Name: 高价碘鎓炔基三氟甲磺酸酯的生成Cyanocarbenes的合成应用 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-09-08T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 27 s
Description: 学习高价碘鎓炔基三氟甲磺酸酯的合成方法及其与叠氮化物反应生成氰基卡宾的技术。本实验演示了空气敏感化合物的安全操作与低温过滤等关键步骤。

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本项目获得美国化学会石油研究基金（52488-DNI1）和北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校的资助，特此致谢。我们还要感谢北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校的Terry Nile博士为我们出借了这些实验所需的适当玻璃器皿。同时感谢Aaron Glancy在视频制作与编辑方面的专业支持。

1. 苯基 HIAT 的合成
<ol>
 <li>在氩气氛围下，将一个干燥的100 ml圆底烧瓶装配磁力搅拌器，并用铁架台固定，随后将其浸入由乙腈和固体二氧化碳颗粒组成的低温浴中。注意：低温浴温度应约为 -45 °C。</li>
 <li>向冷却的烧瓶中加入10 ml干燥的二氯甲烷，并使溶剂温度与低温浴达到平衡。注意：烧瓶内留有足够顶空对后续加入乙醚以促进沉淀至关重要。</li>
 <li>称取0.35 g（1当量）氰基苯基碘鎓三氟甲磺酸盐，迅速转移至冷却的烧瓶中。注意：在此温度下，固体应基本不溶。</li>
 <li>将空注射器去皮归零后，用其称取0.37 g（1当量）苯乙炔基三丁基锡。</li>
 <li>将苯乙炔基三丁基锡注入冷却的溶液中。注意：固体溶解表明HIAT已生成，溶解过程大约需要30分钟。</li>
 <li>加入乙醚和正己烷以促使产物沉淀。注意：若未形成沉淀，则在减压条件下蒸除溶剂，再加入乙醚与正己烷的混合液以诱导HIAT沉淀。</li>
 <li>将抽滤瓶装配布氏漏斗，将溶液倒入漏斗中进行过滤。</li>
 <li>收集固体产物，并在避光容器中低温保存。</li>
</ol>
2. 正戊基 HIAT 的合成
<ol>
 <li>在氩气氛围下，使用磁力搅拌器装备一个干燥的250 ml三颈圆底烧瓶，并将烧瓶固定在支架上，放入由乙腈和固体二氧化碳颗粒组成的低温浴中。注意：低温浴温度应约为-45 °C。</li>
 <li>在烧瓶上组装Schlenk过滤装置，以便能够快速并在低温下完成过滤。对装置的每个接口涂抹真空脂并用夹子固定。注意：过滤系统可通过多种方式构建，但关键在于该系统必须具备通过惰性气体加压和通过玻璃滤片连接真空进行抽滤的能力。</li>
 <li>向冷却的烧瓶中加入10 ml干燥的二氯甲烷，并让溶剂温度与低温浴达到平衡。注意：烧瓶中保留足够的顶空体积，对于后续加入己烷以诱导沉淀至关重要。</li>
 <li>称取0.35 g（1当量）氰基苯基碘鎓三氟甲磺酸盐，并迅速转移至冷却的烧瓶中。注意：在此温度下，固体应基本不溶。</li>
 <li>将空注射器去皮归零，然后用其称取0.44 g（1当量）三丁基锡庚炔。</li>
 <li>将三丁基锡庚炔注入冷却的溶液中。注意：固体的溶解表明HIAT已生成，溶解过程大约需要30分钟。</li>
 <li>向烧瓶的额外顶空部分注入75 ml己烷，以形成沉淀。</li>
 <li>将接收瓶置于真空下。</li>
 <li>从支架上取下装置，小心倾斜，使溶液流入玻璃滤片上。打开接收瓶的真空，使液体通过滤片。注意：切勿让真空将空气抽入反应容器中。</li>
 <li>过滤完成后，拆卸装置，并将滤片上的固体刮下。一旦固体从滤液中分离，其对空气和温度的敏感性降低，可在开放空气中操作。</li>
 <li>收集固体产物，并在避光容器中低温保存。</li>
</ol>
3. 由苯基 HIAT 生成的氰基卡宾的 O-H 插入反应
<ol>
 <li>将一个干燥的50 ml圆底烧瓶装配磁力搅拌子，并置于氩气氛围中。将烧瓶固定在搅拌台上，向烧瓶中注入20 ml干燥甲醇。</li>
 <li>称取0.300 g（1当量）先前合成的Phenyl HIAT，并迅速加入烧瓶中。</li>
 <li>向烧瓶中加入0.047 g（1当量）叠氮化钠。注意：溶液会随时间逐渐变深，并因氰基卡宾的生成而释放氮气。</li>
 <li>让反应持续进行直至不再有气泡产生。反应完成的近似时间为20分钟。</li>
 <li>将溶液暴露于空气中，并在减压条件下蒸发溶剂。</li>
 <li>向残留液体中加入二氯甲烷，进行水相萃取以除去三氟甲磺酸钠。收集二氯甲烷的有机相，并用无水硫酸钠干燥。</li>
 <li>倾析溶液，并在减压条件下蒸发。</li>
 <li>通过柱层析纯化氰基卡宾产物。</li>
</ol>
4. 使用苯基 HIAT 的环丙烷化氰基卡宾反应
<ol>
 <li>在手套箱中称取0.125 g（1当量）叠氮化四丁基铵，放入装有磁力搅拌子的干燥10 ml圆底烧瓶中。</li>
 <li>将装有叠氮化四丁基铵的10 ml圆底烧瓶盖好，从手套箱中取出，并在Schlenk线装置下置于氩气环境中，放置于搅拌器上。</li>
 <li>向烧瓶中加入1.0 ml苯乙烯，并开始搅拌。注意：叠氮化物无需完全溶解。</li>
 <li>迅速向该悬浮液中加入0.200 g（1当量）Phenyl HIAT，并将橡胶隔垫重新盖回连接于Schlenk线的烧瓶上。注意：溶液应立即变深，并因氰基卡宾的生成而释放氮气。</li>
 <li>持续搅拌反应体系，直至不再有气泡产生。反应完成的近似时间为1分钟。</li>
 <li>待气泡停止产生后，将溶液暴露于空气中，并通过柱层析法纯化产物。</li>
</ol>

