N-Бромсукцинимид

N-​Бромсукцинимид
Изображение химической структуры
Общие
Систематическое
наименование		 1-​бромпирролидин-​2,5-​дион
Сокращения NBS
Традиционные названия N-бромсукцинимид
Хим. формула C4H4BrNO2
Физические свойства
Состояние твёрдое
Примеси сукцинимид
Молярная масса 177,98 г/моль
Плотность 2,098 г/см³
Термические свойства
Температура
 • плавления 175 — 178 (разл)
 • кипения разл °C
Химические свойства
Растворимость
 • в воде 1,47 г/100 мл
 • в ацетон, тетрагидрофуран, диметилформамид, диметилсульфоксид, ацетонитрил смешивается
Классификация
Рег. номер CAS 128-08-5
PubChem 67184
Рег. номер EINECS 204-877-2
SMILES
 
InChI
 
ChEBI 53174
ChemSpider 60528
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

N-Бромсукцинимид (БСИ, NBS) — N-бромимид янтарной кислоты. Бесцветные кристаллы, нерастворимые в воде. Растворим в полярных апротонных растворителях. Широко применяется в синтетической органической химии в качестве бромирующего агента, в кислой среде является источником катионов брома.

Физические свойства

Плотный белый порошок или кристаллы со слабым запахом брома. Со временем приобретает светло-оранжевый цвет, а запах брома усиливается, ввиду постепенного разложения. Слабо растворим в воде, уксусной кислоте. Растворяется в ацетоне, тетрагидрофуране, диметилформамиде, диметилсульфоксиде, ацетонитриле. Нерастворим в диэтиловом эфире, гексане, четырёххлористом углероде.

Реакционная способность и применение

NBS реагирует с алкенами 1 в водной среде, давая бромгидрин 2. Чаще всего реакцию осуществляют по частям, присыпая навеску NBS в раствор алкена в 50 % водном DMSO, DME, THF или трет-бутаноле при 0 °C. Образование бромоний-иона и атака интермедиата водой даёт присоединение строго по Марковникову и имеет анти-стереохимическую селективность.

Bromohydrin formation

Побочные реакции, включающие образование α-бромо-кетонов и дибромзамещённых соединений, могут быть устранены использованием свежеперекристаллизованного NBS. Используя другие нуклеофилы вместо воды, можно получить другие бифункциональные алканы.

The bromofluorination of cyclohexene

Аллильное и бензильное бромирование

Стандартные условия использования NBS в аллильном и/или бензильном бромировании включают кипячение с обратным холодильником в безводной среде четырёххлористого углерода, бензола и т. п. с радикальным инициатором — обычно бис-изобутиронитрил или перекисью бензоила при облучении — оба способа сразу приводят к образованию радикала[1]. Аллильные и бензильные интермедиаты образующиеся в ходе реакции, более стабильны, чем другие углеродные радикалы и основными продуктами являются аллил- или бензилбромиды. Как, например, в реакции Воля-Циглера:

Allylic bromination of 2-heptene

Четырёххлористый углерод должен быть сухим на протяжении реакции, так как присутствие воды может гидролизовать необходимый продукт. Для поддержания сухости и нейтральной кислотности часто добавляют карбонат бария. В вышеприведенной реакции при возможности образования аллильного или метилзамещённого, образуется аллильный продукт замещённый в 4-е положение.

Бромирование карбонильных производных

NBS может ввести атом брома в α-положение карбонильного соединения как по радикальному механизму, так и с помощью кислотного катализа. Например, гексаноилхлорид 1 может быть бромирован в α-положение NBS при кислотном катализе[2].

Alpha-bromination of hexanoyl chloride

Реакция енолятов, енольных эфиров или енолацетатов с NBS — предпочтительный метод для α-бромирования из-за высоких выходов и малого количества побочных продуктов[3][4].

Бромирование ароматических соединений

Активированные электродонорными заместителями ароматические соединения (например фенолы, анилины и гетероциклы) могут быть[5] бромированы при использовании NBS[6][7]. Использование DMF как растворителя обеспечивает селективное бромирование по пара-положению[8].

Перегруппировка Гоффмана

NBS в присутствии сильных оснований, таких как DBU (Диазабициклоундецен), реагирует образуя карбаматы через перегруппировку Гоффмана[9].

