改良birch反应(伯奇反应)合成1-甲基-1,4-环己二烯
松田诚一
NKU
在下松田诚一2021/08/18原创 化学工作者的日常
中文摘要
通过改良birch还原合成1-甲基-1,4-环己二烯
关键词
birch还原改良birch还原1-甲基-14-环己二烯氨合电子溶剂化电子

birch反应是一个很经典的芳烃还原反应

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(图片来源:有机合成中命名反应的战略性应用

反应机理

碱金属液氨溶液提供电子,芳环进行单电子转移得到自由基阴离子,然后夺取醇的质子生成自由基,接着自由基在进行一次单电子转移得到碳负离子,再夺取醇的一个质子得到产物。

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当芳环上有取代基时,还原反应的区域选择性和取代基的性质有关。如果是供电子取代基(EDG),反应速率比不取代芳环的反应速率慢,生成的产物的取代基部分没有发生还原反应。当取代基是吸电子取代基(EWG)时,结果刚好相反。(参考:J. Am. Chem. Soc. 1993115, 2205.Acc. Chem. Res. 201245, 164.)

醇的添加是为了防止体系中生成的强碱NH2引起的不可预料的异构化,并且将产生的碳负离子质子化。

碱金属对于苯环的还原反应的相对速度 Li(360)>Na(2)>K(1)。

经典操作

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(图片来源:化学空间Chem-Station)

Donohoe, T. J.; Thomas, R. E. Nat. Protoc. 20072, 1888. doi:10.1038/nprot.2007.245

由于经典方法要用到液氨,后处理氨气挥出污染环境。采用改良方法,只用少量气态氨代替之前的液氨。合成的1-甲基-1,4-环己二烯(cas:4313-57-9)用于下一步转移氢化选择性脱保护基。

p.s.1-甲基-1,4-环己二烯这玩意试剂商卖的太贵了,所以自己合成。试剂商太他妈黑了。

attachment icon birch.pdf 91.88KB PDF 41次下载 预览

实验部分

具体投料剂量参考上面发的文献

1.叔丁醇(最好是无水的,我没舍得用超干溶剂用的一瓶之前存的冻干专用的叔丁醇)

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2.超干THF当做溶剂,同时一会也会溶解大量氨气

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3.超干甲苯(自制的,钠砂回流重蒸二苯甲酮指示),旁边是锂在手套箱里面分装的

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4.搭建装置,氩气吹扫后加入四氢呋喃、甲苯、叔丁醇

冰浴冷却搅拌后通入氨气,液氨瓶子没回来氨气就用氨水和碱搞然后过碱石灰和氢氧化钾管

氨气饱和后温度保持在5度以内准备加锂

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5.刚刚投入两粒锂粒,开始冒泡

保持氨气通入

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6.投入一些锂后金属锂缓慢融化,变成液体漂浮在表面呈现美丽的金黄色(应该是溶剂合电子导致的)

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7.保持通氨直到所有锂加完,插一个氨气球

不撤去冰浴,等待体系发热平稳后撤去冰浴缓慢升温

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8.室温搅拌过夜,后恢复冰浴,缓慢加冰水淬灭过量的锂

加入足量2N盐酸调PH至1-2,分液留下有机层,饱和碳酸氢钠洗涤,饱和氯化钙洗涤,饱和盐水洗涤后氯化钙干燥

(完辽,图丢了。那个分液的5L分液漏斗和洗涤的图没了 sticker

干燥6h后蒸馏,收集114-115℃馏分。

_-484802755_IMG20201130152323_1606721003000_xg_0.jpg

蒸馏得到纯品,核磁检测发现含有极少量甲苯残留(amazing的是残留量比梯希爱少 sticker ,最好打个GC看看具体含量)




来自:数理化 / 化学
29
19
在下松田诚一 作者
10个月14天前
1楼

现在kc化学板块也太冷清了,发的帖子基本没人看……

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混吃等死的咸鱼
10个月14天前
2楼
引用在下松田诚一发表于1楼的内容
现在kc化学板块也太冷清了,发的帖子基本没人看……