<ol><li>Hyatt, I. F. D., Meza-Aviña, M. E., Croatt, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alkynes+%26+Azides%3A+Not+Just+for+Click+Reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Synlett%22%5BJournal%5D)">Alkynes & Azides: Not Just for Click Reactions.</a> Synlett. 23 (20), 2869-2874 (2012).</li>
<li>Meza-Aviña, M. E., Patel, M. K., Lee, C. B., Dietz, T. J., Croatt, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+Formation+of+1%2C5-Substituted+Sulfonyl+Triazoles+Using+Acetylides+and+Sulfonyl+Azides%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">Selective Formation of 1,5-Substituted Sulfonyl Triazoles Using Acetylides and Sulfonyl Azides.</a> Organic Letters. 13 (12), 2984-2987 (2011).</li>
<li>Hyatt, I. F. D., Croatt, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+of+Hypervalent+Iodonium+Alkynyl+Triflates+with+Azides%3A+Generation+of+Cyanocarbenes%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Reactions of Hypervalent Iodonium Alkynyl Triflates with Azides: Generation of Cyanocarbenes.</a> Angewandte Chemie International Edition. 51 (30), 7511-7514 (2012).</li>
<li>Banert, K., Hagedorn, M., Wutke, J., Ecorchard, P., Schaarschmidt, D., Lang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elusive+ethynyl+azides%3A+trapping+by+1%2C3-dipolar+cycloaddition+and+decomposition+to+cyanocarbenes%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Elusive ethynyl azides: trapping by 1,3-dipolar cycloaddition and decomposition to cyanocarbenes.</a> Chemical Communications. 46 (23), 4058-4060 (2010).</li>
<li>Koumbis, A., Kyzas, C., Savva, A., Varvolis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+New+Alkynyl%28phenyl%29iodonium+Salts+and+Their+Use+in+the+Synthesis+of+Phenylsulfonyl+Indenes+and+Acetylenes%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">Formation of New Alkynyl(phenyl)iodonium Salts and Their Use in the Synthesis of Phenylsulfonyl Indenes and Acetylenes.</a> Molecules. 10 (10), 1340-1350 (2005).</li>
<li>Banert, K., Arnold, R., Hagedorn, M., Thoss, P., Auer, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((1-Azido-1-Alkynes%3A+Synthesis+and+Spectroscopic+Characterization+of+Azidoacetylene%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">1-Azido-1-Alkynes: Synthesis and Spectroscopic Characterization of Azidoacetylene.</a> Angewandte Chemie International Edition. 51 (30), 7515-7518 (2012).</li>
<li>Zhdankin, V. V., Stang, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+of+Polyvalent+Iodine%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Chemistry of Polyvalent Iodine.</a> Chemical Reviews. 108 (12), 5299-5358 (2008).</li>
<li>Bräse, S., Banert, K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBr%C3%A4se%2C+S+%22Organic+Azides+-+Syntheses+and+Applications%22">Organic Azides - Syntheses and Applications</a>. , John Wiley & Sons Ltd. West Sussex. (1002).</li>
<li>Stang, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alkynyl-+and+Alkenyl%28phenyl%29iodonium+Compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Alkynyl- and Alkenyl(phenyl)iodonium Compounds.</a> Angewandte Chemie International Edition. 31 (3), 274-285 (2003).</li>
<li>Hembre, R. T., Scott, C. P., Norton, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+of+olefins+to+ditriflates+by+%CE%BC-oxobis%5B%28trifluoromethanesulfonato%29%28phenyl%29iodine%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Organic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Conversion of olefins to ditriflates by μ-oxobis[(trifluoromethanesulfonato)(phenyl)iodine.</a> Journal of Organic Chemistry. 52 (16), 3650-3654 (1987).</li>
