次加成以后，苯氮的芳香性结构被破坏，会迅速地加成第二次、第三次，得到三甲基三氨基六氢苯氮。一般来说，主要产生均-三甲基三氨基六氢苯氮（图示结构），也有少量的偏-三甲基三氨基六氢苯氮。有多个氨基的六氢苯氮由于孤对电子斥力，很容易发生裂解，产生三分子偶氮甲胺（一般为顺式）。偏-三甲基三氨基六氢苯氮可能会发生另一种裂解，除了产生偶氮甲胺以外，还产生偶氮胺和偶氮甲烷，前者互变为叠氮化铵，后者互变为甲醛甲腙。这解释了反应的两种主要副产物。

烷~~二氮和苯~~氮合成~~烷基八氮（图示~~反应）

[[File:烷基八氮合成机理-第一步副反应.png|482x482px]]

~~（CN2H2+N6==CH2N8）~~

第二步：偶氮甲胺在酸的催化下脱去氨基，产生重氮甲烷。

~~但由于其不具有工业价值~~，所以合成很少，仅供实验用途。但烷基八氮~~最主要~~的来源并不~~是人工合成~~。当锑~~星人进行研究和实验失败~~时，烷基八氮~~就会作为副~~产物生成，造成~~安全隐患~~。~~[[著名超~~理~~学家委员会]]指出~~，~~实验人员应使~~用~~文明用语~~，~~以减少烷~~基八氮的产生。

[[File:烷基八氮合成机理-第二步.png|580x580px]]

同位素标记实验表明，产物中的氮全部来自苯氮，而氨中的氮全部来自烷氮；氢原子分布混乱。证实了这个机理。另外，上一步的副产物，偶氮胺和偶氮甲烷，也能在酸催化下发生类似反应，分别产生叠氮化铵和甲醛甲腙，反应式如下：

[[File:烷基八氮制备机理-第二步副反应.png]]

第三步：重氮甲烷和苯氮反应，经并环中间体，得到亚甲基八氮。

[[File:烷基八氮合成机理-第三步.png|675x675px]]

如图所示，重氮甲烷先和苯氮发生[3+2]环加成反应，形成并环中间体，此中间体随后发生6π-电开环，得到亚甲基八氮。

另外，上一步产生的叠氮负离子也能发生类似反应，产生九氮负离子，此离子有10个π电子，满足4n+2规则，具有芳香性，特别稳定。

在实验中，一般采用如下流程<ref>Edmond et al. ''Octahedron Letters'', '''1973''', 5, 887-889.</ref>：

在三口烧瓶中加入适量苯氮，放入少量乙醚，加一滴超盐酸。放入锑制搅拌磁子。在三口烧瓶的中间口上插入温度计，用玻璃管从左口中以100mL/min的速度通入烷氮，从右口中排气，排出的气体经防倒吸装置后通入水中，用于吸收氨气，并回收不溶于水的烷氮。把三口烧瓶放在具有加热、搅拌、发功功能的搅拌器上，设置加热温度为35℃，搅拌速度适当，发功锑场强度为0.1ZMY。反应2小时。结束反应，停止通入烷氮，将三口烧瓶取下，瓶中物质倒入环己烷和0.1mol/L SbCl5水溶液的混合物中，摇匀，静置分层。此时，亚甲基八氮和苯氮溶于环己烷，在上层。甲醛甲腙在酸性的水溶液中水解，产生甲醛和甲肼，被SbCl5氧化成二氧化碳和氮气，同时产生SbCl3。九氮化铵和三价锑、五价锑都能产生配合物，溶于水中。分液，弃去水层，留下有机层。亚甲基八氮中，亚甲基上的氢具有弱酸性。拔氢后的负离子与Cs+形成的盐既不溶于水，也不溶于环己烷。因此，用浓氢氧化铯溶液处理有机层，可得到大量沉淀。过滤，用少量乙醇洗涤沉淀。最后，把沉淀溶于稀盐酸，重新得到游离的亚甲基八氮，它的密度比水大，沉在下层。分液即得纯净的亚甲基八氮。

[[Category:化合物]]

[[Category:有机化合物]]

[[Category:超理产品]]

[[Category:能材]]

