炔碘鎓试剂的制备

Check by Lin

流程

苯基苯乙炔基碘鎓三氟乙酸盐的制备

反应机理如下：

注意；高价碘化合物具有较强的氧化性，应当避免和强还原性物质接触。本实验整个过程中都需要尽可能的避光。产物对水，光，温度都较为敏感，所以应当储存在密封瓶中，塞紧放置于-15℃冰箱保存。

在充分干燥的500mL的Schlenk烧瓶中，加入碘苯二乙酸[1]16.4g（50.9mmol，1eq），充分置换氮气后，密封并置于-30℃冷却浴中，加入300mL 二氯甲烷[1][2]搅拌。充分冷却至内温达到-30℃[3]。这之后，在10min内缓慢滴入三氟乙酸[1]7.5mL （100.6mmol，1.97eq），外加0.5mL三氟乙酸酐[1] [4]（3.54mmol，0.07eq）。反应在-30℃避光进行30min后，将反应瓶取出，回复室温。

从上到下从左至右依次为：a)称取碘苯二乙酸，b)加入烧瓶，c)加入DCM后于-30℃保温

d)取三氟乙酸，e)取三氟乙酸酐，f)加入三氟乙酸中，g)避光反应

将反应后的混合物回复至室温，在激烈搅拌下加入苯乙炔[1]（5.5mL，0.98eq），溶液立刻变为黄色。加入时间共耗时15min。加完后，在常温避光反应4h。

从上至下，从左至右依次为：a)第一阶段反应完成的样子，b)回复至室温，c)量取苯乙炔，

d) 准备滴加苯乙炔，e)开始滴加时，f)反应过程中

反应结束后，将溶液转移至1000mL圆底烧瓶中，在旋蒸仪上进行浓缩至体积减半[5]，这之后加入200mL石油醚[1]和100mL乙醚[1]的混合液[6]，立刻变为乳黄色浊液。将烧瓶连带该浊液密封，避光在-15℃存放过夜，以使其充分结晶[7]。这样就得到白色晶体产物。

从上至下，从左至右依次为：a)反应结束的反应液，b)转移至旋蒸烧瓶，c)开始旋蒸，

d) 浓缩体积至一半，e)加入PE/Et2O混合液，产物析出，f)冰冻使产物充分析出

冷却过夜后析出的白色晶体

得到的产物进行抽滤，依次用乙醚，石油醚，乙醚洗涤，真空干燥，得到白色的产物苯基苯乙炔基碘鎓三氟乙酸盐。计13.74g（32.8mmol，按碘苯二乙酸计算产率为64.4%）。产物应当包上铝箔纸，并缠紧瓶口，干燥避光在-15℃保存。核磁表征[8]。

从左至右依次为：a)抽滤洗涤，b)干燥后的产物，c)称量并计算产率，d)保存的样子

注释

[1]碘苯二乙酸来自安耐吉化学公司，未经提纯即可使用；二氯甲烷来自国药化学集团，未经提纯即可使用；三氟乙酸来自安耐吉化学公司，未经提纯即可使用；三氟乙酸酐来自安耐吉化学公司，未经提纯即可使用；苯乙炔来自安耐吉化学公司，未经提纯即可使用，放置久的苯乙炔会呈现黄色，从实验结果上来看没有影响；石油醚（60~90馏分）来自国药化学集团，未经提纯即可使用；乙醚来自国药化学集团，未经提纯即可使用。

[2]由于产物对水有一定敏感性，因此本实验使用的二氯甲烷为在无水无氧系统中，经CaH2 回流处理过夜的二氯甲烷。

[3]碘苯二乙酸在二氯甲烷中溶解度不大，因为在反应过程中始终处于悬浊液的状态，这是正常的。

[4]加入三氟乙酸酐是可选择的，目的是为了除去少量混入三氟乙酸中的水分。

[5]可以在旋蒸烧瓶上提前做上记号，以方便查看体积的情况。

[6]进行沉淀时，应当激烈搅拌，这样才能保证析出的晶体细密而均匀，不包夹溶剂。

[7]产物是纯白色晶体，易溶于二氯甲烷，氯仿等卤代溶剂以及DMF,DMSO等非极性质子溶剂，微溶于乙醚，不溶于水，己烷。产物对水较为敏感，在含水溶液中缓慢分解为副产物（主要为α羟基苯乙酮三氟乙酸酯）。产物在常温敞放3day左右，完全分解为红紫色粘稠物体。在冰柜中冷却时，应当塞紧塞子并用密封袋缠紧，严防水汽进入并包裹铝箔纸避光。