时间段问题到了今天下午晚上可能会好

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m24h
10个月14天前 修改于 10个月14天前
3楼
引用在下松田诚一发表于1楼的内容
现在kc化学板块也太冷清了,发的帖子基本没人看……

有人看的 但是对于大多数人来说 你做的反应太高端了 以至于不知道回什么好

即使改进后免除了干冰式低温和液氨 锂也是很难弄的 大量氨气也很难处理 。。。我大概只能安全地弄弄萘钠级别

而且对这个反应产物估计大多数人也不感兴趣 什么时候做点荆芥内酯之类 估计会受到更多欢迎

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在下松田诚一作者
10个月14天前
4楼
引用m24h发表于3楼的内容
有人看的 但是对于大多数人来说 你做的反应太高端了 以至于不知道回什么好即使改进后免除了干冰式低温和...

这个建议不错,正好手头有料。有时间可以搞搞荆芥内酯

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m24h
10个月14天前
5楼
引用在下松田诚一发表于4楼的内容
这个建议不错,正好手头有料。有时间可以搞搞荆芥内酯

再开发出一系列香水去卖 估计会大受欢迎 。。。

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zRed洲虹
10个月14天前
6楼

楼主,这是大学的实验室吗

sticker

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在下松田诚一作者
10个月14天前
7楼
引用zRed洲虹发表于6楼的内容
楼主,这是大学的实验室吗

是的,这是在干活的时候随手拍的

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龙神
10个月10天前
8楼

不错不错,这个比经典方法要方便很多 sticker ,那个一体化的微量分馏头国内头一次见到实物,国外八十年代的教材上有图,周围一直没看到有人用 sticker


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我是一只小宝宝
10个月7天前
9楼

不错。这个实验很硬核

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Na4XeO6
8个月16天前
10楼

原来birch反应不用液氨也能进行

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people
6个月24天前
11楼

楼主是博士吗?感觉好熟悉实验对样子

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在下松田诚一作者
6个月23天前
12楼

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目前birch还原方法汇总


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在下松田诚一作者
6个月23天前
13楼

好消息好消息

Birch还原不用液氨了

可以参考一下最近发的这篇science

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如图作者对于不同底物的测试以及放大测试

XGATSKJ`RP}}WK0QQG6$K7N.png

进行Birch还原同时可以进行铜介导的偶联反应

attachment icon science.abk3099.pdf 1.12MB PDF 28次下载 预览

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m24h
6个月23天前
14楼

居然最近才有人去试用其他胺类溶液代替液氨的可能性。。。我还以为早有人试过不成了呢

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在下松田诚一作者
6个月23天前
15楼
引用m24h发表于14楼的内容
居然最近才有人去试用其他胺类溶液代替液氨的可能性。。。我还以为早有人试过不成了呢

之前有用甲胺乙胺的,还有冠醚隐烷的

乙二胺形成电子盐早有报道不过应用于birch还原是第一次研究

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thallium2012
1个月27天前
16楼

没办法 我这个08南开化学系10年当斑竹的时代过去了,那时候家里各种有机合成的小孩可多了,现在。。。稍微买点东西就和龙井茶了,不能要求太多了。而且那会也是玩含能材料的多,有机合成,我也发过,没人看。。。。懂得都去小木虫了

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thallium2012
1个月27天前
17楼

看你也是nku的,化学系?我们那会住12宿,8宿旁边还有大饼卷一切,现在好像也就剩下老王豆皮了。六人大铁床,没有空调,现在你们做实验条件好多了啊,一水欣维尔,西格玛的试剂,平板加热器也到处都是了,我们那会。。。不说了,十分桑心

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在下松田诚一作者
1个月26天前
18楼
引用thallium2012发表于17楼的内容
看你也是nku的,化学系?我们那会住12宿,8宿旁边还有大饼卷一切,现在好像也就剩下老王豆皮了。六人...

我不在老区那边,环境稍微好点

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在下松田诚一作者
1个月26天前
19楼
引用thallium2012发表于16楼的内容
没办法 我这个08南开化学系10年当斑竹的时代过去了,那时候家里各种有机合成的小孩可多了,现在。。。...

