请教一个低温反应
最近一直在做低温反应，反应原理挺简单：就是在零下-78°C的情况下，向含有对二溴苯的THF溶液中滴加丁基锂，然后再加三甲基氯硅烷。（见下图）我的试验步骤如下：
1.先将整个装置抽真空通氮气（氮气是普纯氮）7次。
2.抽取经无水处理，二苯甲酮指示剂变蓝后的THF加入到反应体系，然后用液氮+丙酮冷却整个反应装置至零下-78°C约30分钟。由于没有低温温度计，温度靠我的感觉控制。我以丙酮全部冻成白色的碎细粉末为准，然后维持这个状态。
3.用塑料针管（没有通氮气，直接取用）抽取适量丁基锂通过恒压滴液漏斗逐滴加入到反应烧瓶中，速度足够慢。假如温度控制得很好，一般在加完丁基锂后溶液才稍稍显出一点淡黄色；假如温度控制得不好，溶液在第一滴丁基锂加入后数分钟内变为柠檬色或者暗黄色。
4.让丁基锂在零下-78°C下反应约30min（其实，从5min到60min我都试过，后来一律反应30min）后，快速加入三甲基氯硅烷溶液，让体系自然升温过夜。
结果是：无论如何改变实验条件，[b]得到的主产物总是对二溴苯自身偶联的产物[/b]，即4，4`-二溴联苯（质谱检验），根本不是我要的产物。
[b]怀疑过的问题[/b]有：
1.温度不够低。后来查到丙酮的凝固点在-90°C左右，我每次把丙酮冷却到白色的碎细粉末，按照道理来说，温度足够低。佐证是有几次倒液氮稍稍过头，导致THF冻住了。（THF凝固点-100°C左右）
2.对二溴苯本身就容易偶联。用对二氯苯试过，一样偶联。而且大量文献证明对二溴苯是可以做成的。
3.偶联不是发生在加入丁基锂这一步，而是发生在自然升温时。有一次加入丁基锂5min后用针头抽取少量溶液点板，点板显示原料大部分反应，偶联是主要产物。随后在加入第二种底物后，等待自然升温后点板显示：生产的产物点与途中点板基本一致。
4.仪器不到要求。我抽取THF的针筒是玻璃磨口的，因为密封性不好，每次抽取溶剂总是抽不上来，非常费劲。也没有像以前的一个帖子里写过的抽取几次氮气后再取用。加丁基锂的针筒是多次反复使用的，里面有大量丁基锂氧化后的固体。氮气是普纯，不知道含水量够不够标准。双排管虽然是新的，连接的胶皮管也是新的，但是这套装置与处理THF的的装置是联用的，不知道蒸THF时有没有带入水到双排管内，不过窃以为这个问题不大。这方面的问题因为实验室条件限制，无法改进。
一下子打了这么多，自己看的都挺费劲。但是心情:( ，还请各位多多谅解。 这个反应失败肯定不是体系有水造成的，如果有水得到应是脱卤产物，而不是自身偶联产物。
帮你查了一下文献，发现大部分人都用乙醚做溶剂，很少有人用THF。
比如
Journal of the American Chemical Society, 128(46), 14845-14853; 2006
Journal of Heterocyclic Chemistry, 40(5), 845-850; 2003
Tetrahedron, 59(20), 3593-3601; 2003
Journal of the American Chemical Society, 125(20), 6058-6059; 2003
你也可以用乙醚试试。 学习了 低温温度计，可以自己用热电偶改装一个，很简单的。
温度不是问题，这个反应零下三四十度也能反应。
溶剂应该不是问题，我们做丁基锂的反应都用THF。
二溴苯和丁基锂的料比多少？
这个反应设计，主产物本来就应该是二溴苯偶联为主。三甲基氯硅烷和中间体溴苯锂盐的反应活性，不如后者和二溴苯的反应活性高。
另外注意丁基锂的质量，使用时的安全问题。 THF可以使用,但丁基锂可以分解THF,所以以THF为溶剂制取的丁基锂要现制现用 [quote]原帖由 [i]yushouyun[/i] 于 2008-8-8 01:40 发表 [url=http://chem8.org/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=69035&ptid=18076][img]http://chem8.org/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]
这个反应失败肯定不是体系有水造成的，如果有水得到应是脱卤产物，而不是自身偶联产物。
帮你查了一下文献，发现大部分人都用乙醚做溶剂，很少有人用THF。
[/quote]