[8]产物的核磁表征为（仅进行碳谱表征）

13CNMR(100MHz,d6-DMSO):

δ=159.25(q,J=37Hz,TFA:C=O) ,

134.99 ,132.96 ,132.50 ,132.27 ,131.41 ,129.46 ,120.60 ,120.29 ,

102.17(C:Ph-C☰) ,44.25(C: ☰ C-I+) .

核磁共振碳谱：

讨论：

阴离子三氟乙酸根的两个碳原子都因为F的影响产生q裂分，由于核磁浓度较低，仅观察到羧基的碳的峰且峰型较差，CF3(δ预计在117~115附近，J 预计约为220Hz左右)未观察到。

另外两个炔基碳的化学位移（δ=102.17及δ=44.25）远远偏离正常炔基碳的位置(正常炔基碳δ预计在70~80附近)。这是因为炔碘鎓型化合物独特的电子结构造成的。这个结构式根本上决定了炔碘鎓的反应性。

故连接碘的炔碳反而为富电性，处于高场，连接苯环的炔碳反而为缺电性，处于低场。

另外，此化合物的晶体结构中，实为二聚物。碘由于杂化的原因（sp3d）C-I-C的键角与预期符合，接近90°

炔碘鎓的应用---炔酰胺的制备

Check by Lin

流程

反应机理如下

读者可以思考以下的问题：

1.为何氮负离子进攻的不是直接连接碘的炔碳直接得到产物。

2.中间体中一个碳原子同时存在正负电荷的结构叫啥，这种结构还出现在什么地方（什么反应中），他通常会怎么样演变

注意，全程Schlenk线无水无氧操作

在充分干燥的500mL的Schlenk烧瓶中，加入底物I[1] 6.41g（15mmol，1eq），用甲苯[1] [2] 稀释后，注入已干燥并抽换惰性气体的Schlenk烧瓶中，补加甲苯至150mL，将整个烧瓶冷却到0℃。

从上至下，从左至右依次为：a)原料I，b)称取原料I，c)用干燥甲苯稀释，

d) 干燥烧瓶中，e)加入原料I，补加甲苯至150mL，f)冷却浴降温

取KHMDS[1] 溶液37.5mL（0.5M in THF，18.75mmol，1.25eq），在保持内温0℃下缓慢滴加入烧瓶中，滴加时间约15min，滴加完后搅拌30min。

从左至右依次为：a)取KHMDS溶液，b)注入KHMDS，c)注入结束后

准备炔碘鎓盐[1] 8.77g（21mmol，1.4eq），溶于适当的（约80ml）DCM[2] ，缓慢滴加入烧瓶中，在0℃继续保持15min后，将烧瓶恢复室温，搅拌4h（点板监测至反应完全）[3] [4] 。在这个过程中，黄色的反应液会逐渐变为灰黑色。

从上至下，从左至右依次为：a)炔碘鎓盐 正在回温，b)炔碘鎓盐的溶液，c)注入炔碘鎓盐溶液ing，

d) 注入完的样子，e)将烧瓶回复室温的样子，f)4h后的反应液的样子

加入少量水淬灭反应液，之后转移反应液到圆底烧瓶，旋干大部分溶剂，加入DCM[1] 和盐水层（饱和氯化铵[1] /水=1:1），混合液转移至分液漏斗，萃取，水层再用DCM萃取2次。有机相合并分别用水，饱和氯化铵，水，饱和食盐水[1] 洗涤，无水MgSO4[1] 干燥。过滤，旋干溶液。反应产物直接进行下一步脱硅。

