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2,4,6-三苯基吡喃盐的制备实验操作,机理讲解和杂质分析——原理讲解部分
摘要：本文介绍了2,4,6-三苯基吡喃正离子，一种有趣的，对水勉强稳定的、对空气稳定的、芳香性的，只含碳氢氧元素的正离子的制备方法。包括实验原理、机理讲解、副反应杂质分析、产物的理化性质及应用等等。实验的操作细节放到下一篇文章讲解。
注：本文中所有Ph表示苯基C6H5~，Ac是乙酰基CH3CO~，Bz表示苯甲酰基PhCO~，Bn表示苄基PhCH2~，Et表示乙基C2H5，Me表示甲基CH3，Tol表示对甲基苯基p-CH3C6H4~，Tos或Ts表示对甲基苯磺酰基p-CH3C6H4SO2~，EA表示乙酸乙酯EtOAc
因内容过长，本文仅讲解实验原理、副反应杂质分析、产物理化性质及应用部分；实验的操作细节放到下一篇文章讲解：
2,4,6-三苯基吡喃盐的制备实验操作,机理讲解和杂质分析——实验操作部分
一、以2,4,6-三苯基吡喃盐为例，讲解构建2,4,6-三芳基吡喃盐的思路
反应使用质子酸或路易斯酸均可，但为机理表达的简洁性起见，以下机理绘制中以抽象的质子强酸H+表示，虽然溶液中不存在裸质子：
①以芳甲醛和芳乙酮为底物，在强酸性介质中，通过一步操作构建2,4,6-三芳基吡喃盐：
较好的情况下，脱氢试剂是三苯甲醇/三苯甲基正离子之类的（最终被还原为三苯甲烷）；不太好的情况下是，反应生成的查耳酮衍生物作为脱氢试剂，浪费底物，制造杂质（后面会讲为什么）
②碱性条件下将芳甲醛和芳乙酮转化为查耳酮（苄叉苯乙酮）衍生物并分离纯化，然后在强酸性介质中关环构建2,4,6-三芳基吡喃盐。查耳酮又作为脱氢试剂(氧化剂)，又作为构建吡喃环的底物
③碱性条件下将芳甲醛和芳乙酮转化为1,3,5-三芳基-1,5-戊二酮并分离纯化，然后在强酸和脱氢试剂(氧化剂)的作用下，关环构建2,4,6-三芳基吡喃盐：脱氢试剂可以是查耳酮，也可是三苯甲醇/三苯甲基正离子（最终被还原为三苯甲烷）
④1,3-二芳基丙炔酮与芳乙酮/芳乙炔在强酸作用下加成，然后在强酸作用下关环构建2,4,6-三芳基吡喃盐，不需要额外氧化剂
⑤芳香酰氟/芳香酰氯与芳乙炔，在路易斯酸作用下直接关环构建2,4,6-三芳基吡喃盐：
方案或者切断的方法太多了，这里不一一赘述了，可以直接阅读Balaban的文献或著作。
考虑芳基乙炔、1,3-二芳基丙炔酮的价格远不如芳乙酮便宜（苯乙酮、苯甲醛零售价格＜30元/500mL）；且不如芳乙酮，芳甲醛更容易保存；我们要用非常简单的操作和装置，几十克、几百克规模级以上地制备2,4,6-三芳基吡喃盐，因此忽略方法④和⑤，只考虑方法①②③
二、机理讲解
只考虑方法①②③，碱性介质中由苯甲醛和苯乙酮合成查耳酮和1,3,5-三苯基戊二酮的机理我已经写过了：
苯亚甲基苯乙酮(查耳酮)的制备；1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的制备
关键是酸性条件下，这些东西是怎么变成2,4,6-三苯基吡喃正离子的：
1、酸催化苯甲醛和苯乙酮生成查耳酮
苯乙酮酸催化烯醇化，与质子化的苯甲醛加成，质子转移。先脱水后去质子（如果上面没有苯环，就先烯醇化后脱水再去质子）
然而与常温稀碱液不同的是，反应不会停在查耳酮这一步
2、酸催化过量苯乙酮与查耳酮发生Michael加成，生成1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮
苯乙酮在酸催化下互变异构，然后与质子化的查耳酮发生亲核加成：
反应具有一定可逆性，虽然偏向产物
然而与浓热碱液不同的是，反应也不会停在1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮这一步
3、酸催化脱水关环成2,4,6-三苯基-4H-吡喃环
这一步在碱性条件下无法发生，一定会卡住，因为碱没法把羟基质子化脱水；又没有合适的吸电子基促使E1cb反应发生
4、2,4,6-三苯基-4H-吡喃环被脱氢试剂脱氢芳构化，生成2,4,6-三苯基吡喃正离子
常用的脱负氢离子的试剂是查耳酮、三苯甲醇、三苯甲基氟硼酸盐等；三苯甲醇羟基被质子化后，迅速失水生成三苯甲基正离子，然后直接夺取氢负离子即可，机理我不画了，我画一下查耳酮脱负氢的机理：质子化的查耳酮的π-LUMO轨道在碳端集中分布，可作为负氢受体，被还原成烯醇后，酸催化互变异构变成二氢查耳酮：
反应的驱动力是吡喃环芳构化为吡喃正离子；以及碳碳双键本身氧化性就不低，比碳氧双键都高，尤其是缺电子双键，再加上强酸会强化这种氧化性。
(1)(2)(3)(4)反应一气呵成，是在一步实验操作中完成的，强酸性介质中无需分离中间体，强酸性介质中也很难分离出中间体。
如果选用查耳酮:苯乙酮=2:1作为反应物，则(1)可以跳过，不必在酸中进行；如果选用查耳酮:三苯基戊二酮=1:1作为反应物，则(1)(2)都会被跳过，不必在酸中进行
三、副反应杂质分析——粘稠聚合物
三芳基吡喃盐的制备过程中，最麻烦的杂质是麦芽糖状粘稠聚合物,其产生的机理为如下：
苯乙酮在酸催化下二聚脱水缩合生成XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX在强质子酸作用下裂解生成2-苯基丙烯和苯甲酸：
2-苯基丙烯的双键对强酸敏感，容易被质子化形成稳定的碳正离子，在强质子酸作用下发生阳离子聚合反应，这种聚合反应一般不可逆：