多谢yushouyun兄的精彩发言。我觉得你说的排除水导致失败的解释非常有道理。另外溶剂的问题，我也非常同意楼下alhgzn的说法，THF做溶剂应该是没有问题的。我在Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7869 –7873里就查到有人用THF做溶剂制得碳负离子，另外还有很多文献证明这一点。
另外alhgzn兄对这个反应设计思路提出的建议，我觉得应该问题不太大吧。yushouyun兄提到的文献Journal of the American Chemical Society, 125(20), 6058-6059就和我做的反应一模一样，除了溶剂换成乙醚。
除此之外，带一个溴的碳负离子在与对二溴苯和三甲基氯硅烷反应活性的比较，我觉得意义不大。首先对二溴苯与丁基锂是按照1：1的当量投料，目的是控制大部分原料生成我所需要的碳负离子。假如这个碳负离子不能稳定存在就失活了，根本不谈与后来的底物三甲基氯硅烷反应了。[b]为了证明偶联到底是在加入丁基锂之后就发生的，还有由于对二溴苯与三甲基氯硅烷竞争反应时发生的[/b]，我做了如下的跟踪：
在加入丁基锂后用针头抽取少量溶液点板，结果显示此时产物就已经是偶联。为了杜绝可能是因为抽取溶液暴露大气后点板才造成的偶联产物，我又把这个反应继续进行下去，等最后所有底物加完反应时间足够后点板发现：此时点板的结果与途中的结果是一样。证明了我途中的点板显示的偶联不是在竞争中形成的，而是丁基锂加入后就自身偶联了。这个TLC跟踪的可信度也是有文献支持的。
不过还是向两位表示感谢！这么讨论一番 ，思路还是清晰不少。
现在看来也可以考虑把溶剂换成乙醚试一试，因为实在想不到其他的问题。
回复 5# jiandaopu 的帖子
实验室的丁基锂都是从Alfa买的，放冰箱里冷冻保存。再说，俺也没制过丁基锂。:D
多谢提醒！ [quote]原帖由 [i]bluedead[/i] 于 2008-8-8 13:38 发表 [url=http://chem8.org/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=69146&ptid=18076][img]http://chem8.org/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]
多谢yushouyun兄的精彩发言。我觉得你说的排除水导致失败的解释非常有道理。另外溶剂的问题，我也非常同意楼下alhgzn的说法，THF做溶剂应该是没有问题的。我在Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7869 –7873里就查到 ... [/quote]
我的意思不是二者竞争，而是中间体溴苯锂盐，在与三甲基氯硅烷反应前，已经被消耗了，根本没有与三甲基氯硅烷反应。
如果手上有一溴苯的话，你按一溴苯：n-BuLi=1:1,然后滴加三甲基氯硅烷，做一下这个反应，如果产物还是偶联占多数，就是我说的不对，如果三甲基氯硅烷基反应上去了，我说的就是对的。
我刚才打电话问了一位资深人士，他认为我的判断是正确的，你用实验核实一下。 另外，你这个反应是多大规模的，偶联产物的收率大概多少？
既然有楼上的兄弟查到了相关文献，能不能贴出来，我先看看文献怎么说的。 [quote]原帖由 [i]alhgzn[/i] 于 2008-8-9 01:41 发表 [url=http://tel.chem8.org/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=69230&ptid=18076][img]http://tel.chem8.org/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]
我的意思不是二者竞争，而是中间体溴苯锂盐，在与三甲基氯硅烷反应前，已经被消耗了，根本没有与三甲基氯硅烷反应。
如果手上有一溴苯的话，你按一溴苯：n-BuLi=1:1,然后滴加三甲基氯硅烷，做一下这个反应，如果 ... [/quote]
