常用试剂----三光气

学术   2025-01-29 11:59   安徽  

【英文名称】Bis(trichloromethyl)carbonate

【分子式】C3Cl6O3

【分子量】296.75

【CA登录号】[32315-10-7]

【缩写和别名】BTC,Triphosgene,三光气

【物理性质】mp 81~83 oC,溶于大多数有机溶剂,在热水中发生分解。经常在THF 或者CH2Cl2中使用。

【制备和商品】国内外试剂公司有销售。由于安全的原因,建议不要在实验室制备。

【注意事项】该试剂对湿气有些敏感,但是与空气短时间接触下的操作不会对试剂产生明显的影响。建议在通风橱中操作和使用。


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二(三氯甲基)碳酸酯 (三光气) 在有机合成中有着非常广泛和重要的用途,而且基本上可以认为它是光气的化学等价物或者替代物。由于光气属于气体化合物和剧毒化学品,给实验操作带来了许多不便。三光气是一个稳定的结晶固体,适合于安全操作、转移和储存。三光气可以在较低的温度下,与亲核试剂发生光气化反应;一分子三光气相当于三分子光气,它在精细有机合成中有着诸多的应用。在与光气完全相同的反应中,三光气的用量通常可以减少到光气用量的三分之一。虽然三光气在化学反应中也存在有潜在的不安全因素,但是由于它所进行的反应之独特和温和,所以具有很高的合成价值。


三光气与醇或者胺可以在非常温和的条件下生成相应的氯甲酸酯或者氯甲酸酰胺(式1)[1,2]。但是,通常并不停留在这一步,而是接着与不同的醇或者胺继续发生反应,来制备不对称二烷基碳酸酯或者脲。许多时候这二步反应可以在“一锅煮”条件下完成(式2)[3,4]。


如果底物分子中含有1,2-二醇、1,2-二胺或者1,2-醇胺结构,则它们与三光气反应可以发生分子内的成环反应,得到具有五元环结构的碳酸二烷基酯 (式3)[5,6]、脲 (式4)[7,8] 和唑啉酮 (式5)[9,10] 杂环衍生物。许多有机胺和无机盐可以用作该反应的碱,比较常用的是吡啶和三乙胺。所有这类反应均在简单和温和的条件下完成,产物产率在较高和非常高的水平。所以该反应除了杂环化合物的合成外,很多时候被用作有机合成中的保护基反应。


参考文献

1. Buehler, S.; Lagoja, I.; Giegrich, H.; Stengele, K.-P.;Pfleiderer, W. Helv. Chim. Acta, 2004, 87, 620.

2. Rouden, J.; Seitz, T.; Lemoucheux, L.; Lasne, M.-C. J. Org.Chem., 2004, 69, 3787.

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10. Akiba, T.; Tamura, O.; Terashima, S. Org. Synth., 1998, 75,45.



3.1 BTC与羟基化合物的反应
3.1.1 BTC可以与不同的羟基化合物反应得到氯甲酸酯产物

3.1.2 形成的氯甲酸酯中间体可以与过量的羟基化合物得到碳酸酯产物


3.1.3 三光气还可以与邻二醇反应形成环状碳酸酯,相当于对羟基官能团的保护


3.1.4 三光气同样是很好的氯代试剂,可在温和的条件下进行氯代反应


3.1.5 与醇发生氧化形成醛酮化合物


3.2. BTC与羧酸化合物的反应
3.2.1 形成酰氯


3.2.2 形成酸酐
一分子羧酸可以与1/6BTC在四氢呋喃、乙酸乙酯中反应形成酸酐。


3.3 BTC与胺基化合物反应
3.3.1 与伯胺生成异氰酸酯
异氰酸酯类化合物是一类重要的高分子材料,如聚苯亚甲基聚异氰酸酯,六亚甲基二异氰酸酯等;异氰酸酯可以与过量的胺生成脲类化合物,广泛存在于农药、医药中间体。


3.3.2 BTC与仲胺生成酰氯衍生物
1996年,Kaufman就曾利用脯氨酸为原料,BTC保护氨基,制备手性氨基酸前体。


还可以与过量的仲胺生成脲中间体,再与有机金属试剂反应生成相应的酮。


3.4 BTC与双官能团化合物生成杂环化合物
3.4.1 BTC与N,N双官能团化合物反应


当化合物上同时存在伯胺、仲胺、羧基时,BTC对伯胺的选择性更高,仲胺和羧基不需要保护。
3.4.2 BTC与N,O双官能团化合物反应

3.5 BTC与N-甲酰胺生成异氰或者亚胺


3.6 BTC与醛肟或酰胺生成腈类化合物


3.7 BTC与芳香化合物发生F-C反应




参考资料


[1]《现代有机合成试剂——性质、制备和反应》,胡跃飞等编著

[2] 邢凤兰. 三光气代替光气合成系列化合物的研究和应用 [J],精细与专用化学品,2006,14(21):11
[3] 王正平,六天才. 三光气的合成及应用 [J],化工进展,2002,21(3):172
[4] 廖联安,赵世彩. 三光气的合成和应用 [J],化工生产和技术,1998,4:33
[5] 吕峰,刘玉婷,邹竞,张大德,姚祖光 [J],信息记录材料,2004,5(3):21
[6] Eekert, H., Forster, R. Angew. Chem., int. Ed, 1987, 922.
[7] Jones, S.S, et al. US 4321399(1990)




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