重氮甲烷是一种活性极强的物质,通常从更稳定的前体化合物【常用的有三种:N-甲基-N-亚硝基对甲苯磺酰胺(Diazald),N-甲基-N-亚硝基脲(NMU)和 1-甲基‐3‐硝基‐1‐亚硝基胍 (MNNG)】中释放出来。虽然它在温和的条件下可以进行各种反应,如作为甲基化剂,进行1,3-偶极环加成反应或作为卡宾前体制备环丙烷类化合物,但由于其爆炸性、毒性和致癌性在实验室中一般尽量避免使用。另外一个影响其使用的因素就是其制备和处理操作及其严格,必须仔细遵循特定的操作程序。此外,由于有报道称重氮甲烷与磨砂玻璃接触会发生爆炸,因此整个制备,处理及反应过程要避免使用磨砂玻璃的仪器。此外,与某些金属离子接触也会引起爆炸。因此,金属盐如氯化钙、硫酸钠或硫酸镁不得用于干燥重氮甲烷溶液,推荐的干燥剂是氢氧化钾。强光也能引发爆炸。该试剂通常在使用前立即生成后使用,不要长时间储存。
在实际工作中,势必会遇到不可避免使用重氮甲烷的情况。最常用的制备重氮甲烷的前体化合物是N-甲基-N-亚硝基对甲苯磺酰胺(Diazald),小编曾介绍过利用Diazald制备重氮甲烷的文章【如何制备重氮甲烷(diazomethane)】,但是此方法需要蒸馏才能得到重氮甲烷溶液,这就需要特殊的蒸馏装置,如果是做相对较大规模的反应,此方法相对高效。但是如果只是在实验室中做相对叫小规模的毫克级的反应,专门买一个下图的复杂蒸馏装置,就有点高射炮打蚊子了。
其实有一种适合小量制备重氮甲烷的方法,那就是最初合成重氮甲烷的方法是使用N-甲基-N-亚硝基脲 (NMU)【von Pechman, A. Ber. Dtsch. Chem. Ges./Chem. Ber. 1894, 27, 1888;Arndt, F. Org. Synth., Coll. Vol. 1943, 2, 165】,类似的方法至今仍在使用。使用该试剂的一个优点是,重氮甲烷溶液的制备无需蒸馏, 只需要简单的分液及干燥操作就可以得到重氮甲烷乙醚溶液,从而避免了其他重氮甲烷制备中最危险的蒸馏操作。
制备操作
A 0.6 M stock solution of diazomethane in Et2O was prepared by treating a solution of N-nitroso-N-methylurea[10] (1.0 M in Et2O) with an aqueous KOH solution (40%, 5 equiv) at 5 °C for 15 min. The ethereal diazomethane phase was removed, dried on KOH pellets and used directly. The diazomethane solution was titrated by adding a known volume of this diazomethane solution to a know excess of benzoic acid. The residual acid was back-titrated with NaOH (0.5 M). The usual yields were 60 to 70%.
【Chemistry - A European Journal (2009), 15(12), 2923-2931】
反应机理
相关反应
催化下,重氮甲烷原位生成卡宾,制备环丙烷。
【Bioorganic & Medicinal Chemistry (2019), 27(19), 115032】