这也是为什么用很难用简单的2-苯基丙烯做XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，要做也是用位阻更大的类似底物，但是用XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX做这个人名反应是没问题的；反应所需质子酸在被滴加后及时消耗掉就问题不大
简化方程式如下：
$\ce{2PhCOCH3 ->[H+]PhCOOH +PhC(CH3)=CH2}$
$\ce{nPhC(CH3)=CH2->[H+]-[-PhC(CH3)-CH2 -]_n-}$
（不过考虑到反应容易分子内终止、2-苯基丙烯的低浓度、质子酸酸性并不高、反应温度很高，我认为产物的聚合度n根本不高）
可以看出，麦芽糖状粘稠聚合物的产生的必要条件，包括但不限于：
(1)质子酸
如果使用硬的路易斯酸，则可以避免双键被质子化，以及苯甲酰阳离子的离去；碳碳双键是软的路易斯碱，而羰基氧是硬的路易斯碱，因此硬的路易斯酸更偏向于和羰基配位，而不是质子化双键，再加上硬路易斯酸的位阻本身也比小小的氢离子要大，更难和位阻大的双键作用了。
综上，更推荐使用硬的路易斯酸而非质子酸；例如三氟化硼乙醚络合物、三氟化硼四氢呋喃络合物等等
(2)游离的芳乙酮
体系中游离芳乙酮的浓度越低，越难经由上述机理生成2-芳基丙烯。确切地说是：芳乙酮浓度的平方，与游离质子浓度的乘积对时间的积分越低，产生的2-芳基丙烯越少。
如果构建吡喃盐的底物中，不使用或少使用芳基乙酮，可以大大降低2-芳基丙烯的生成，进而减少粘稠聚合物杂质的产生。同时应避免在反应过程中自己生成芳基乙酮。
因此，同样是质子酸作用下，我们评估一下各种底物会带来的结果：
1、苯甲醛、苯乙酮作为底物：
制备1eq吡喃盐，需要1eq的1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮和1eq查耳酮，相当于3eq的苯乙酮+2eq的苯甲醛；由于初始状态下苯乙酮的用量非常巨大，因此产生的粘稠聚合物会异常多。不推荐这种做法，唯一的好处就是：不需要预先在碱性条件下，把苯乙酮和苯甲醛做成三苯基戊二酮和查耳酮，只需要一步合成。苯乙酮的利用率是2/3，苯甲醛的利用率是1/2。
如果你使用2eq的苯乙酮和1eq的苯甲醛，也就是2:1投料反应，则由于查耳酮同时作为了脱氢试剂，最后苯乙酮的利用率只有75%，且只有50%的苯乙酮和50%的苯甲醛转化为了最终产物，因此产率不超过50%。且因为苯乙酮过量，长时间的高温强酸条件会将其转化为粘稠聚合物。
$\ce{2PhCHO +3PhCOCH3 +H+ ->Ph3C5H2O+ +PhCH2CH2COPh +3H2O}$
$\ce{2PhCHO +3PhCOCH3 +4/3BF3·Et2O ->Ph3C5H2O+ +PhCH2CH2COPh +BF4- +4/3Et2O +1/3B(OH)3 +2H2O}$上述方程式假设了BF3·Et2O不过量，如果BF3·Et2O远过量，则不生成硼酸、水等：
$\ce{3H2O + 9BF3·Et2O -> B3O3F3 +6Et2O·HBF4 +3Et2O}$
$\ce{2PhCHO +3PhCOCH3 +9BF3·Et2O ->Ph3C5H2O+ +PhCH2CH2COPh +BF4- +5Et2O·HBF4 +4Et2O +B3O3F3 }$
2、查耳酮、苯乙酮作为底物：
制备1eq吡喃盐，需要1eq的1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮和1eq查耳酮，相当于1eq的苯乙酮+2eq的查耳酮。
初始状态下苯乙酮的用量是1eq，会产生少量的粘稠聚合物，但是远不如上一种方法产生的多。而且高温酸性介质中，苯乙酮会迅速和过量查耳酮加成生成1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮，然后再被转化掉，来不及生成太多粘稠聚合物。查耳酮的利用率是50%
该方法需要预先在碱性条件下将苯甲醛和苯乙酮做成查耳酮，但是不需要提前做出1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮；也就相当于是2步线性合成。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，Orgsyn中用氟硼酸乙醚（而非三氟化硼乙醚，但是这里其实更推荐三氟化硼乙醚）合成2,4,6-三苯基吡喃氟硼酸盐的做法
如果你使用1eq和苯乙酮和1eq的查耳酮，也就是1:1投料反应，则苯乙酮过量，苯乙酮的利用率也只有50%，过量苯乙酮在长时间的高温强酸条件下，会转化为粘稠聚合物。
$\ce{2PhCH=CHCOPh +PhCOCH3 +H+ ->Ph3C5H2O+ +PhCH2CH2COPh +H2O}$
$\ce{2PhCH=CHCOPh +PhCOCH3 +4/3BF3·Et2O ->Ph3C5H2O+ +PhCH2CH2COPh +BF4- +4/3Et2O +1/3B(OH)3}$上述方程式假设了BF3·Et2O不过量，如果BF3·Et2O远过量，则不生成硼酸、水等：
$\ce{2PhCH=CHCOPh +PhCOCH3 +3BF3·Et2O ->Ph3C5H2O+ +PhCH2CH2COPh +BF4- +Et2O·HBF4 +2Et2O +1/3B3O3F3}$