确实啊,好时代过去了。更严酷的时代还没来。爱好者姿势水平也不行,要啥没啥。

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thallium2012
1个月25天前
20楼
引用在下松田诚一发表于19楼的内容
确实啊,好时代过去了。更严酷的时代还没来。爱好者姿势水平也不行,要啥没啥。

那你应该还是本科生,19 20 21级? 津南校区吧。诶,以前的时代也没多好啊

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在下松田诚一作者
1个月24天前
21楼
引用thallium2012发表于20楼的内容
那你应该还是本科生,19 20 21级? 津南校区吧。诶,以前的时代也没多好啊

不是啦,我是18的。我指的是大环境是这样子的。现在爱好者姿势水平堪忧

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thallium2012
1个月24天前
22楼
引用在下松田诚一发表于21楼的内容
不是啦,我是18的。我指的是大环境是这样子的。现在爱好者姿势水平堪忧

马上就毕业了啊 大学四年 疫情就三年。。。。工作?保研?出国?

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在下松田诚一作者
1个月24天前
23楼
引用thallium2012发表于22楼的内容
马上就毕业了啊 大学四年 疫情就三年。。。。工作?保研?出国?

还在这混。混点paper润了,再整俩jacs angew混点名头

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thallium2012
1个月20天前
24楼
引用在下松田诚一发表于23楼的内容
还在这混。混点paper润了,再整俩jacs angew混点名头

越发的不懂你们这代人的梗点了 run就run呗 化学系出国本来就容易啊 我们那会就三成出国吧 也对 现在本科发jacs容易多了 我们那时候。。。硕士发个jacs都石破天惊 还是经费充裕了  大四了 offer都哪些到手了啊

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在下松田诚一作者
1个月20天前
25楼
引用thallium2012发表于24楼的内容
越发的不懂你们这代人的梗点了 run就run呗 化学系出国本来就容易啊 我们那会就三成出国吧 也对 ...

还留在化院,跟原来的老板。做全合成做来做去没啥意思了,混个文章然后润去做方法学和仿生。

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黑体辐射
1个月20天前
26楼
引用在下松田诚一发表于25楼的内容
还留在化院,跟原来的老板。做全合成做来做去没啥意思了,混个文章然后润去做方法学和仿生。

化院啊,我大一的时候是化学系的,大二转计算机了,所以正好认识一帮化院的室友关系玩的特别好,化院就业一直是个大问题啊,本科毕业的特别不好找工作,大家基本都考研了,期间还有很多叛徒跑材料读博去了。本科毕业6年了,当年的化友有一半都考公务员了,很少有人继续从事科研行业的了。


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thallium2012
1个月18天前
27楼
引用在下松田诚一发表于25楼的内容
还留在化院,跟原来的老板。做全合成做来做去没啥意思了,混个文章然后润去做方法学和仿生。

全合成早就没出路了 要命康德 合成工的工资那叫一个低 不过仿生方法论也并不是个好方向啊 出国可以考虑转化工 赚钱 别转cs就行 现在全行业拐点到了

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thallium2012
1个月18天前
28楼
引用黑体辐射发表于26楼的内容
化院啊,我大一的时候是化学系的,大二转计算机了,所以正好认识一帮化院的室友关系玩的特别好,化院就业一...

正常 我们当时三楼就化学系计算机混住 我前女友就计算机的,不过软件似乎比计算机赚钱,生化环材四大天坑 学材料也没多好啊,我们同学也是 除了中科院系统或者出国的 都特么换行业了 我也是啊 后来倒腾军火去了 不赚钱 真的特别让人伤心 你现在哪个大厂上班啊 我学号 0810732 都过去了

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黑体辐射
1个月11天前 修改于 24天3时前
29楼
引用thallium2012发表于28楼的内容
正常 我们当时三楼就化学系计算机混住 我前女友就计算机的,不过软件似乎比计算机赚钱,生化环材四大天坑...

😂

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2020/05/14注册,4时45分前活动

NKU 有机全合成研究 致力于做一个有趣而无用的化学工作者

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