<li>Stang, P. J., Surber, B. W., Chen, Z., Roberts, K. A., Anderson, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acetylenic+Esters.+Preparation+and+Mechanism+of+Formation+of+Alkynyl+Tosylates+and+Mesylates+via+Tricoordinate+Iodonium+Species%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Acetylenic Esters. Preparation and Mechanism of Formation of Alkynyl Tosylates and Mesylates via Tricoordinate Iodonium Species.</a> Journal of the American Chemical Society. 109 (1), 228-235 (1987).</li>
<li>Zhdankin, V. V., Crittell, C. M., Stang, P. J., Zefirov, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+general+approach+to+unsymmetrical+tricoordinate+iodinanes%3A+Single+step+preparation+of+mixed+iodosobenzene+sulfonates+Phl%28X%29OSO2R%2C+via+reaction+of+iodosobenzene+with+Me3SiX%5BTitle%5D)+AND+%22Tetrahedron+Letters%22%5BJournal%5D)">A general approach to unsymmetrical tricoordinate iodinanes: Single step preparation of mixed iodosobenzene sulfonates Phl(X)OSO2R, via reaction of iodosobenzene with Me3SiX.</a> Tetrahedron Letters. 31 (34), 4821-4824 (1990).</li>
<li>Lee, H., Jung, Y., Yoon, Y., Kim, B. G., Kim, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Angularly+Fused+Triquinanes+from+Linear+Substrates+through+Trimethylenemethane+Diyl+%5B2+%2B+3%5D+Cycloaddition+Reaction%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">Angularly Fused Triquinanes from Linear Substrates through Trimethylenemethane Diyl [2 + 3] Cycloaddition Reaction.</a> Organic Letters. 12 (11), 2672-2674 (2010).</li>
<li>Beauchard, A., Phillips, V. A., Lloyd, M. D., Threadgill, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+2-%284-carboxybutenyl%29-+and+2-%284-carboxybutynyl%29-cyclopentene-1-carboxamides%5BTitle%5D)+AND+%22Tetrahedron%22%5BJournal%5D)">Synthesis of 2-(4-carboxybutenyl)- and 2-(4-carboxybutynyl)-cyclopentene-1-carboxamides.</a> Tetrahedron. 65 (39), 8176-8184 (2009).</li>
<li>Kitamura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Alternative+Synthesis+of+Alkynyl%28phenyl%29iodonium+Triflates+Using+%28Diacetoxyiodo%29benzene+and+Alkynylsilanes%5BTitle%5D)+AND+%22Synthesis%22%5BJournal%5D)">An Alternative Synthesis of Alkynyl(phenyl)iodonium Triflates Using (Diacetoxyiodo)benzene and Alkynylsilanes.</a> Synthesis. 10, 1416(1998).</li>
<li>Bouma, M. J., Olofsson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((General+One-Pot+Synthesis+of+Alkynyliodonium+Salts+and+Alkynyl+Benziodoxolones+from+Aryl+Iodides%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+A+European+Journal%22%5BJournal%5D)">General One-Pot Synthesis of Alkynyliodonium Salts and Alkynyl Benziodoxolones from Aryl Iodides.</a> Chemistry A European Journal. 18, 14242(2012).</li>
<li>Williamson, B. L., Stang, P. J., Preparation Arif, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+Structure%2C+and+Diels-Alder+Cycloaddition+Chemistry+of+%CE%B2-Functionalized+Alkynyl%28phenyl%29iodonium+Salts%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Molecular Structure, and Diels-Alder Cycloaddition Chemistry of β-Functionalized Alkynyl(phenyl)iodonium Salts.</a> Journal of the American Chemical Society. 115 (7), 2590-2597 (1993).</li>
</ol>