3、查耳酮、1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮作为底物：
制备1eq吡喃盐，需要1eq的1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮和1eq查耳酮
初始状态下苯乙酮的用量是0，且过量查耳酮会抑制1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮可逆性分解为苯乙酮和查耳酮的倾向，因此反应的全过程中，体系苯乙酮浓度的平方极低，不会产生粘稠聚合物。
该路线的麻烦点在于：需要在碱性条件下预先用苯甲醛和苯乙酮制备出查耳酮和1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮；这种合成路线属于3步汇聚合成，最简单的汇聚合成。
如果你只用1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮，不用查耳酮，当然也能做出来吡喃盐，但是同样会产生粘稠聚合物，只比苯乙酮:查耳酮=1:1的方法略好一点点，因为一部分的1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮在强酸催化下分解成了查耳酮和苯乙酮，这部分查耳酮充当了反应所需的氧化剂。所以1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的利用率不超过50%
这就是为什么我们需要额外添加查耳酮，一方面作为氧化剂（负氢脱除试剂），另一方面也抑制了1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的可逆性分解。
如果添加的氧化剂不是查耳酮，而是三苯甲醇，也是不错的选择，至少比什么都不加好，但是相比添加查耳酮的缺点：一方面反应进程中1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮会少量分解成查耳酮和苯乙酮，查耳酮被不可逆地还原消耗掉，苯乙酮在高温强酸介质中产生粘稠聚合物，降低1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮转化率，引入少量杂质。另一方面三苯甲醇被还原成三苯甲烷，额外生成1eq水，和三氟化硼乙醚反应，浪费一小部分三氟化硼乙醚，还生成少量质子酸，促进粘稠杂质产生。
$\ce{PhCH=CHCOPh +PhCH(CH2COPh)2 +H+ ->Ph3C5H2O+ +PhCH2CH2COPh +H2O}$
$\ce{PhCH=CHCOPh +PhCH(CH2COPh)2 +4/3BF3·Et2O ->Ph3C5H2O+ +PhCH2CH2COPh +BF4- +4/3Et2O +1/3B(OH)3}$上述方程式假设了BF3·Et2O不过量，如果BF3·Et2O远过量，则不生成硼酸、水等：
$\ce{PhCH=CHCOPh +PhCH(CH2COPh)2 +3BF3·Et2O ->Ph3C5H2O+ +PhCH2CH2COPh +BF4- +Et2O·HBF4 +2Et2O +1/3B3O3F3}$
四、副反应杂质分析——其它副反应
1、二氢查耳酮的进一步反应
查耳酮被还原生成的ω-苄基苯乙酮（我习惯叫二氢查耳酮），百度百科说它在室温pH＞2.0时稳定，说明它在高温的酸性介质中可能发生某种化学反应，我们可以大胆推测：强酸和脱水剂可以促使它关环，苯基加成羰基生成三级醇；而三级醇本来就热力学不稳定，再加上有两个苯基，更加剧了它的热力学不稳定，这种三级醇对强酸敏感，在强酸中会迅速质子化脱水成双键，生成苯基茚。
质子化的苯基茚，氧化性大于三苯甲基正离子；可能作为反应中的脱负氢试剂，重复利用，最终被还原生成苯基茚满：
这个反应提升了脱氢试剂的利用率，对提升产率、降低原料、氧化剂消耗可能有帮助（这可能有助于解释为什么某些方法产率能高出上述方法推出的最高产率，且产率仍低于100%）。
副产物极性很低，可以通过非极性、弱极性有机溶剂打浆除掉。
但是该反应是否会大量进行，我并不清楚，这些仍然是我的猜测和想象；反应的难点和决速步在羰基质子化后面的关环，破坏芳香性，也破坏了“被羟基和苯基共轭给电子稳定的碳正离子”
因此个人认为这种副反应可能并不占主导，不占速率优势
2、查耳酮的歧化反应
查耳酮也可以在强路易斯酸三氟化硼·乙醚的作用下，发生二聚歧化反应，生成位阻更大的3-苄基-2,4,6-三苯基吡喃氟硼酸盐，但是由于二氢查耳酮位阻比苯乙酮大，反应非常迟缓：
反应机理示意图如下：（这里不画detailed-mechanism，没有必要，一眼能看出来）
如图所示，反应需要一分子查耳酮和二氢查耳酮加成，脱水关环后，在酸作用下，1eq查耳酮充当了氧化剂，自身被还原成二氢查耳酮，来自另一分子查耳酮的负氢被夺走，充当了还原剂，被氧化；所以这是查耳酮在强酸下的歧化反应，催化剂是二氢查耳酮，反应消耗质子酸或路易斯酸。但是文献中的反应初始并未添加二氢查耳酮催化；并且二氢查耳酮位阻也大于苯乙酮，所以反应非常迟缓，需要回流72h（三氟化硼乙醚络合物沸点125-129℃）；而合成2,4,6-三苯基吡喃盐，只需要90℃,2h
该反应在我之前创作的文章苯亚甲基苯乙酮(查耳酮)的制备中也有介绍
3、查耳酮作为烷基化试剂，和一些不缺电子的苯环反应发生Friedel-Crafts烷基化反应