从上至下，从左至右依次为：a)旋蒸反应液，b)旋蒸后的粗混合物，c加入盐水和DCM分液，

d) 对水层再萃取，e)对有机相的洗涤，f)干燥后抽滤的样子

（脱硅此处省略）（其实是因为反应时间太短，几乎是加完就反应完，没有拍照）

脱硅后的产物用硅胶粉拌样，上柱，柱层析分离得到最终产物II。核磁表征[5] [6] [7] 。

从上至下，从左至右依次为：a)脱硅后反应液，b)拌硅胶粉的粗混合物，c)过柱ing，

d) 产物的试管，因为过饱和已经有结晶，e)点板监测，f)最终产物

注释

[1]底物I 是自己制备的，含有微量杂质（TsCl），不干扰反应。炔碘鎓按照上述方法制备，在取用时为防止水汽进入，从冷柜中拿出后应恢复到常温再取用。KHMDS溶液来自来自安耐吉化学公司，应当使用新开封的产品。甲苯来自国药化学集团，未经提纯即可使用；二氯甲烷来自国药化学集团，未经提纯即可使用；氯化铵来自国药化学集团，未经提纯即可使用；氯化钠来自国药化学集团，未经提纯即可使用；无水硫酸镁来自国药化学集团，未经提纯即可使用。

[2]反应前半段为标准的严格无水无氧操作，所用的溶剂均应当进行处理：甲苯在惰性气体气氛中，钠珠上回流过夜，以二苯甲酮为指示剂变蓝紫色后收集。二氯甲烷在惰性气体气氛中，CaH2上回流过夜。所有操作均遵守Schlenk线无水无氧操作流程。

[3]反应过程中伴随着溶液的变黑会有少许白色固体析出，这是生成的各种盐类（CF3COOK之类）。

[4]点板监测采用硅胶板，PE/EA=10:1展开，原料Rf=0.22，产物Rf=0.25。原料上方为残留的TsCl，不影响反应。

点板监测情况

[5]脱硅采用点板监测，点板监测。采用硅胶板，PE/EA=8:1展开，原料Rf=0.36，产物Rf=0.5。

[6]过柱时，对于少量产物可以采用PE/EA混合液过柱，但是对于超过500mg的产物，由于该产物在PE/EA混合物中溶解度很低，会导致无法顺利过柱，这个时候应当用硅胶粉拌样后上柱，改换PE/DCM混合溶液过柱。

但是，在这个过程中，TIPS的脱硅产物(主要是TIPS2O)会悄无声息（无紫外吸收，对CAM，KMnO4显色剂无反应）的从柱子上和产物一同洗脱（大致会在PE/DCM=10:/1时洗出）。

此时会出现在核磁中能清晰看到脱硅成功（有炔氢），但是仍然有大量TIPS氢残留的情况。事实上，只有用PE/DCM混合溶液过柱时，会出现这个情况。因此想要一次性除掉TIPS2O，应当一开始先用PE/EA的混合溶液洗刷，再换PE/DCM混合溶液过柱。当仍然出现这种情况时：

脱硅后的情况，可以清晰看到炔氢（s ,δ=3.07），但是也有TIPS的残留（m ,δ=1.08）

此时的解决办法是：

1.如上所述，再过一根短柱，首先用PE/EA的混合溶液将产物洗出，再换PE/DCM的混合溶液洗脱。

2.将产物溶于最少量的DCM，用PE打浆。

前者较为适宜。

[7] 产物的核磁表征为

1HNMR(400MHz,CDCl3):

δ=7.98-7.64(dd,2H,Ts-ArH) ,7.59-7.51 (m,1H,ArH) ,7.43-7.25(m+dd,10H,Ts-ArH+ArH) ,3.06(s,1H, ☰ CH) ,2.47(s,3H, Ts-CH3).

13CNMR(100MHz,CDCl3):

δ=144.99 ,139.96 ,134.24 ,134.11 ,131.51 ,129.60(2C) ,129.18 ,129.01 ,128.65 ,128.22 ,127.84 ,122.89 ,122.25 ,83.12 ,82.64 ,78.89 ,70.36 ,21.73.

核磁共振氢谱：

核磁共振碳谱

炔烃部分明细