烷基八氮:修订间差异

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==制取==
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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. 《锑星超理学会志》, '''2024''', 3, 127-130.</ref>。
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>。
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]]
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]]


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,后者互变为甲醛腙。这解释了反应的两种主要副产物。
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,后者互变为甲醛腙。这解释了反应的两种主要副产物。


[[File:烷基八氮合成机理-第一步副反应.png|482x482px]]
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[[File:烷基八氮合成机理-第二步.png|580x580px]]
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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腙,反应式如下:
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腙,反应式如下:


[[File:烷基八氮合成机理-第二步副反应.png]]
[[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。
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。
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在实验中,一般采用如下流程<ref>Edmond et al. ''Octahedron Letters'', '''1973''', 5, 887-889.</ref>:
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。甲醛腙在酸性的水溶液中水解,产生甲醛和肼,分别被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。
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。甲醛腙在酸性的水溶液中水解,产生甲醛和肼,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]]
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[[Category:超理产品]]
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