同意[i]alhgzn[/i] 的看法，在你反应了30min如此长的时间后，阴离子已经被溴苯消耗光了，再加入三甲基氯硅烷，就谈不上与阴离子反应了，或许可以考虑将二溴苯与三甲基氯硅烷1：1混合后，再滴入丁基锂，以保证偶联产物不是唯一的产物。 [quote]原帖由 [i]wolffporter[/i] 于 2008-8-9 20:22 发表 [url=http://chem8.org/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=69356&ptid=18076][img]http://chem8.org/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]
同意alhgzn 的看法，在你反应了30min如此长的时间后，阴离子已经被溴苯消耗光了，再加入三甲基氯硅烷，就谈不上与阴离子反应了，或许可以考虑将二溴苯与三甲基氯硅烷1：1混合后，再滴入丁基锂，以保证偶联产物 ... [/quote]
这个建议我下次去试一试 最近几天看奥运会 根本没去实验室：）
回复 1# bluedead 的帖子
I also have experienced a similar reaction. My suggestion is that: put bromide and Me3SiCl together and then t-BuLi was added. The theory is t-BuLi wil not react with Me3SiCl and once the Bromo-Li exchange finished, there was Me3SiCl to react. [quote]原帖由 [i]casechem[/i] 于 2008-8-10 22:16 发表 [url=http://chem8.org/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=69446&ptid=18076][img]http://chem8.org/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]I also have experienced a similar reaction. My suggestion is that: put bromide and Me3SiCl together and then t-BuLi was added. The theory is t-BuLi wil not react with Me3SiCl and once the Bromo-Li exc ... [/quote]
十分感谢你的建议，明天就去实验室尝试一次！:loveliness:
回复 1# bluedead 的帖子
你的产品1) 可以采用对二溴苯与镁制备成格氏试剂，文献中采用乙醚，我做过四氢呋喃也可以，形成单格氏后在与Me3SiCl（这个试剂很活泼）反应，我觉得收率应该能够在50-70%之间。Ref: Org. Synth. 1973, 5, 496.另：2) 如果希望采用丁基锂的方法，不妨采用Bu3MgLi这个试剂来反应（制备采用2.0 eq n-BuLi与1.0 eq n-BuMgBr），该反应不需要低温，零度左右制备与交换就可以，该试剂的主要优点是，不需要低温，区域选择性好。然后在与Me3SiCl反应，应该问题不大。Ref: J. Org. Chem. 2001, 66, 4333-4339.
3) 如非要采用n-BuLi，可以采用将SM和Me3SiCl先混合，冷却至-78 oC左右，然后再滴加n-BuLi, 当量比例应该为1:1.2:1.2为宜，个人觉得你的反应偶联产物主要是温度过高引起的，一般对二溴苯与n-BuLi在高于-50oC以上就会发生偶联。 Well, I don't think this rxn is going to give the product 做格氏试剂试试
回复 1# bluedead 的帖子
学习了很多东西，谢谢！ 实验出问题的时候，首先检查你所有的试剂，如果没问题，检查你的加料顺序、温度、时间，如果还是没问题，就是反应本身设计存在问题。这样的检验方法适用任何反应。
你的实验，（如果试剂没问题），可以尝试将二溴苯和硅试剂一起，然后滴加丁基锂。锂试剂也可以用异丙基格式试剂和LiCl交换得来的溶液试试。
如果不行，你要换方法了 究竟实验结果怎么样，应该给大家一个反馈的，否则，大家参与讨论，就没有收获了 學習中
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