重氮乙酸乙酯的性质和应用

重氮乙酸乙酯，英文名为Ethyl diazoacetate，常温常压为无色透明液体，在水中几乎不溶，在有机溶剂如乙醇、乙醚和丙酮中可溶。重氮乙酸乙酯属于重氮衍生物，多用作有机合成试剂，其可作用碳卡宾的等价体，可用于烯烃的环丙烷化反应。[1]

稳定性

重氮乙酸乙酯是一种不稳定的化合物，在室温下会分解放出氮气，易燃，需存放在阴凉干燥的地方。高温会加速重氮乙酸乙酯的分解，因为高温下分子内部的能量增加，使化学键更容易断裂。在常温下，重氮乙酸乙酯的半衰期约为1天左右。紫外线和可见光也会加速重氮乙酸乙酯的分解，因为光子能量足以激发其分子内部的化学反应。因此，应避免暴露在阳光下或强光照射下。重氮乙酸乙酯在酸性溶液中分解更快，因为在酸性条件下，重氮离子（N2+）会更加稳定。在中性和碱性条件下，重氮离子会迅速分解。

化学性质

重氮乙酸乙酯作为一个带有重要官能团的商业化重氮化合物在有机合成中具有非常重要的作用。它的特色反应主要体现在C-H 键的插入反应和不饱和键上的环化反应。重氮乙酸乙酯在路易斯酸催化剂的存在下，可以发生C-H键的插入反应。但是，它与醛发生的C-H 键插入反应生成β-酮酸乙酯产物具有十分重要的合成价值。多种路易斯酸催化剂可以用于该目的，应用范围最广的催化剂是无水SnCl2。该反应一般在低温至室温下若干小时内完成，可简单地通过观察氮气的放出来跟踪反应。产物的产率通常在较好和非常好的水平，而且具有很好的化学选择性 。最近文献报道使用一种铁催化剂可以使该反应主要生成一类新的产物。传统上重氮乙酸乙酯在铜或者钌金属催化剂的存在下，可以与双键发生环加成反应，得到环丙烷产物。该反应许多时候可以得到高度立体选择性的产物 。使用适当的手性配体与金属配位后参与催化反应，则可能得到高度光学纯的产物 。使用维生素B12作为催化剂，也可以得到理想的立体选择性和产率。炔烃在铑金属催化剂的作用下可以发生类似的反应，生成环丙烯产物。重氮乙酸乙酯与亚胺的环加成反应特别有意义，可以得到含氮环丙烷产物，而且反应是在质子酸的催化下进行的。将重氮乙酸乙酯与亚胺和缺电子烯烃或者炔烃发生“一锅煮”反应，可以高产率地得到吡咯的衍生物。[2]

应用

重氮乙酸乙酯是一种重要的重氮化合物，具有重氮基的化学性质，可与亲核试剂如醇类、胺类等反应，生成相应的烷基化合物。重氮乙酸乙酯多用作碳卡宾中间体，可以参与碳插入反应和双键的环丙烷化反应。

图1 重氮乙酸乙酯的应用

往干燥的圆底烧瓶加入干燥的MeCN (0.25 M)和重氮乙酸乙酯(1.05 mL, 10.0 mmol, 1.0 eq.)，将反应混合物用氮气进行保护。然后往反应混合物中缓慢地均匀加入多聚甲醛(360 mg, 12.0 mmol, 1.2 eq.)，然后通过注射器往反应混合物中注入DBU (0.1 eq.)。在N2 下搅拌反应混合物若干个小时，反应结束后将反应混合物在真空中去除MeCN。将有机物萃取到Et2O中，然后将其在SiO2上用通过硅胶柱色谱(梯度洗脱，0 ~ 90% Et2O/己烷)进行分离纯化即可得到目标产物分子。[3]

注意事项

该试剂在加热情况下会引起分解和爆炸，还会自动分解出有毒物质。建议小心储存和带上防护装备后使用。

参考文献

[1] 李争宁, 陈惠麟. 铜化合物催化重氮乙酸乙酯环丙烷化反应[J]. 分子催化, 1992, 006(005):352-358.

[2] Philip W., Robert S. J. Org. Chem., 1992, 57, 6294.

[3] Howard, Evan M. and Brewer, Matthias ACS Catalysis, 11(19), 12203-12207; 2021