查耳酮存在缺电子双键，是软的路易斯酸和π-亲电试剂，从分子轨道角度考虑，体系的π-LUMO轨道在双键远离羰基的那个碳上面分布最大。因此这是查耳酮作为亲电试剂被亲核加成的活性位点。
如果此时有个强大的硬的路易斯酸或质子酸，和负电荷集中的羰基氧配位，那么可以进一步降低查耳酮的LUMO能级，活化该反应。
典型案例：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
上述反应只需要10~20℃半小时
而我们的反应体系，也是强酸性的，要么有强的硬路易斯酸BF3，要么有强质子酸
以强质子酸为例，机理如下：
同理，产物在高温下完全可能在强酸中关环：
或者被还原剂还原：
问题来了，反应体系中从哪找可以发生F-C烷基化的，不缺电子的苯环呢？答案很简单，除了上面列举的一系列芳烃类副产物（side-product）本身以外，还有查耳酮被还原生成的二氢查耳酮（by-product）：然后新产生的不缺电子的苯环，作为亲电烷基化反应的活性位点进一步反应：
最后生成更复杂的产物（但是实际上这种产物占比不大，因为我们需要的主反应是芳构化，动力学和热力学都占优，而这些副反应中间体都破坏芳香性，动力学有劣势）
难怪人们合成3-苄基-2,4,6-三苯基吡喃盐时，只用查耳酮歧化，不添加任何二氢查耳酮（见上文）
不过这个副反应的某些过渡态和中间体破坏了芳香性，因此个人认为这种副反应可能并不占主导，不占速率优势
4、三苯甲醇/三苯甲基正离子的Scholl自身关环，生成9-苯基芴
维基百科对这个反应的描述非常诡异；另外反应的中间体会破坏两个苯环的芳香性，反应能垒可能非常高，姑且忽略这个反应吧；就算不忽略，生成的杂质也是可以经由非极性/弱极性溶剂打浆轻易除去。
好吧这个反应其实是真实存在的，并且在三苯甲基正离子盐的长期保存中就存在：
根据上文所有内容，二氢查耳酮、三苯甲烷是by-product，其它不想要的副反应的产物、副产物是side-product
5、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）
但是你可以用市售三氟化硼·乙酸(1:2络合物)，三氟化硼·乙腈(1:1络合物)
与给吡喃盐芳构化原理还挺相似的。
实例请看Orgsyn：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
6、苯乙酮三聚变成1,3,5-三苯基苯
如果反应体系脱水性过剩，可能产生1,3,5-三苯基苯：
Rearrangement of Dypnones to 1,3,5-Triarylbenzenes, Org. Lett. 2015, 17, 1473−1476, Org. Lett. 2015, 17, 1473−1476
其中Dypnone和叔丁醇铝的制备方法请看：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX；XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
五、产物的理化性质
1、吡喃盐普遍对碱、亲核试剂极为敏感：
与热弱碱会开环，例如与醋酸钠浓溶液煮沸：
该反应的意义是将带电的吡喃盐转化为电中性的物种分离出来，然后与不同阴离子的强酸重新关环，可以交换吡喃正离子对应的抗衡阴离子。
遇到热强碱会彻底水解成苯乙酮和二苯甲酰甲烷钠盐，因此应极力避免将产物与碱、亲核试剂接触：
可以与氨、硫化氢、磷化氢等亲核试剂反应，生成它的等电子体，例如对应的吡啶、噻喃盐衍生物等：（反应机理是典型的ANRORC机理，亲核加成-开环-关环，详见基础有机化学，对于缺电子芳环例如吡啶盐、吡喃盐很常见）
$\ce{Ph3C5H2O+ +PH3 ->Ph3C5H2P +H3O+}$;
$\ce{Ph3C5H2O+ +H2S ->Ph3C5H2S+ +H2O}$(实际操作时用的是9水合硫化钠的丙酮溶液亲核开环，然后再用强酸关环，关环后硫肯定在环内，因为根据软硬酸碱原理，碳和硫软亲软，不过根本原因是硫端HOMO更高，或者HOMO更多分布在硫端）
$\ce{Ph3C5H2O+ +2NH3 ->Ph3C5H2N +NH4+}$，实际操作时使用的是醋酸铵的醋酸溶液回流：
$\ce{Ph3C5H2O+ +NH4+ +2CH3COO- ->[\Delta]Ph3C5H2N +2CH3COOH}$
与氨基化合物(一级脂肪胺、一级芳香胺、偏二取代肼等)缩合：
$\ce{Ph3C5H2O+ +H2NR ->Ph3C5H2NR+ +H2O}$
（反应机理仍然是典型的ANRORC机理，详见基础有机化学，亲核加成-开环-关环，对于缺电子芳环例如吡啶盐、吡喃盐很常见）
使用1级脂肪胺时，生成的吡啶盐可以与碘离子等亲核试剂作用，生成碘代烷和2,4,6-三苯基吡啶：
$\ce{Ph3C5H2NR+ +I- ->Ph3C5H2N +RI}$
没有取代基的裸吡喃盐可以将磺酰胺的-NH2基团转化为易离去的吡啶盐基团，然后进而被弱亲核试剂取代掉：
$\ce{C5H5O+ +H2NSO2R ->C5H5N+SO2R +H2O}$
$\ce{C5H5N+SO2R +F- -> C5H5N +RSO2F}$
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
2、三苯基吡喃盐对光照极为敏感，不仅仅是对紫外线敏感，还对可见光的蓝紫部分敏感：
