N-溴代丁二酰亚胺的应用

【概述】

N－溴代丁二酰亚胺又名N－溴代琥珀酰亚胺，英文名: N－bromosuccinimide，简称NBS，是有机合成中的重要溴化剂，溴化反应时具有反应条件温和、选择性好、收率高、产物容易分离等优点，被应用于烯丙基、苄基的自由基溴化反应;酮、芳香化合物或杂环化合物的亲电溴化反应以及烯烃的加成反应;还有作为催化剂、氧化剂等方面都有着广泛的应用，是化工及制药工业中常用的溴化试剂。N-溴代丁二酰亚胺作为重要的医药、农药及有机高分子材料中间体，用途广泛，市场前景广阔，在化工、制药、有机高分子材料工业中具有不可替代的作用。

【理化性质】

N-溴代丁二酰亚胺常温下为白色或乳白色细粒结晶，微带溴的气味。熔点 180～182 ℃ ，比重 2.097，溶于丙酮、乙酸乙酯、醋酸酐，难溶于水、苯、四氯化碳、氯仿等。

【制备方法】

1.溴素与丁二酰亚胺的碱溶液反应，所得的产品质量参差不齐，溴资源利用率低，生产成本高；具体实验步骤： 将丁二酰亚胺溶解于氢氧化钠、碎冰和水配制的溶液中，在冰水浴条件下，加入液溴。反应结束后，粗产品用冰水洗除残存的溴，干燥得到产品N－溴代丁二酰亚胺。纯度:90%～97%。mp:173～175℃，180～183℃(分解)，反应式如下:

图1为方法1合成N-溴代丁二酰亚胺的反应式

2.用溴酸钠、氢溴酸、丁二酰亚胺反应，氢溴酸挥发性大、污染严重，且国产的氢溴酸浓度不一，生产工艺不易控制； 3.用丁二酰亚胺、溴酸钠、溴化钠和硫酸合成N-溴代丁二酰亚胺的工艺，但没有具体的操作过程，也没有具体的原料配比和投料顺序，且投料量为毫克级，无法为工业生产提供可靠的参考。

图2为方法2合成N-溴代丁二酰亚胺的反应式

4.以溴酸钠、溴化钠、硫酸、丁二酰亚胺为主要原料合成N-溴代丁二酰亚胺的实验步骤： 在25℃、搅拌的条件下，将17.8g（180mmol）丁二酰亚胺、10.4g（69mmol）溴酸钠溶解到60mL水中，滴加6.6mL硫酸，14.2g（138mmol）溴化钠溶液，加完后搅拌反应2.5h，过滤，干燥，得到27.9gN-溴代丁二酰亚胺，收率87%。

图3为方法4合成N-溴代丁二酰亚胺的反应式

【应用】　

1.NBS烯丙位、苄基位的反应 N－溴代丁二酰亚胺(NBS)是一种温和的溴代试剂，它适用于烯丙位、苄位的溴代反应，不仅反应条件温和，操作方便，而且反应选择性高，副反应少。

2.NBS芳环上的反应 NBS可与芳香醚(如苯甲醚、间苯甲醚，α－萘甲醚等)进行苯环溴化反应。用少量Friedel－Crafts反应催化剂，例如三氯化铝，氯化锌或铁等，苯以及甲苯也可与NBS进行苯环溴化反应，分别得溴苯与对溴甲苯。

3.NBS 对烯烃的加成反应 在酸催化下，N－溴代丁二酰亚胺与烯烃加成，是制备β－卤代醇的一个重要方法。该法具有高度的立体选择性，产率高，产品纯，而且反应温和，操作方便。收率达到82%。反应式如下:

图4为制备β－卤代醇的反应式

二甲基亚砜(DMSO)是非常有效的溶剂，应用NBS在含水DMSO中与烯烃反应，可以得到收率很好的、高度立体选择性的加成产物，收率达到92%。反应式为:

4.NBS羰基α－位的反应 NBS是一个非常好的羰基α－位溴代试剂，反应易于操作，使用广泛。为了提高反应的速率和产率，相应的很多催化体系被开发出来。 用Mg(ClO4)2催化NBS对1，3－二羰基化合物进行快速溴代。反应在CH3CN或EtOAc中温和进行。反应有很好的立体选择性，可以非常方便地制备在有机合成中很重要的α－溴代1，3－二碳基化合物。

5.其它用途 N－溴代丁二酰亚胺试剂在有机反应中的传统应用是烯丙位氢、苄位氢以及碳基α－位氢的溴代。随着研究的深入，逐渐发现NBS在作为催化剂、氧化剂等很多方面也可以有很多的应用。

（1）NBS 作为催化剂 以NBS作为催化剂，用甲苯磺酰胺、醇类作为亲核试剂在温和条件下对活性苯乙烯进行反应分别得到活性苯乙烯的氨基(yields60%～83%)、烷氧基衍生物(yields75%～85%)。这两类反应的产率都很高，而且100%采用马氏加成。 以NBS作为催化剂，用乙酸酐将醇乙酰化，反应以氯仿作溶剂在室温下进行，产率很高，而且反应副产物很少。

（2）NBS 作为氧化剂 用 NBS 把很多二级醇氧化为酮。反应以乙酰丙酮的钴配合物作催化剂。

（3）NBS 在聚合物研究中的应用 活性聚合是一种制备具有特定结构和较窄分子量分布的聚合物的非常重要的方法。由于NBS中N－Br键非常活泼，容易在加热的情况下发生断裂从而得到活性的丁二酰亚胺自由基和对自由基引发惰性的溴自由基。因而也就可能用NBS作为自由基聚合的链引发转移终止剂。

【主要参考资料】

[1]吴警,裴文.N-溴代丁二酰亚胺在有机反应中的研究进展[J].广州化工,2011,39(09):31-34.

[2]王聪,王利民,王芳,肖孝辉.N-溴代丁二酰亚胺绿色合成工艺条件的探究[J].精细化工中间体,2011,41(02):63-65.