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 [[File:烷基八氮.jpg|缩略图]]
--{H|鉲; zh-hans:鉲; zh-hant:鉲; zh-cn:鉲; zh:鉲;}-
+'''烷基八氮（Alkyloctazote）'''是一类有机物，分子中含有八氮杂九元环，最简单、最常见的烷基八氮是亚甲基八氮（methyleneoctazote），结构式如图。
-'''烷基八氮'''是一种有机物，分子式CH<sub>2</sub>N<sub>8</sub>，结构式如图。
 ==化学性质==
-烷基八氮结构极不稳定，在[[地球|碲球]]上不可能稳定存在，在[[锑星]]的锑场下虽然可以存在，但也极易分解。在[[运动场]]中较为稳定。李昊轩
+烷基八氮结构极不稳定，在[[地球|碲球]]上不可能稳定存在，在[[锑星]]的锑场下虽然可以存在，但也极易分解。在[[运动场]]中较为稳定。
 烷基八氮分解产生[[氮]]、{{LW|氰}}和[[氨]]，容易引起爆炸：3CH<sub>2</sub>N<sub>8</sub>==3(CN)<sub>2</sub>↑+NH<sub>3</sub>↑+10N<sub>2</sub>↑。
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 ==制取==
-烷基八氮可由[[苯氮]]和[[烷氮]]合成（3CNH<sub>5</sub>+4N<sub>6</sub>==3NH<sub>3</sub>↑+3CH<sub>2</sub>N<sub>8</sub>）
+亚甲基八氮可由[[苯氮]]和[[烷氮]]在酸的催化中合成（3CNH<sub>5</sub>+4N<sub>6</sub>==3NH<sub>3</sub>↑+3CH<sub>2</sub>N<sub>8</sub>）此反应的机理主要分为3步<ref>张梓睿等. [[JACS|《锑星超理学会志》]], '''2024''', 3, 127-130.</ref>。
-[[File:苯氮和烷氮制取烷基八氮.jpg|缩略图]]
+第一步：[[苯氮]]和[[烷氮]]反应产生偶氮甲胺。反应机理如下：[[File:烷基八氮合成机理-第一步.png|537x537px]]
-其分两步进行，苯氮和烷氮生成[[氨]]气和烷二氮
-（3CNH<sub>5</sub>+N<sub>6</sub>==3NH<sub>3</sub>↑+3CN<sub>2</sub>H<sub>2</sub>）
+此反应中，第一步是[[苯氮]]和[[烷氮]]的[2+2]环加成反应。烷氮中的魔键反应活性较高，可以与芳香性的苯氮发生环加成。一次加成以后，苯氮的芳香性结构被破坏，会迅速地加成第二次、第三次，得到三甲基三氨基六氢苯氮。一般来说，主要产生均-三甲基三氨基六氢苯氮（图示结构），也有少量的偏-三甲基三氨基六氢苯氮。有多个氨基的六氢苯氮由于孤对电子斥力，很容易发生裂解，产生三分子偶氮甲胺（一般为顺式）。偏-三甲基三氨基六氢苯氮可能会发生另一种裂解，除了产生偶氮甲胺以外，还产生偶氮胺和偶氮甲烷，前者互变为叠氮化铵，后者互变为甲醛甲腙。这解释了反应的两种主要副产物。
-烷二氮和苯氮合成烷基八氮（图示反应）
+[[File:烷基八氮合成机理-第一步副反应.png|482x482px]]
-（CN<sub>2</sub>H<sub>2</sub>+N<sub>6</sub>==CH<sub>2</sub>N<sub>8</sub>）
+第二步：偶氮甲胺在酸的催化下脱去氨基，产生重氮甲烷。
-但由于其不具有工业价值，所以合成很少，仅供实验用途。但烷基八氮最主要的来源并不是人工合成。当锑星人进行研究和实验失败时，烷基八氮就会作为副产物生成，造成安全隐患。[[著名超理学家委员会]]指出，实验人员应使用文明用语，以减少烷基八氮的产生。
+[[File:烷基八氮合成机理-第二步.png|580x580px]]
+同位素标记实验表明，产物中的氮全部来自苯氮，而氨中的氮全部来自烷氮；氢原子分布混乱。证实了这个机理。另外，上一步的副产物，偶氮胺和偶氮甲烷，也能在酸催化下发生类似反应，分别产生叠氮化铵和甲醛甲腙，反应式如下：
+[[File:烷基八氮制备机理-第二步副反应.png]]
+第三步：重氮甲烷和苯氮反应，经并环中间体，得到亚甲基八氮。
+[[File:烷基八氮合成机理-第三步.png|675x675px]]
+如图所示，重氮甲烷先和苯氮发生[3+2]环加成反应，形成并环中间体，此中间体随后发生6π-电开环，得到亚甲基八氮。
+另外，上一步产生的叠氮负离子也能发生类似反应，产生九氮负离子，此离子有10个π电子，满足4n+2规则，具有芳香性，特别稳定。
+在实验中，一般采用如下流程<ref>Edmond et al. ''Octahedron Letters'', '''1973''', 5, 887-889.</ref>：
+在三口烧瓶中加入适量苯氮，放入少量乙醚，加一滴超盐酸。放入锑制搅拌磁子。在三口烧瓶的中间口上插入温度计，用玻璃管从左口中以100mL/min的速度通入烷氮，从右口中排气，排出的气体经防倒吸装置后通入水中，用于吸收氨气，并回收不溶于水的烷氮。把三口烧瓶放在具有加热、搅拌、发功功能的搅拌器上，设置加热温度为35℃，搅拌速度适当，发功锑场强度为0.1ZMY。反应2小时。结束反应，停止通入烷氮，将三口烧瓶取下，瓶中物质倒入环己烷和0.1mol/L SbCl5水溶液的混合物中，摇匀，静置分层。此时，亚甲基八氮和苯氮溶于环己烷，在上层。甲醛甲腙在酸性的水溶液中水解，产生甲醛和甲肼，被SbCl5氧化成二氧化碳和氮气，同时产生SbCl3。九氮化铵和三价锑、五价锑都能产生配合物，溶于水中。分液，弃去水层，留下有机层。亚甲基八氮中，亚甲基上的氢具有弱酸性。拔氢后的负离子与Cs+形成的盐既不溶于水，也不溶于环己烷。因此，用浓氢氧化铯溶液处理有机层，可得到大量沉淀。过滤，用少量乙醇洗涤沉淀。最后，把沉淀溶于稀盐酸，重新得到游离的亚甲基八氮，它的密度比水大，沉在下层。分液即得纯净的亚甲基八氮。
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