它有超高的吸光度，超高的荧光效率，其极稀溶液可在日光或灯光下观测到肉眼可见的青蓝色荧光。因为它的高吸光度和长激发态寿命，它是一种非常强力的光敏剂，激发态寿命是τ=4.4ns
吡喃正离子环是HOMO和LUMO能量都极低的极度缺电子芳环；其第一激发态有极强的氧化性，电极电势高达+2.02V（但是基态的还原电位只有-0.32V），可以氧化破坏很多化学键，例如破坏溶剂等等
因此，它和它的衍生物2,4,6-三(对甲氧基苯基)吡喃正离子是一种强大的有机光催化剂，具体实例请见书籍：Visible Light Photocatalysis in Organic Chemistry ，作者Corey R. J. Stephenson, Tehshik P. Yoon， David W. C. MacMillan，文末会附具体实例
它和它的衍生物的吸收、激发、荧光光谱，请见文献Versatile Synthetic Methods for Photoluminescent Pyrylium Tosylates，但是该文献合成1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮的操作并不比我的方法好
因此它的制备和纯化过程中要极力避光，否则会破坏溶剂，自身生成不明血红色物质，疑似正离子和自由基的电荷转移复合物。同时也要避免使用溶解吡喃盐的性能较好的溶剂，否则生成的溶液吸光度较大，更容易因为吸收了光能而出现问题。
也可能血红色物质不是光照产生的，而是制备过程中查耳酮二聚歧化产生的2,4,6-三苯基-3-苄基吡喃盐，详情请看上文杂质分析，或者看：苯亚甲基苯乙酮(查耳酮)的制备的文末
3、溶解性
(1)阴离子种类对2,4,6-三苯基吡喃盐溶解性的影响：
吡喃正离子是极度缺电子的芳环，比硝基苯还严重的那种；你很容易比较出来，吡喃盐缺电子程度大于吡啶盐，吡啶盐缺电子程度大于吡啶，吡啶缺电子程度大于苯。这里的缺电子的意思是：HOMO和LUMO能级都非常低。LUMO能级非常低的后果是：吡喃盐容易和亲核试剂作用，也较易被还原（还原电位-0.32~-0.35V）；能和吡喃盐形成稳定盐类的，一般都是非亲核性，非配位性的阴离子：
①非还原性阴离子：
这类阴离子的HOMO能级较低，主要包括含氟酸根、含氧酸根等等。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
氟硼酸根、高氯酸根、六氟磷酸根这类对称性较高的阴离子，是很好的沉淀剂，它们的大阳离子盐溶解度较小。
但是其中高氯酸根氧化性较强，因此高氯酸重氮盐和简单高氯酸吡喃盐、高氯酸三甲基吡喃盐等具有爆炸性，沉淀和保存过程中相当危险，需要在低温下进行。所以本文使用氟硼酸根沉淀，价格低廉，不管制，而且还安全。
硫酸氢根含有活泼氢，降低了阴离子的对称性，且容易和极性分子的负电端形成较强的氢键，因此增大了它的盐类在质子溶剂、偶极溶剂等极性溶剂中的溶解度。
对甲苯磺酸根等磺酸根这类强酸酸根也是可以用的，可以看文献：Versatile Synthetic Methods for Photoluminescent Pyrylium Tosylates；就是没那么好用罢了，关环时需要大量脱水剂。
高溶解度的吡喃盐与良好的强酸沉淀剂可以用于在乙醇等中复分解制备低溶解度的吡喃盐
②弱还原性阴离子：
例如碘离子、硫氰酸根离子；这类阴离子还原性没有强到还原还原电位在-0.32~-0.35V的吡喃盐的程度。
但是阴离子的HOMO能级足够高，阳离子的LUMO能级足够低；因此二者之间会发生轨道相互作用，形成电荷转移复合物。
意思就是说，这种复合物的基态，就存在着从供体到受体的电荷转移性质：
例如一个电子供体电中性分子Donor，和一个电子受体电中性分子Acceptor，组成的复合物在基态下不仅有$\ce{DA}$成分，也有$\ce{D+A-}$的成分
如果是电子供体阴离子Anion，和电子受体阳离子Cation，例如吡喃盐碘化物，吡啶盐碘化物等等，则是组成的复合物在基态下既有有$\ce{C+A-}$成分，也有$\ce{C·\ \ ·A}$的成分
这种复合物的激发能比孤立的吡喃盐低，因为吸收光之后可以发生阴离子到阳离子的电荷跃迁，而孤立的吡喃盐只能孤立地被激发；最终结果是吸收光谱相对孤立吡喃盐要有明显红移，且阴阳离子结合越紧密，红移越明显；因此这种化合物有很强的负溶致变色效应，也就是溶剂极性越大，吸收光谱越蓝移。
这种复合物的形成，或者说吡喃盐与阴离子存在的较强的相互作用，降低了化合物的溶解度。
如果是硫离子或者硒离子这种强亲核性强还原性的阴离子，直接把吡喃盐亲核开环了，请看上文。
(2)溶剂种类对2,4,6-三苯基吡喃盐溶解性的影响：
产物2,4,6-三苯基吡喃氟硼酸盐，是一种有机盐类。
因此在非极性或弱极性溶剂中溶解度小：例如在正己烷、环己烷、石油醚（PE）等非极性溶剂中几乎是不怎么溶；其次是在二氯甲烷（DCM）中溶解度也很低，再其次是在乙酸乙酯（EA）中溶解度也只是可溶。
2,4,6-三苯基吡喃氟硼酸盐在极性有机溶剂中溶解度较大，例如乙腈中：
乙腈的极性刚刚好，吡喃盐在其中有极大的溶解度，沸腾的乙腈可以溶解超过溶剂质量的2,4,6-三苯基吡喃氟硼酸盐。
而它的阳离子虽然带正电荷，但是是由4个芳环连接而成，其中有3个还是疏水的苯环，所以在强极性溶剂中溶解度也较小：
例如在水中，由于苯环的疏水亲脂特性，也是溶解度较小。
在乙醇中溶解性介于乙腈和水之间，氟硼酸盐室温下溶解度1.3g/100mL，硫酸氢盐是4.3g/100mL.
