本文章内容是我创作的第一篇文章的原理的两个应用：内容包括两条路线和4个实验

1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的制备

（救命，我绷不住了，文章还有谱图和产物还没补完，不小心点了提交而不是存草稿，怎么撤回隐藏文章啊？算了，以后再把部分产物和谱图补上吧，到时候发个新版本公告）

实验一是2,6-二-(2-吡啶基)-4-苯基吡啶的制备，因为上面的文章最末尾部分讲了，普通的邻位的三联吡啶是一种有趣的配体（配位化学性质），但是制备产率偏低，是很难解决的问题。因此我们考虑制备它的廉价替代品，中间那个环对位有苯环的衍生物/类似物，既不干扰配位，又容易高产率制备。

实验二是4,4'-(1,4-苯撑)双(2,6-二苯基吡喃鎓氟硼酸盐)的制备，直接用对苯二甲醛、苯乙酮为原料，三氟化硼乙醚为路易斯酸制备会出现一坨黑色的shit，原理很复杂，副反应能分析出一大堆（包括但不限于原料分子一侧变成二氢查耳酮，另一侧变成吡喃盐等）。因此我们把实验拆分成两步完成：一步是制备类似1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的四酮中间体；第二步是关环生成目标产物双吡喃盐。

实验二的参考文献请看：

苯撑二吡喃鎓的合成.pdf1.08MBPDF18次下载预览

本文中的命名可能有错漏之处，欢迎指出。

一、实验一第一步——2-吡啶乙酮和苯甲醛碱催化合成1,5-二-(2-吡啶基)-3-苯基-1,5-戊二酮

反应机理请见：1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的制备

不仅反应机理一模一样，反应底物和产物也是文章中反应底物和产物的广义等电子体。

1、与文章中反应的区别

反应物与产物的吡啶氮有碱性，可以被质子化，可以与质子溶剂形成氢键。进而增加了在质子溶剂和酸中的溶解度。而不像苯乙酮，三苯基戊二酮那样，在一般的酸中或质子溶剂中不溶解。

因此，一方面用于打浆(实际操作时是重结晶)的质子溶剂例如甲醇、乙醇的用量要大幅度减少。

另一方面，打浆时用来酸化，防止强碱破坏产物的冰乙酸，用量也应该大幅度减小，不宜过量加入，而应该估算碱的残留量来加入。

2、实验操作

感谢 @Renato16 提供的实验操作图片：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

将10.81g苯甲醛(0.1mol)，32.10g 2-吡啶乙酮（0.265mol），20mL乙醇依次加入反应瓶中；开启搅拌。用10.35g NaOH，15.5mL水激烈搅拌，配制40%碱液，将碱液倒入反应瓶中，并用5mL乙醇冲洗残余。搭建回流装置，启动回流。

回流状态现象如下：

反应结束后，将反应体系倒入大量冰水中，剧烈搅拌

静置，倾析除去上层液体，重新倒入大量冰水，搅拌。这一步最终目的是让产物凝固固化

必要时可以把洁净的冰块扔进反应体系

其实这些图来自不同批次的反应。这里就是反应体系加冰后的，固化粘稠物质中包含我们想要的产物，下一步我们将通过重结晶或打浆纯化它。

把水和冰倒干净，加入少量溶剂，例如等体积的甲醇或乙醇（约25~35mL），并滴加0.6~1mL冰醋酸酸化，不要多加，中和残余的碱性就够了。由于吡啶乙酮有碱性，所以酸化目标pH不是4~6，而是5~7甚至6~7，略微＞6是允许的；同样也由于产物有碱性，所以醋酸过多可能导致产物因为形成氢键或者质子化而溶解，损失产率。理论上最理想的酸化试剂是CO2（干冰）

开启加热，激烈搅拌，打碎产物，随时监测pH值，，盖上表面皿，煮沸直至固体溶解。关闭加热，缓慢冷却。让固体慢慢析出。然后再冷却至10~15℃，由于吡啶乙酮熔点低于苯乙酮，产物溶解度高于1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮，因此我们选择了更低的温度，而不是30~35℃或者20~25℃。