The Hofmann rearrangement using NBS

Селективное окисление спиртов

В некоторых случаях N-бромсукцинимид способен окислять спирты[10]. Кори обнаружил случай селективного окисления вторичной спиртовой группы в присутствии первичной, используя NBS в водном диметоксиэтане (диглиме)[11].

The selective oxidation of alcohols using NBS

Методы синтеза и очистки

N-Бромсукцинимид синтезируют бромированием сукцинимида, при этом бромирование может производиться как действием брома на сукцинимид в присутствии щелочи (лабораторный метод)[12]:

,

так и бромированием сукцинимида в разбавленной серной кислоте в присутствии бромида натрия (промышленный метод).

N-Бромсукцинимид также может быть синтезирован электролизом водного раствора сукцинимида и NaBr[13].

Хранение

При хранении NBS постепенно выделяется бром, что приводит к неожиданным результатам реакций. Реактив очищают обычно перекристаллизацией из воды при 75-80 °C (200 грамм NBS на 2,5 литра воды) или уксусной кислоты; из нитрометана он кристаллизуется без разложения. Хранят NBS в холодильнике в отсутствие воды. Его преимущество перед бромом в безопасности хранения, тем не менее, все операции с ним проводятся в вытяжном шкафу из-за опасности отравления бромом.

Примечания

  1. ↑ E. Campaigne and B. F. Tullar. 3-Thenyl bromide (Thiophene, 3-bromomethyl- Архивная копия от 2 июня 2018 на Wayback Machine). Org. Synth. 1953, 33, 96] DOI: 10.15227/orgsyn.033.0096
  2. ↑ Harpp, D. N.; Bao, L. Q.; Coyle, C.; Gleason, J. G.; Horovitch, S. (1988), «2-Bromohexanoyl chloride», Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 190,
  3. ↑ Stotter, P. L.; Hill, K. A. (1973). «α-Halocarbonyl compounds. II. Position-specific preparation of α-bromoketones by bromination of lithium enolates. Position-specific introduction of α,β-unsaturation into unsymmetrical ketones». J. Org. Chem. 38: 2576. doi:10.1021/jo00954a045.
  4. ↑ Lichtenthaler, JM; O’dea, DJ; Shapiro, GC; Patel, MB; Mcintyre, JT; Gewitz, MH; Hoegler, CT; Shapiro, JT et al. (1992). «Various Glycosyl Donors with a Ketone or Oxime Function next to the Anomeric Centre: Facile Preparation and Evaluation of their Selectivities in Glycosidations». Synthesis 1992 (9): 179. doi:10.1055/s-1992-34167. PMID 1839242.
  5. ↑ Amat, M.; Hadida, S.; Sathyanarayana, S.; Bosch, J. (1998), «Regioselective synthesis of 3-substituted indoles», Org. Synth.; Coll. Vol. 9: 417
  6. ↑ Gilow, H. W.; Burton, D. E. (1981). «Bromination and chlorination of pyrrole and some reactive 1-substituted pyrroles». J. Org. Chem. 46: 2221. doi:10.1021/jo00324a005.
  7. ↑ Brown. W. D.; Gouliaev, A. H. (2005), «Synthesis of 5-bromoisoquinoline and 5-bromo-8-nitroisoquinoline», Org. Synth. 81: 98
  8. ↑ Mitchell, R. H.; Lai, Y.H.; Williams, R. V. (1979). «N-Bromosuccinimide-dimethylformamide: a mild, selective nuclear monobromination reagent for reactive aromatic compounds». J. Org. Chem. 44: 4733. doi:10.1021/jo00393a066.
  9. ↑ Keillor, J. W.; Huang, X. (2004), «Methyl carbamate formation via modified Hofmann rearrangement reactions», Org. Synth.; Coll. Vol. 10: 549
  10. ↑ J. Am. Chem. Soc. 1950, 72, 12, 5530–5536
  11. ↑ Corey, E. J.; Ishiguro, M (1979). «Total synthesis of (±)-2-isocyanopupukeanane». Tetrahedron Lett. 20: 2745—2748. doi:10.1016/S0040-4039(01)86404-2.
  12. ↑ Реакции и методы исследования органических соединений т. 6 М., ГНТИХЛ., 1957, с. 99
  13. ↑ Реакции и методы исследования органических соединений т. 9 М., ГНТИХЛ., 1959, с. 306