导致乙腈极易溶解吡喃盐的可能原因是，芳环和乙腈溶剂的π键之间，存在π-π相互作用。
此外，据我观察，吡喃盐的极稀乙腈溶液(可能是在强光下，也可能是久置导致的)会分解褪为无色，不知道是什么原因，不排除是乙腈像文末提到的硝基甲烷那样和吡喃盐缩合了。
2,4,6-三苯基吡喃硫酸氢盐，在冰乙酸中的溶解度疑似不小。
二氯甲烷DCM适合溶解反应生成的粘稠物、焦油，适合在反应结束后清洗仪器，洗去难以洗涤的恶心杂质。包括可以用于打浆除去有色杂质和黏性杂质。所以说二氯甲烷对于有机合成来说的重要性，堪比液态水对于无机合成的重要性。
以及，无论如何请不要使用对酸敏感的溶剂，例如叔丁醇，MTBE等，这些溶剂可能被分解释放异丁烯（及其聚合产物等）。
六、选用质子酸还是路易斯酸
1、若用质子酸或不和水反应的路易斯酸：
则反应生成水，与无水强酸生成水合质子，拉低无水强酸的酸性强度；浪费无水强酸，且通过可逆平衡抑制关环反应，拉低反应速率；和最终产率，典型案例是文献：Versatile Synthetic Methods for Photoluminescent Pyrylium Tosylates，使用了醛、酮和一水合对甲苯磺酸（TsOH·H2O），结果是反应时间长且产率低下，仅有20~30%产率；加入乙酸酐脱水后，产率升高到88%，但这并不意味着任何吡喃盐的制作过程中都适合加入乙酸酐，因为有时候乙酸酐会作为反应物，可能生成其它吡喃盐
用乙酸酐同时作为反应物（酰化试剂）和脱水剂制备的吡喃盐的典型案例是2,4,6-三甲基吡喃盐；反应底物可以是叔丁醇、二丙酮醇、亚异丙基丙酮，使用的乙酸酐理论用量依次递减；这是个人名反应：
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制备操作请见Orgsyn：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX；XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX；XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX；XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
(1)三苯基戊二酮关环生成的水无法避免
(2)查耳酮和苯乙酮发生Michael加成，生成三苯基戊二酮，不生成水
(3)苯甲醛和苯乙酮发生Claisen-Schmidt缩合，生成查耳酮和一分子水
(4)三苯甲醇被质子化，生成三苯甲基正离子和一分子水
结论是：无论考虑减少粘稠聚合物的生成，还是减少水的生成角度：
①最优选择是三苯基戊二酮+查耳酮1:1，只生成1eq.水，不生成粘稠聚合物
②次优选择是三苯基戊二酮+三苯甲醇1:1，生成2eq.水，基本不生成粘稠聚合物
③次优选择是苯乙酮+查耳酮1:2，生成1eq水和极少量粘稠聚合物
④最烂选择是苯乙酮+苯甲醛3:2，生成3eq水和大量粘稠聚合物
上面5行讨论，仅针对苯环上没有取代基的2,4,6-三苯甲吡喃盐的合成；如果苯环上有取代基的话，需要考虑原料和氧化剂的价格和易得性，以及路线的简洁性，因为没必要死磕质子酸，全换成三氟化硼乙醚络合物，都不会有粘稠聚合物和焦油产生；查耳酮和三苯甲醇都是可以直接买的，但是后者更便宜.