作者声明不存在任何竞争性经济利益。

高碘烷基炔基三氟甲磺酸盐（HIATs）可被合成，并能与叠氮源反应生成氰基卡宾。由于本视频中展示的许多试剂和中间体可能具有爆炸性和高毒性，因此采取所有必要的预防措施至关重要。尽管在准备不足的情况下，这些化合物的高反应活性可能带来危险，但本视频表明，可通过多种反应（如 O-H 插入反应和环丙烷化反应）捕获氰基卡宾，从而有效利用这些化合物的固有反应活性。
其他HIAT的合成已有多次尝试，但成功程度各异。困难通常在于难以将固体产物从副产物中分离，或HIAT降解迅速，无法用于后续反应。可通过在乙醚、己烷、氯仿和乙腈等溶剂中结晶，获得分析纯的HIAT材料。17
该方法的未来应用可拓展至其他新型环丙烷化反应、C-H插入反应，以及在特殊情况下分子内的反应。氰基卡宾的亲电性较典型的卡宾更强，但在大多数情况下，其与普通卡宾的反应性应具有一致性。
该反应最重要的特点之一是，它能将相对惰性的炔烃转化为更具反应活性的HIAT，进而生成极不稳定的氰卡宾。值得注意的是，在整个反应...

有机化学的持续发展依赖于新反应的设计与开发。特别是，能够实现前所未有的合成路径的新反应的发现具有重要意义。为此，我们课题组希望将炔烃中的两个碳原子和叠氮化合物中的一个氮原子转化为氰基卡宾1。这一此前未知的转化将显著提高分子复杂性，因为生成的活性氰基卡宾会迅速发生进一步反应。最初尝试使用亲核性炔烃与亲电性叠氮化合物组合，但在此情况下高效地生成了三唑而非氰基卡宾2。采用极性反转策略后，第二种方法使用亲电性炔烃与亲核性叠氮化合物，幸运的是，此时可得到源自氰基卡宾反应的产物3。亲核性叠氮试剂来源众多，而亲电性炔烃则相对罕见。Klaus Banert 课题组此前曾报道使用炔基氯化物作为该反应的概念验证底物4，但我们的课题组与 Banert 课题组各自独立且几乎同时发现，高价碘炔基三氟甲磺酸酯（HIATs）由于其稳定性和反应活性更优，是更为理想的亲电试剂3,6。本文中，我们描述了这些 HIATs 的合成、分离及其与叠氮化合物反应生成氰基卡宾并原位参与后续反应的过程。
在进行这些实验之前，应考虑多项安全预防措施。某些高价碘烷基三氟甲磺酸酯不稳定，在接触空气和光照时会分解，有时甚至会发生剧烈分解7。为了生成氰卡宾中间体，该实验需使用叠氮化物源。叠氮化物具有爆炸性且剧毒8。操作这些物质时，特别是有机锡化合物，应佩戴适当的个人防护装备，所有试剂操作均应在通风良好的通风橱中进行。氰卡宾是一种高活性且不稳定的反应中间体。初次实验应从小规模开始，以便控制氮气的释放，切勿在密闭系统中进行此类反应。若需放大反应规模，我们强烈建议使用安全防护罩。
许多高碘烷基三唑（HIATs）的合成方法已有文献报道，包括使用泽菲罗夫试剂9,10, 和科瑟试剂9,11 。然而，本视频将采用氰基苯基碘三氟甲磺酸盐试剂9,12 （图1）。氰基苯基碘三氟甲磺酸盐的合成依据已报道的文献方法进行13 。该试剂可与三烷基锡修饰的炔烃14 反应生成目标产物。在合成并分离得到HIAT后，可进一步与叠氮化物反应，生成具有反应活性的氰基卡宾中间体（图2）。此外，还有其他多种方法可用于合成碘鎓炔类化合物，例如使用炔基硅烷15 和炔基硼酸酯16 ，但本视频所采用的方法在我们的实验经验中具有更高的效率和产率，因此被选用。
我们提出的机制3,5 (图3）该反应涉及将叠氮源加成到炔烃的β-碳上，从而形成碘叶立德，其分解为碘苯和亚乙烯基卡宾。随后，亚乙烯基卡宾可发生1,2-重排 通过 R基团或叠氮基迁移生成炔基叠氮化物。随后，炔基叠氮化物释放出氮气形成氰基卡宾，后者可与底物发生反应。需要注意的是，根据反应条件的不同，可能生成一种高配位碘𬭩烯基三氟甲磺酸酯物种。在质子性溶剂中较低温度下，副产物更易生成，因为此时碘叶立德的质子化速率快于重排生成炔基叠氮化物的速率。在O-H插入反应过程中可能产生的另一种副产物是乙烯基醚，即在乙烯基卡宾重排为炔基叠氮化物之前即被捕获形成。该乙烯基醚的生成倾向由R基团决定。 
该反应的主要优势之一在于，卡宾反应后生成的腈基可作为进一步官能化的便捷位点。利用该方法可以设想多种合成子，并使用相同的底物生成不同的产物。通过温度、浓度以及炔烃的R基团来控制产物混合物是必要的3。若能充分理解氰基卡宾的行为特性，该方法便展现出一种可行途径，可快速增加化学复杂性以构建目标分子。氰基卡宾的反应示例包括：O-H插入反应，即醇的亲核氧原子进攻卡宾，随后发生质子转移；二甲基亚砜络合反应，即卡宾与硫原子结合；以及环丙烷化反应，即卡宾与烯烃发生反应。

