苯基重氮四氟硼酸盐与马来酰亚胺的偶联反应

苯基重氮四氟硼酸盐与马来酰亚胺的偶联反应

陈中辉;赵圣印

【摘要】介绍了一个苯胺在氟硼酸溶液中，在低于10℃条件下用亚硝酸钠进行重氮化制得苯基重氮四氟硼酸盐，而后将苯基重氮四氟硼酸盐与马来酰亚胺在丙酮和水溶液中经氯化亚铜催化下发生偶联反应，经柱层析分离得到3－苯基马来酰亚胺，收率达52％。可将此实验项目应用在本科生有机化学实验教学中，有助于提高学

生参与科研的兴趣和水平，提高基本实验技能。%An organic experiment design for undergraduate students could be achieved.Anilline was treated with sodium nitrite in fluoroboric acid to give phenyldiazonium tetrafluoroborate.3-phenylmaleimide was obtained by CuCl-catalyzed coupling reaction of phenyldiazonium tetrafluoroborate with maleimide in acetone aqueous solution with 52%yield.This experiment could be carried out in an undergraduate course Organic Chemistry Experiments and improve the interest of students to participate in the scientific research

and experimental skills.

【期刊名称】《广州化工》

【年(卷),期】2015(000)007

【总页数】2页(P150-151)

【关键词】苯基重氮四氟硼酸盐;马来酰亚胺;3-苯基马来酰亚胺;创新实验

【作者】陈中辉;赵圣印

【作者单位】东华大学化学化工与生物工程学院基础化学实验教学示范中心，上海201620;东华大学化学化工与生物工程学院基础化学实验教学示范中心，上海201620

【正文语种】中文

【中图分类】G642

有机化学是一门实验性学科，本科生创新能力的培养是当今高等教育所面临的一项重要任务，因此加强实验教学环节对本科生能力的培养至关重要［1－4］。为了在本科阶段加强对学生科研能力的培养，我们结合自身的科研工作和有机化学学科发展的动向，选取了氯化亚铜催化的苯基重氮四氟硼酸盐与马来酰亚胺偶联反应为实例，以期让学生了解重氮盐在新型有机合成反应的应用。在进行实验之前，让学生完成对文献的查阅，从理论上对相关反应进行深入细致的研究。实验中采用薄层层析法(TLC)跟踪实验的反应进程，最终产物采用柱层析方法提纯，并通过实验探讨催化剂用量和反应温度等对反应的影响，能够有效的提高学生的有机化学实验动手能力;使学生更多地接触和了解有机合成的新方法，进一步激发学生对有机化学知识的兴趣、探索精神和创新能力。

1 实验目的

(1)练习查阅和跟踪文献。

(2)了解重氮盐的偶联反应及其在有机合成中的应用。

(3)学习用薄层层析法(TLC)监控反应进程。

(4)学习柱层析分离化合物的方法。

(5)学会利用IR 和NMR 分析进行产物结构表征。

(6)学会实验小论文的撰写。

2 实验原理

芳基重氮盐由于其具有价廉易得和反应活性高等特点作为芳基化试剂广泛应用于有机合成中，如将重氮盐转化为酚、肼、氰基和卤素等基团，以及发生偶联形成偶氮化合物，以及将重氮盐分解释放氮气等［5－6］。近年来，又将其广泛用于C－C 键的偶联反应、三氟甲基化等反应中，在碳－碳键的形成有着较为广泛的应用［7－9］，进一步拓展了重氮盐的应用范围，越来越受到化学家们的重视，成为现代有机化学的研究热点之一。

本文介绍的实验是CuCl 催化苯基重氮四氟硼酸盐与马来酰亚胺偶联反应，制备3－苯基马来酰亚胺类化合物［10］，其反应式如图1 所示。

图1 3－苯基马来酰亚胺的合成路线Fig.1 The synthetic route of 3－phenylmaleimide

该反应原料易得，不使用过渡金属，对提高的学生的实验操作能力和拓展学生的视野，具有很大的帮助。

3 实验仪器和试剂

3.1 仪器

磁力搅拌器，RY－1 型熔点仪，旋转蒸发仪，电子天平，100 mL 三颈瓶，100 mL 圆底烧瓶，100 mL 锥形瓶，125 mL 分液漏斗，瑞士Bruker AV 400 型核磁共振仪，Nicolet Nexus 670型红外光谱仪。

3.2 试剂

苯胺、马来酰亚胺、氯化亚铜、亚硝酸钠、氟硼酸、丙酮、乙酸乙酯、无水硫酸钠、石油醚等(所用试剂均为市售分析纯或化学纯);GF254 高效硅胶薄层层析板，烟台

市江友硅胶开发有限公司;柱层析硅胶(200 ～300 目)，国药集团化学试剂有限公司。

4 实验步骤

4.1 苯基四氟硼酸重氮盐的制备

苯胺2.0 g(21.6 mmol)，水10 mL 加入到100 mL 圆底烧瓶中，冰浴冷却下加入40%的HBF4 水溶液23.6 g(107 mmol)加入到上述反应瓶中，冰浴＜10 ℃下搅

拌10 min，有大量的白色固体产生，加入NaNO2 1.5 g(21.7 mmol)溶于10 mL 水中缓慢滴加到上述混合液中，搅拌反应30 min，抽滤得白色固体苯基重氮四氟硼酸盐4.0 g，产率为95%，未经纯化直接用于下步反应。

4.2 3－苯基马来酰亚胺的制备

马来酰亚胺0.49 g(5 mmol)和氯化亚铜0.1 g(1 mmol)溶于10 mL 丙酮和5 mL 水中，10 ℃搅拌下将苯基四氟硼酸重氮盐1.92 g(10 mmol)分批加入到反应液中15 min 内加完，缓慢升至室温，继续搅拌1.5 h，用薄层层析监控反应进程。蒸

去反应液中的丙酮得到不溶于水的棕色固体，乙酸乙酯20 mL 溶解，合并有机相，无水硫酸钠干燥，加200 ～300 目硅胶1.5 g旋干拌样，同时使用200 ～300 目硅胶30 g 装入色谱柱，以石油醚/乙酸乙酯(12∶1)为洗脱剂进行柱层析分离，得

浅黄色固体0.45 g，产率52%。

5 产物结构表征

反应产物为3－苯基马来酰亚胺，熔点:165 ～167 ℃，光谱数据如下:IR(KB，cm

－1):3199，1727，1339，1186，1125;1H－NMR(400 MHz，DMSO－

d6)δ:7.18(s，1H，CH)，7.50～7.51(m，3H，Ar－H)，7.98 ～7.99(d，2H，Ar －H)，11.03(s，1H，NH);13C－NMR(400 MHz，DMSO－d6)δ:126.35，129.06，129.23，129.44，131.16，143.53，172.15，172.63。

6 教学要点和注意事项

(1)本实验制备的重氮盐四氟硼酸盐不稳定，制备后立即使用或冰箱放置保存。

(2)利用薄层色谱法跟踪反应进程时，注意反应结束时起始原料的斑点基本消失。

薄层层析展开剂为石油醚∶乙酸乙酯=5∶1。