苯炔

苯炔

苯炔,英文為benzyne,它是比少兩個氫的化合物,故又稱為去氫苯(dehydrobenzene)。苯炔的紅外光譜證明了苯炔分子的化學結構。直觀的看上去苯炔是一個六元環含有兩個雙鍵和一個三鍵。

基本介紹

  • 中文名:苯炔
  • 英文名:benzyne
  • 別稱:去氫苯,鄰二脫氫苯
  • 化學式:C6H4
  • 分子量:76
  • 水溶性:分解
  • 學名:環己二烯炔
簡介,製備,苯炔參與的反應,

簡介

苯炔是最簡單的芳炔。為防止被誤理解為含普通叄鍵的物種,也可稱其為“二脫氫苯”、“鄰二脫氫苯”或“去氫苯”。
苯炔中含有一個特殊的碳碳三鍵。一般炔烴中碳碳三鍵的碳原子是sp雜化的,在形成σ鍵時,鍵角為180度,這樣的碳原子不可能存在於苯環炔中,因此苯炔中的碳原子仍為sp2雜化,碳碳三鍵中,有一個π鍵是由sp2軌道通過側面微弱地重疊形成的,並與苯炔環的大π體系相互垂直。如圖所示:
苯炔的電子結構苯炔的電子結構
從上圖可以看出,兩個sp2軌道相距較遠,彼此不可能重疊的很多,所以這個π鍵很弱且有張力,容易發生反應。正是由於這個結構特點,使苯炔及其衍生物成為合成多種化合物非常有用的中間體。

製備

苯炔可以通過多種方法製成,但最經濟、簡便的方法是用鄰氨基苯甲酸製成重氮鹽(i),該重氮鹽受熱分解成二氧化碳、氮氣和苯炔。如下圖所示:
鄰氨基為底物製備苯炔鄰氨基為底物製備苯炔
由鄰氨基苯甲酸製成的重氮鹽對碰撞特別敏感,稍受衝擊即會發生劇烈爆炸,但在非質子溶劑,如二氯甲烷、二氯乙烷、乙腈中不會發生事故,只會分解成炔。因此為了避免事故,不把重氮鹽分離出來,而在原溶液中使之分解成苯炔使用。
苯炔也可以用鄰二鹵代苯與鋰或鎂反應製得:
二鹵代苯製備苯炔二鹵代苯製備苯炔
由於苯炔是非常活潑的中間體,可以被相關的檢測器檢測觀察到,但不能操作分離得到苯炔。一般三氟甲磺酸(2-三甲矽基苯)酯是作為製備苯炔的前體,生成的高活性的苯炔中間體直接不需分離直接進行後續的反應。其前體的合成步驟如下:
在氮氣流、攪拌下將鄰-三甲矽基苯酚6.0g和吡啶4.3g依次加入盛有50ml乾燥二氯甲烷的燒瓶中,然後於室溫(25℃)緩慢滴加三氟甲磺酸酐12.2g(約20min加完),反應2小時。過濾,濃縮濾液,殘餘物經矽膠柱層析,洗脫劑為石油醚,分離得到無色油狀液體即為製備苯炔的前體,總收率可達75%。
苯炔還可以由一鹵代苯在強鹼(如氨基鈉)醇溶液中消去製得。

苯炔參與的反應

苯炔的活性主要是其三鍵的不穩定引起的,因此它的反應也都是圍繞在對三鍵的加成上。主要有:
1、二聚
苯炔非常活潑,迄今為止不能把它作為游離體分離出來,甚至在它生成後,若無其他化合物與其反應,苯炔自身就會聚合成二聚體二聯苯:
二苯炔的合成二苯炔的合成
2、親核加成
許多親核試劑如醇、烷氧基負離子、烴基鋰、氨或胺、羧酸根、氰化物等都能與苯炔發生親核加成反應。例如:
苯炔的親電加成反應苯炔的親電加成反應
3、親電加成
三烷基硼、鹵素、鹵化汞、鹵化錫、鹵化矽等親電試劑易於苯炔發生親電加成。例如:
與碘的親電加成反應與碘的親電加成反應
三烷基硼與芳炔加成時,如烷基上有β氫,可以脫掉一分子烯烴。
與硼化合物的親電加成反應與硼化合物的親電加成反應

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