打浆时现象如下：

可见冷却后析出的产物是纯白色的。只是溶液颜色深。抽滤：

可见固体足够洁白，只需要用甲醇/乙醇着重洗涤边缘。

最终产物是奶白色。

溶液浓缩、久置仍然会有产物析出。溶液不明原因地颜色比较深。深色物质可能是查耳酮类似物沉淀，也可能是底物被氧化的结果，或者是其它缩合产生的杂质。

可以回收、洗净、提升产率

3、产物表征

二、实验一第二步——1,5-二-(2-吡啶基)-3-苯基-1,5-戊二酮关环生成目标产物2,6-二-(2-吡啶基)-4-苯基吡啶

反应示意图如下：（detailed-mechanism不画了，原理不难，只是纯属繁琐）

产物和2,4,6-三苯基吡喃盐也是互为广义等电子体。因为吡啶和吡喃盐本身就互为狭义等电子体。

最后一步脱水芳构化，是分子内的氧化还原反应（N-O键被还原断裂），导致反应不可逆。

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

实验操作条件是盐酸羟胺，乙醇回流3h。最终生成的是一盐酸盐，其中氢离子被这个三联吡啶配体以分子内氢键束缚。

也可以采用另一种路线：

与氨水或者氨的醇溶液缩合，然后用适当的氧化剂氧化。适当的氧化剂包括空气、硝酸、硫硝混酸等等。还有一种熟悉的氧化剂（脱氢试剂）是查耳酮，在极硬路易斯酸例如三氟甲磺酸钪Sc(OTf)3、三氟甲磺酸镱Yb(OTf)3等（感觉三氟甲磺酸钇Y(OTf)3也可以）的催化下，发生氢负离子转移，然后再质子转移生成目标产物。这种机理与查耳酮作为脱氢试剂合成吡喃盐机理极为一致了。

苯亚甲基苯乙酮(查耳酮)的制备

2,4,6-三苯基吡喃盐——原理部分

实验九、实验十.pdf6.28MBPDF23次下载预览

看最后几页最后一个实验。

或者直接一步到位：

hanan2005.pdf62.92KBPDF2次下载预览

对甲苯基-2,2′_6′,2″-三联吡啶的合成方法改进_王晓霞.pdf182.50KBPDF1次下载预览

3、产物性质表征：

配位化学性质：与Fe2+生成1:2的经式配合物，类似Fe2+和2,2-bipy以1:3比例生成的“分子有手性的”配合物。吡啶和二价铁形成的配合物是非常鲜艳的血红色（因此可以用于有机实验中鉴定这种配体，或者无机实验中鉴定亚铁离子），和三价铁配合物则是蓝色。且联吡啶类配体强烈地升高了二价铁的氧化电位。

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

这类配合物可用于氧化还原指示剂（例如红蓝溴钟反应），也可用于光催化剂（催化分解水或者催化氧化）。这类配体的二价铁配合物非常稳定，存在类似氰化物、异腈、腈的d-p π反馈效应。又因为这是缺电子芳环，或者又因为三价铁更缺电子，所以三价铁配合物不如二价铁稳定，这就从热力学上解释了联吡啶亚铁配合物氧化电位（相比水合铁离子）高。

底物、中间体和产物与二价铁的显色实验现象：

可以使用的亚铁盐包括氯化亚铁、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵（摩尔盐）等

三、实验二第一步——对苯二甲醛和过量苯乙酮碱催化合成3,3'-(1,4-苯撑)双(1,5-二苯基-1,5-戊二酮)

反应机理请见：1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的制备

反应实际消耗4eq苯乙酮，但是投料需要6eq苯乙酮，以确保转化完全。原理在超链接中有详细解释。

反应介质是95%以上乙醇+40%碱液；也可以是过量t-BuOK或t-BuONa，溶剂用t-BuOH/THF。碱的用量通常在2.5eq以上。

需要常温下加碱，然后再搭建回流装置，如果反应过于剧烈，可以慢慢加碱。

投料顺序是对苯二甲醛、过量苯乙酮、反应溶剂、碱性催化剂的溶液。如果是40%碱水，一口气迅速倒入是可以的，然后直接搭建回流装置即可。如果是t-BuOK的THF溶液，由于是醇盐+非质子溶剂，碱性较强，可以缓慢倒入，常温搅拌一段时间，再搭建回流装置，启动加热。

1、实验操作流程

实验操作人员：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，选择的是到沸点后再缓慢滴加碱液

将对苯二甲醛(8.05g，0.06mol，1eq.)，与苯乙酮(43.24g，0.36mol，6eq.，过量)的混合物置于160ml EtOH中搅拌，并加热至65°C。待原料完全溶解后，将NaOH(6.00g，0.15mol，2.5eq.)溶于9ml水的溶液，在剧烈搅拌下于5分钟内逐滴加入反应体系，体系快速沸腾，一分钟内形成黄色沉淀。随后将该非均相反应混合物加热回流至转为红棕色，保持4-5小时。

