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四氫呋喃和正丁基鋰反應機理探究,思維定勢真的要不得!

(2024-05-05 20:29:40) 下一個

 有機大菜籽 有機合成大菜籽 2024-01-08 18:32

昨天分享的文章《正丁基鋰類試劑室溫會和THF(四氫呋喃)劇烈反應,大量放熱,有爆炸危險,研究生們一定要謹慎!!!》可能又使大家焦慮了,對此菜籽表示道歉,可能我說實話的時候不會委婉!

但事實上,我們實驗室裏最不可能有問題的就是THF,因為剛花大價錢買了幹燥處理設備,水含量僅8 ppm

 

所以毫無疑問,四氫呋喃和正丁基鋰就是反應的!

為了使結果更加有說服力,我們做了一些文獻調查,過程中朋友“龍套”、以及“好凶的”提供了一些幫助。

根據朋友龍套提供的底物,我們通過對終產物的檢索, 在相應的文章內發現了正丁基鋰和四氫呋喃反應後的關鍵中間體乙烯醇鋰,如下:

而後通過對該關鍵中間體的檢索,我們發現了一篇對該種反應類型有過係統研究的文獻——Journal of Organic Chemistry (1972), 37(4), 560-2。

作者發現室溫下在THF中的鋰化實驗,如果底物反應比較慢的時候,正丁基鋰可以安靜平穩地對THF進行切割(這一點感覺很奇怪,因為我個人的操作經驗告訴我這個反應不安靜,推測可能原因在於有其他反應底物存在,導致實際遊離的正丁基鋰比較少,或溶液比較稀)然後生成丁烷,乙烯,以及上述中間體

在作者之前其實也有文章報道過這類反應,隻不過很少有人對這樣的反應有興趣,認為其是無用的。但作者另辟蹊徑,認為該種反應模式是提供烯醇類化合物最方便有效的途徑。原因是醛醇的縮合和聚合會使醛與堿的反應複雜化,但是在這種裂解途徑中,醛永遠不存在(是不是通過這個,類似地能排除體係聚合的可能

然後作者對其的想法進行了驗證,分別合成了3或4位有取代的四氫呋喃、2位有取代的四氫呋喃,以及1,4-環氧環己烷,環氧己烷等,然後用以和正丁基鋰作用。

結果發現,正丁基鋰可以在沒有α取代的四氫呋喃上像THF一樣切割裂解,並且得到的乙烯醇鋰溶液可以穩定存放6個月以上。而在α取代的四氫呋喃中,這種裂解基本消失。

同時正丁基鋰和1,4-環氧環己烷作用時則更容易切割裂解,原因與在雙環硫化物中的橋頭堡質子比在無環硫化物中相應的質子更容易交換有類似道理。

至於環氧己烷和2,5-二氫呋喃,在與正丁基鋰作用時,更支持下列反應模型(具體參考文獻);

經過大量實驗,以及前人的描述,作者大概提出了兩種不同路徑的反應機理:

到此,想必大家沒有懷疑了吧!

至於“好凶的”這位朋友,則給我傳了一張圖片,如下:

大概是1994年,Wiley上有個對前人工作的總結,顯示在-60℃以上時,正丁基鋰對四氫呋喃的裂解就開始了,並針對正丁基鋰對常見的醚(乙醚、異丙基醚,乙二醇二甲醚,四氫呋喃)在不同溫度下作用的半衰期做了簡單總結。

想必,這算得上是蓋棺定論了!

其實,說實話,仔細想一想,正丁基鋰和醚反應意外嗎?

不意外!

確實很正常的。

不正常的正是長年累月下形成的思維定勢,思維固化!

有點尬的是,在用四氫呋喃稀釋正丁基鋰之前,我都迷之認為商業上是有正丁基鋰THF溶液銷售的!

當然,之所以用THF稀釋,也有偷懶的成分,因為實驗室很少用到己烷,戊烷這種烷烴,懶得買,懶得等!

希望大家不要學我!

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