以及，在碱性介质中构建1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮和查耳酮的好处是，将大部分生成水的反应都挪到碱性介质中进行了，不至于消耗酸。（碱液被水稀释放热而熵增，这可能是羟醛缩合推动产物自动脱水的驱动力之一；另一个驱动力是生成稳定共轭体系）虽然整体来说步骤明显更长了；但是碱性条件下的这几步原料和催化剂便宜，操作简单，易于放大，易于提前做出大量易于保存的中间体，用于少量多次测试吡喃盐的合成条件
2、若用三氟化硼·乙醚作为酸催化剂
则好处是：
①一步得到氟硼酸盐，合成操作简单，路线简洁
②体系基本没有质子酸，很难产生焦油，分离操作简单
坏处是：
①高温下BF3会有部分逸出反应体系，这种气体具有一定刺激性
②如果不想要氟硼酸根，想更换阴离子，需要醋酸钠溶液煮沸开环，再换种强酸关环
③对于放大反应来说，价格略高于质子酸+HBF4溶液
④三苯甲醇/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）
但是你可以用市售三氟化硼·乙酸(1:2络合物)，三氟化硼·乙腈(1:1络合物)
与给吡喃盐芳构化原理还挺相似的。
实例请看Orgsyn：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
七、制备和纯化操作
在下一篇文章中会详细讲解，并附上图片，本文仅仅简略介绍。
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三氟化硼·乙醚方法操作非常简单，把两种固体反应物称好、研细、混匀（也可以混匀再研细，没有危险），加入反应容器，剧烈搅拌下慢慢加入三氟化硼乙醚络合物，90℃水浴2h，加入足量乙酸乙酯沉淀，冷却抽滤，乙酸乙酯洗涤干燥即可，没有焦油产生。
即使是苯甲醛苯乙酮三氟化硼乙醚也是，只不过反应需要的时间要长一些：
下面着重讲一下用质子酸催化反应+沉淀剂法的操作：底物仍然选择1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮+查耳酮1:1
0、试剂、溶剂选取
质子酸选取非氧化性/弱氧化性的无水质子强酸：浓硫酸、甲磺酸等。
如果强酸有受潮的情况，则额外补加强酸，直到无水氢离子物质的量足够，以1,3,5-三苯基-1,5-戊二酮+查耳酮为底物时为例，无水H+用量推荐略大于2eq.，水合氢离子不算数。
根据电荷守恒，反应至少消耗1eq.H+，不可以只添加催化量强酸，否则一定无法反应完全。
使用浓硫酸时，忽略第二级电离，只考虑第一级电离。
沉淀剂选择好用的，对称性高的，盐类溶解度较小的阴离子：70%高氯酸、40%氟硼酸、50%氟硼酸、六氟磷酸等
反应选取的溶剂不能有太强的碱性，并且能很好地溶解各种反应物，包括芳香性有机物以及质子强酸
反应温度在90℃左右就够了，当然120℃也是可以的，因此可选的溶剂包括但不限于：
碳酸二甲酯（DMC，沸点90.3℃）
甲基异丁基甲酮（MIBK，沸点116.5℃）
冰乙酸（AcOH，沸点117.9℃）
碳酸二乙酯（DEC，沸点126.8℃）
综合考虑价格等因素，我们最终选择冰乙酸作为溶剂，而且冰乙酸和其它溶剂（例如沉淀剂强酸）互溶性较好。使用的冰乙酸需要密封保管，避免受潮，受潮的标志是熔点降低，冬天倒桌面上不结冰。
1、制备
将反应物称好，粉碎，通过加料漏斗加入反应容器（一般是搭配了电热套的圆底烧瓶），然后将大部分溶剂加入其中，顺便将黏在漏斗上的反应物也冲进去。
剧烈搅拌，缓慢滴加强酸，然后用剩下的少量溶剂把剩余的强酸冲进去。
迅速搭建回流装置，开启加热，回流开始后再启动计时器记录时间，这里我们选用3h，但是你也可以测试反应条件，多长时间最合适。
到时间后停止加热，因为冰乙酸较为刺鼻，建议仪器凉透以后再拆卸反应装置。必要时可以用表面皿或保鲜膜覆盖。
2、沉淀
将反应液倒入大烧杯中，一定要用玻璃棒引流，否则非常容易漏到容器外面。剧烈搅拌下加入足量沉淀剂，例如40%氟硼酸。如果用的是70%高氯酸，则高氯酸和反应容器都需要事先冷却至0℃以下，尤其是高氯酸，共沸物熔点-17℃，你可以冷却到-15℃，降温的目的是预防高氯酸盐爆炸。如果一开始用的就是氟硼酸、氟磷酸这种非氧化性，毫无爆炸性的沉淀剂，则可以完全不管这一点，再热都不可能炸。
搅拌需要剧烈一些，持续5分钟，必要时可以摩擦杯壁，直到形成晶种，并且沉淀完全析出；耐心等，不要急于抽滤。
如果不需要制备氟硼酸盐、氟磷酸盐或者高氯酸盐；只想得到甲磺酸盐或硫酸氢盐，则冷却后直接加乙酸乙酯或乙醚或丙酮沉淀即可，或者直接倒入冷的乙酸乙酯或乙醚或丙酮等；但是我不保证这些阴离子能把阳离子沉淀完全。如果沉淀很不完全，可以改用极性更低的溶剂（包括DCM、环己烷等等），或者用极性过高而导致产物溶解度低的溶剂（包括水等等），但是这样我不保证做出来的产物会不会很粘成一团。
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无论是反应溶剂还是沉淀剂严禁使用叔丁醇、甲基叔丁基醚，因为这些溶剂对强酸非常敏感，遇酸迅速裂解生成异丁烯甚至异丁烯聚合物。
3、纯化
先抽滤，用甲醇、水等强极性的不良溶剂洗涤，洗去大部分极性杂质。包括使用的大烧杯也要用这些溶剂洗。抽滤时不停挤压产物，让产物释放包夹的溶剂。
得到的产物转移回大烧杯；加入DCM/正己烷(或环己烷或石油醚)的混合液，并用磁力搅拌器等温和的加热装置微热，进而实现用热DCM/己烷打浆，以除去其中的非极性、弱极性有机物杂质和橙红色的疑似2,4,6-三苯基-3-苄基吡喃盐的；大烧杯要盖上表面皿和保鲜膜，以防止DCM等溶剂挥发。打浆时不仅要剧烈搅拌，还要用玻璃棒充分破碎滤饼，使得产物与溶剂充分接触。打浆结束后缓慢冷却，然后抽滤。