在此期间，对双查尔酮重新溶解并与额外2eq.的苯乙酮反应生成四酮化合物，该化合物随之沉淀。反应混合物立即趁热过滤，温热乙醇洗至洗涤液无色，80°C烘干4h得到浅黄色晶体粉末粗产物32.06g(yield:92%~97%)。

（一种可能的监测反应进度的方法是：双查耳酮在365nm波长激发下，固体有强烈荧光，而产物没有荧光）

回流结束后现象如图：

抽滤后现象如图：

干燥后产物如下：

中间体四酮.mp4 点击下载

中间体四酮2.mp4 点击下载

2、注意事项

(1). 沸腾时，确保体系溶液体积不超过容器2/3

(2). 反应过程中析出的黄色沉淀，颜色由反应中间产物双查尔酮造成

(3). 反应结束后立即过滤，否则容易析出棕红色焦油；产物四酮难溶于乙醇，可放心洗涤

(4). 该晶体粉末轻质，易吹散，应注意避免皮肤接触和吸入造成刺激

3、产物表征：

核磁共振H谱：

核磁共振C谱：

红外光谱:

四、实验二第二步——3,3'-(1,4-苯撑)双(1,5-二苯基-1,5-戊二酮)关环生成目标产物4,4'-(1,4-苯撑)双(2,6-二苯基吡喃鎓氟硼酸盐)

反应原理请见2,4,6-三苯基吡喃盐的制备，介绍的非常详细深入：

https://www.kechuang.org/t/91591

https://www.kechuang.org/t/91619

1、三苯甲醇/三苯甲基正离子与体系中乙醚、THF等负氢供体反应，彻底还原为三苯甲烷，丧失氧化性

三苯甲基正离子还有个致命副反应，攫取乙醚、THF等负氢供体的负氢离子，自身变成三苯甲烷进而失去氧化性，彻底拉低产率。因此三苯甲醇不推荐与三氟化硼·乙醚、三氟化硼·THF等搭配使用（作为脱氢芳构化试剂），不是三氟化硼出了问题。而是使用的醚会被夺取氢负离子

但是你可以用市售三氟化硼·乙酸(1:2络合物)BF3·2AcOH，三氟化硼·乙腈(1:1络合物)BF3·MeCN

与给吡喃盐芳构化原理还挺相似的。

实例请看Orgsyn：https://www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0548

因此制备目标产物，要么查耳酮+三氟化硼乙醚；要么三苯甲醇+其它酸性脱水剂（包括但不限于三氟化硼乙腈，质子酸+过量丙酸酐等）

文献中也是这么做的。

2、我们这里采用的是以过量丙酸酐为脱水剂，三苯甲醇为氧化剂，质子酸为催化剂的反应

（公式中为了简洁，我们写成了乙酸酐，但是买不到易制毒管制化学品）

丙酸酐的作用是作为脱水剂，通过脱水，提供反应的热力学驱动力；发生的反应是丙酸酐被酸催化水解生成两分子丙酸。

以对甲苯磺酸为例，1eq一水合对甲苯磺酸变成1eq无水对甲苯磺酸需要消耗1eq丙酸酐。

$\ce{TsOH.H2O +Ac2O ->TsOH +2AcOH}$

无水对甲苯磺酸或无水甲磺酸，与三苯甲醇脱水生成三苯甲基正离子的盐，又需要消耗1eq丙酸酐。

$\ce{MsOH +TrOH -> MsO- +Tr+ +H2O}$

1,5-二酮在强酸催化下，脱水关环生成4-H吡喃环，又需要消耗1eq丙酸酐。4-H吡喃环和三苯甲基正离子发生氢负离子转移反应，芳构化变成吡喃盐，同时生成三苯甲烷，不消耗丙酸酐。

然后三苯甲醇，对甲苯磺酸都需要保持微微过量。

然后中间体分子有两个1,5-二酮结构，所以如果用无水甲磺酸，则丙酐用量＞4eq，如果是一水对甲苯磺酸，则＞6eq，如果是含水强酸例如氟硼酸氟磷酸，则用量远大于这些，例如用15eq~17eq以上

