賓格爾反應

Bingel反應(Bingel reaction)是 C60 與溴代丙二酸酯在鹼(如氫化鈉、DBU)存在下加成為單一的 6-6 閉環產物的反應。產率較高。

簡介

Bingel反應(Bingel reaction)是C與溴代丙二酸酯在鹼(如氫化鈉、DBU)存在下加成為單一的 6-6 閉環產物的反應。產率較高。

由 C. Bingel在1993年發現。它是富勒烯環丙烷化的主要途徑,廣泛套用於 C的多加成反應。

Bingel產物稱為 C亞甲基衍生物(methanofullerene),一般在各種化學環境中較為穩定。除了用 Bingel 反應外,還可通過重氮化合物的1,3-偶極環加成反應、與卡賓的加成反應以及電化學方法合成此類化合物。

溴代丙二酸酯試劑可由丙二酸酯、鹼與四氯化碳或碘在原位生成參與反應。除溴代丙二酸酯外,也可用溴代丙二磷酸酯。

逆反應稱為 Retro-Bingel反應(逆Bingel反應),可通過電化學還原或用 Mg/Hg 在THF中加熱還原等方法實現。

C60

巴克明斯特富勒烯(英語:Buckminsterfullerene),分子式 C,是富勒烯家族的一種,球狀分子,是最容易製備的一種。1985年英國化學家哈羅德·沃特爾·克羅托博士和美國科學家理察·斯莫利在萊斯大學製備出了第一種富勒烯。

後來通過質譜分析、X射線分析後證明, C的分子結構的確為球形32面體,它是由60個碳原子以20個六元環和12個五元環連線而成的具有30個碳碳雙鍵(C=C)的足球狀空心對稱分子,所以,富勒烯也被稱為 足球烯

1991年,日本科學家飯島澄男另外發現管狀的富勒烯稱為“巴克管”(單壁的奈米碳管(SMNT),全世界最小的人工中空管,就是巴克管)。 在數學上,富勒烯的結構都是以五邊形和六邊形面組成的凸多面體。最小的富勒烯是C,有正十二面體的構造。沒有22個頂點的富勒烯。之後都存在C的富勒烯, n= 12, 13, 14 ...。暫時有1812種富勒烯。

它是一系列含有多個碳原子的籠狀原子簇的總稱,其中最有名且最先發現的是碳六十分子(C),它有個特別的名字:buckminster fullerene。所有富勒烯結構的五邊形個數為12個,六邊形個數為(n - 10)。

反應機理

E 代表強吸電子基,L 代表離去基團。

首先鹼奪去丙二酸酯的α-氫。生成的碳負進攻 6-6 的雙鍵,最後在 C上新生成的碳負離子親核進攻 α-碳,Br 離去,得到環丙烷衍生物。

圖1.反應 圖1.反應

Prato反應

普拉托反應(英語:Prato reaction)是發生在富勒烯或碳納米管與亞甲胺內鹽之間的1,3-偶極環加成反應。此反應以其研究者,義大利化學家毛里奇奧·普拉托(Maurizio prato)的名字命名。利用此反應是製取官能化富勒烯/(單壁)納米管,是對富勒烯進行表面化學修飾的重要方法之一。

例如,肌氨酸與多聚甲醛在甲苯中加熱回流反應能產生亞甲胺內鹽,它與富勒烯中的6,6-鍵發生1,3-偶極環加成,可以82%產率得到相應的取代吡咯烷基富勒烯。

胺基酸用甘氨酸修飾後,所得的官能化納米管可溶於常用溶劑(如氯仿、丙酮),而且生成尺寸較大的聚集體。

此反應與富勒烯的賓格爾反應和狄爾斯-阿爾德反應等其他反應一樣是可逆的。在催化劑(如威爾金森催化劑、三氟甲磺酸銅)存在下,在鄰二氯苯中用30倍過量的親偶極體(如順丁烯二酸,用於捕獲葉立德)處理普拉托產物吡咯烷基富勒烯,回流反應8-18小時,可使之發生環消除,再生C。對於 N-甲基吡咯烷衍生物來說,逆普拉托反應效果並不理想,產率只有5%。一般地,含氮五元環只有在α-位用甲基、苯基或酯基取代後,其逆普拉托反應才有較理想的產率。

此外還可通過用氧化三甲胺與LDA在四氫呋喃中與納米管回流反應,以完成後者的官能化。而且,當胺上帶有芳基(如芘基)時,反應前,該芳基可藉助π堆積而在納米管表面進行自組裝,從而使該反應在室溫下就可進行。

吡咯烷取代基為2,4,6-三(烷氧基)苯基時,少量溶劑存在下,可通過普拉托反應得一液態富勒烯。

參見

•化學反應列表

•富勒烯化學、Prato反應

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