打浆可以进行两遍，这样一般能得到纯净的亮黄色产物。
产物全程用不良溶剂处理；不要用良溶剂（包括乙腈、DMSO、醇类等）处理产物，比如重结晶产物等等，如果产物在溶剂中溶解度过大，①会导致溶液粘稠，难以抽滤，功率小的泵会抽不动②会导致光催化吡喃盐裂解溶剂，生成血红色物质，疑似吡喃盐正离子和吡喃盐自由基的电荷转移复合物③可能导致抽滤后得到的固体在干燥后结块。
也可能血红色物质不是光照产生的，而是制备过程中查耳酮二聚歧化产生的2,4,6-三苯基-3-苄基吡喃盐，详情请看上文杂质分析，或者看：苯亚甲基苯乙酮(查耳酮)的制备的文末
被粘稠性焦油弄脏的容器用二氯甲烷清洗，可以适当微热；被吡喃盐弄脏的容器用乙腈清洗，尤其是热乙腈，溶解度非常好，同时乙腈沸点不高。洗到容器壁上没有青蓝色荧光，也没有黄色物质为止。
八、产物的应用
1、光催化剂
2,4,6-三苯基吡喃氟硼酸盐
2,4,6-三(4-甲氧基苯基)吡喃氟硼酸盐
2,4,6-三(4-甲基苯基)吡喃氟硼酸盐
参考文献：
Visible Light Photocatalysis in Organic Chemistry ，
作者Corey R. J. Stephenson, Tehshik P. Yoon， David W. C. MacMillan
2、有机合成底物和试剂
(1)制备溶致变色化合物
与对氨基苯酚或酚羟基邻位二取代的对氨基苯酚缩合，得到Betaine ET系列溶致变色化合物，图中以ET-30为例，但是后续我会写别的：
制备操作请看：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，产物可以直接买；XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
（机理我放到后面的几篇论坛文章）
其中2,6-二苯基-4-氨基苯酚不一定用我这个做法，也可以用H3PO4学长提供的做法，2,6-二苯基苯酚直接硝化：
（吡喃盐和氨基缩合反应机理是典型的ANRORC机理，详见基础有机化学，亲核加成-开环-关环，对于缺电子芳环例如吡啶盐、吡喃盐很常见）
以及：（右边的对甲苯磺酸盐有市售品，很便宜）
参考文献：
Solvatochromic Dyes as Solvent Polarity Indicators .Christian Reichardt .Chem. Rev. 1994, 94, 231S2358
(2)制备三苯基硝基苯、三苯基苯酚、三苯基苯氧自由基、四苯基苯等等
制备三苯基硝基苯：Orgsyn有详细操作：（机理还是ANRORC）
$\ce{Ph3C5H2O+ +CH3NO2 +Et3N ->Ph3C6H2NO2 +H2O +Et3NH+}$
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三苯基硝基苯转化为三苯基苯酚、三苯基苯氧自由基；每一步都有Orgsyn的详细操作：
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制备1,2,3,5-四苯基苯：（机理还是ANRORC）
$\ce{Ph3C5H2O+ +PhCH2COO- +Ac2O ->Ph4C6H2 +CO2\uparrow +2AcOH}$
好吧，苯乙酸钠-乙酸酐这个条件实际上并不活泼，更好的做法是用苄基磷叶立德+甲醇锂作为碱：（机理还是ANRORC）
$\ce{Ph3C5H2O+ +PhCH=PPh3 +CH3O- ->Ph4C6H2 +OPPh3 +CH3OH}$
还有其它ANRORC反应：
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(3)2-苯甲酰基-3,5-二苯基呋喃；2,4-二苯基呋喃的合成
2,4,6-三苯基吡喃盐在碳酸钠溶液中被碘单质氧化：
最后一步脱芳香甲酰基的条件，Orgsyn上也有详细介绍
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(4)2,4,6-三苯基吡喃盐与过量氰化物反应：
参考文献：Thermally-induced ring contraction as a novel and straightforward route for the synthesis of 2-furyl acetonitrile derivatives .Tetrahedron Letters 54 (2013) 2641–2644. XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
产物被碱去质子后，可以被氧气氧化为2-苯甲酰基-3,5-二苯基呋喃，常用的条件一般是非亲核性强碱+偶极溶剂；例如LDA+HMPA，t-BuOK+DMSO，碳酸钾+乙腈等等：
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（因为样例中周围都是缺电子芳环/吸电子基团，所以碳酸钾+乙腈这么弱的碱也能夺取它的氢离子）
如果想要逆向转化，可以用TosMIC：
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[ 修改于4个月27天前 - 2026/06/05 21:30:07 ]