重氮乙酸乙酯，英文名為Ethyl diazoacetate，常溫常壓為無色透明液體，在水中幾乎不溶，在有機(jī)溶劑如乙醇、乙醚和丙酮中可溶。重氮乙酸乙酯屬于重氮衍生物，多用作有機(jī)合成試劑，其可作用碳卡賓的等價體，可用于烯烴的環(huán)丙烷化反應(yīng)。[1]
穩(wěn)定性
重氮乙酸乙酯是一種不穩(wěn)定的化合物，在室溫下會分解放出氮氣，易燃，需存放在陰涼干燥的地方。高溫會加速重氮乙酸乙酯的分解，因為高溫下分子內(nèi)部的能量增加，使化學(xué)鍵更容易斷裂。在常溫下，重氮乙酸乙酯的半衰期約為1天左右。紫外線和可見光也會加速重氮乙酸乙酯的分解，因為光子能量足以激發(fā)其分子內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)。因此，應(yīng)避免暴露在陽光下或強(qiáng)光照射下。重氮乙酸乙酯在酸性溶液中分解更快，因為在酸性條件下，重氮離子（N2+）會更加穩(wěn)定。在中性和堿性條件下，重氮離子會迅速分解。
化學(xué)性質(zhì)
重氮乙酸乙酯作為一個帶有重要官能團(tuán)的商業(yè)化重氮化合物在有機(jī)合成中具有非常重要的作用。它的特色反應(yīng)主要體現(xiàn)在C-H 鍵的插入反應(yīng)和不飽和鍵上的環(huán)化反應(yīng)。重氮乙酸乙酯在路易斯酸催化劑的存在下，可以發(fā)生C-H鍵的插入反應(yīng)。但是，它與醛發(fā)生的C-H 鍵插入反應(yīng)生成β-酮酸乙酯產(chǎn)物具有十分重要的合成價值。多種路易斯酸催化劑可以用于該目的，應(yīng)用范圍最廣的催化劑是無水SnCl2。該反應(yīng)一般在低溫至室溫下若干小時內(nèi)完成，可簡單地通過觀察氮氣的放出來跟蹤反應(yīng)。產(chǎn)物的產(chǎn)率通常在較好和非常好的水平，而且具有很好的化學(xué)選擇性 。最近文獻(xiàn)報道使用一種鐵催化劑可以使該反應(yīng)主要生成一類新的產(chǎn)物。傳統(tǒng)上重氮乙酸乙酯在銅或者釕金屬催化劑的存在下，可以與雙鍵發(fā)生環(huán)加成反應(yīng)，得到環(huán)丙烷產(chǎn)物。該反應(yīng)許多時候可以得到高度立體選擇性的產(chǎn)物 。使用適當(dāng)?shù)氖中耘潴w與金屬配位后參與催化反應(yīng)，則可能得到高度光學(xué)純的產(chǎn)物 。使用維生素B12作為催化劑，也可以得到理想的立體選擇性和產(chǎn)率。炔烴在銠金屬催化劑的作用下可以發(fā)生類似的反應(yīng)，生成環(huán)丙烯產(chǎn)物。重氮乙酸乙酯與亞胺的環(huán)加成反應(yīng)特別有意義，可以得到含氮環(huán)丙烷產(chǎn)物，而且反應(yīng)是在質(zhì)子酸的催化下進(jìn)行的。將重氮乙酸乙酯與亞胺和缺電子烯烴或者炔烴發(fā)生“一鍋煮”反應(yīng)，可以高產(chǎn)率地得到吡咯的衍生物。[2]
應(yīng)用
重氮乙酸乙酯是一種重要的重氮化合物，具有重氮基的化學(xué)性質(zhì)，可與親核試劑如醇類、胺類等反應(yīng)，生成相應(yīng)的烷基化合物。重氮乙酸乙酯多用作碳卡賓中間體，可以參與碳插入反應(yīng)和雙鍵的環(huán)丙烷化反應(yīng)。
圖1 重氮乙酸乙酯的應(yīng)用
往干燥的圓底燒瓶加入干燥的MeCN (0.25 M)和重氮乙酸乙酯(1.05 mL, 10.0 mmol, 1.0 eq.)，將反應(yīng)混合物用氮氣進(jìn)行保護(hù)。然后往反應(yīng)混合物中緩慢地均勻加入多聚甲醛(360 mg, 12.0 mmol, 1.2 eq.)，然后通過注射器往反應(yīng)混合物中注入DBU (0.1 eq.)。在N2 下攪拌反應(yīng)混合物若干個小時，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)混合物在真空中去除MeCN。將有機(jī)物萃取到Et2O中，然后將其在SiO2上用通過硅膠柱色譜(梯度洗脫，0 ~ 90% Et2O/己烷)進(jìn)行分離純化即可得到目標(biāo)產(chǎn)物分子。[3]
注意事項
該試劑在加熱情況下會引起分解和爆炸，還會自動分解出有毒物質(zhì)。建議小心儲存和帶上防護(hù)裝備后使用。
參考文獻(xiàn)
[1] 李爭寧, 陳惠麟. 銅化合物催化重氮乙酸乙酯環(huán)丙烷化反應(yīng)[J]. 分子催化, 1992, 006(005):352-358.
[2] Philip W., Robert S. J. Org. Chem., 1992, 57, 6294.
[3] Howard, Evan M. and Brewer, Matthias ACS Catalysis, 11(19), 12203-12207; 2021