$\ce{H2O +Ac2O ->[H+]2AcOH}$

总反应：

$\ce{底物+2TrOH +2MsOH +4Ac2O ->产物^2+ +2TrH +2MsO- +8AcOH}\\ \ce{底物+2TrOH +2TsOH·H2O +6Ac2O ->产物^2+ +2TrH +2TsO- +12AcOH}\\ \ce{底物+2TrOH +2HBF4 +4Ac2O ->产物^2+ +2TrH +2BF4- +8AcOH}$

3、实验操作流程

将三苯甲醇(10.66g，41mmol，2.05eq.)悬浮于丙酸酐(40ml，310mmol，15.5eq.)中，开启搅拌。向浑浊混合物中小心滴加实际上过量了一倍的氟硼酸(50%水溶液)(5.6ml，88mmol，4.4eq)。反应混合物强烈放热，滴加完后搅拌0.5h。

$\ce{TrOH +H+ +Ac2O ->Tr+ +2AcOH}\\ \ce{TrOH +HBF4 +Ac2O ->TrBF4 +2AcOH}$

（注意三苯甲基正离子及其氟硼酸盐也是有黄色的）

用固体粉末加料漏斗30min内分批加入固体化合物3,3'-(1,4-苯撑)双(1,5-二苯基-1,5-戊二酮)(11.56g，20mmol)。加完后，黄色产物沉淀析出。将非均相反应混合物在室温下搅拌过夜以确保反应完全。

产物性状如图：

产率约为70%

4、注意事项

(1)防止体系一下过于黏稠而搅拌困难，四酮需要分批加料，且反应体系需要加大转速

(2)酸酐刺激性强，味道冲，反应结束后可以用适量乙醇淬灭

$\ce{Ac2O +EtOH ->[H+]EtOAc +AcOH}$

5、产物性质的定性表征：

荧光：（包括一些设法让其吸附在硅胶上的产物）

双吡喃盐强荧光.mp4 点击下载

双吡喃盐强荧光-硅胶.mp4 点击下载

该产物可以与对苯二胺脱水缩合生成黏成一团的导电高分子。

6、产物的谱图

核磁共振和红外光谱数据图（待补充）：

核磁共振H谱如图：

感谢氕氘氚实验室提供的谱图：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

红外光谱如图：

感谢氕氘氚实验室提供的谱图：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

这个吡喃盐与2,6-二叔丁基-4-氨基缩合后生成ET系列溶致变色化合物，其谱图如下：由于溶液中存在多种构象，所以谱图不会那么清晰尖锐。（以后我会科普对氨基酚衍生物以及溶致变色的制备的）

NMR-H：

感谢氕氘氚实验室提供的谱图：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

红外：

感谢氕氘氚实验室提供的谱图：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

NMR-C：

感谢氕氘氚实验室提供的谱图：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

五、实验所需要的原料、试剂和溶剂的理化性质，产率计算公式

1、实验所需原料、试剂和溶剂的理化性质

分子量数据来源：KingDraw作图选取

其它理化性质（尤其是溶解度）数据来源：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

注意最后给出的只有阳离子的化学式量，你需要选取阴离子化学式量×2并加进去才是产物的分子量。

使用的液体的物质的量浓度可以查阅浓度密度温度对照表（表中密度是浓度、温度的函数，即），并用如下公式换算：

cM=ρw，即$\displaystyle c=\frac{\rho w}{M}$，公式中所有的物理量都是强度性质，没有广度性质。

水合强酸的水合数计算公式：其中n为水合数，无量纲；w为强酸质量分数，无量纲；Ma为酸的摩尔质量（化学式量），Mw为水的摩尔质量。

$$\displaystyle n=\frac{M_a}{M_w}\cdot\frac{1-w}{w}$$

例如55%氟硼酸水溶液，相当于HBF4·4H2O

水合强酸的含水量计算公式：$\displaystyle\frac{1-w}{M_w}$，单位是mol/g，如果反应需要用酸酐严格除水，可以用这个公式估算至少需要用多少物质的量的酸酐除水。（这还仅仅是强酸溶液本身含水，还不包括反应生成的水）

2、产率计算公式、产量记录表格

产率计算公式：$\displaystyle\frac{M_r}{M_p}\times \frac{m_p}{m_r} \times纯度 \times100\%$

对于实验一，主反应物是苯甲醛。对于实验二，主反应物是对苯二甲醛。

产量记录表格：

实验所需要的仪器装置请看我前几篇科创论坛文章：

1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的制备

https://www.kechuang.org/t/91591

https://www.kechuang.org/t/91619