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;强&gt;试剂&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>苯乙炔</td><td>阿克罗斯</td><td>AC152461000</td><td></td></tr><tr><td>三正丁基氯化锡</td><td>阿克罗斯</td><td>139351000</td><td></td></tr><tr><td>双(三甲基硅基)氨基锂</td><td>Acros</td><td>347701000</td><td></td></tr><tr><td>碘苯二乙酸酯</td><td>阿克罗斯</td><td>176560250</td><td></td></tr><tr><td>三甲基硅基氰化物</td><td>Aldrich</td><td>212849</td><td>剧毒。仅可在通风良好的通风橱中极其谨慎地操作该化学品。</td></tr><tr><td>三甲基硅基三氟甲磺酸酯</td><td>Alfa Aesar</td><td>A12535</td><td></td></tr><tr><td>叠氮化钠</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8032</td><td>对冲击敏感。</td></tr><tr><td>叠氮化四丁基铵</td><td>Aldrich</td><td>651664</td><td>若可能，由于该化合物的性质，应在手套箱中储存和操作&amp;rsquo;其吸湿性。</td></tr><tr><td>1-庚炔</td><td>阿克罗斯</td><td>223460250</td><td></td></tr><tr><td>苯乙烯</td><td>Aldrich</td><td>240869</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">[页眉]</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;强&gt;材料&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>旋转蒸发仪（Hei-VAP）</td><td>Heidolph</td><td>517-61000-01-0</td><td></td></tr><tr><td>手套箱</td><td>MBRAUN</td><td>UL-018</td><td></td></tr></tbody></table>

合成用于产生氰基卡宾的高碘烷基炔基三氟甲磺酸酯

Synthesis of Hypervalent Iodonium Alkynyl Triflates for the Application of Generating Cyanocarbenes

本文所述的操作涉及高价碘烷基三氟甲磺酸酯（HIATs）的合成与分离，以及它们随后与叠氮化物反应生成氰基卡宾中间体的过程。高价碘烷基三氟甲磺酸酯的合成可能较为简便，但其分离和反应活性方面存在困难。特别是某些HIATs需要在-45 °C的惰性气氛下进行过滤，这要求特别的注意和专用设备。一旦获得纯品，这些化合物可被储存并用于与叠氮化物的反应，以生成氰基卡宾中间体。
氰卡宾生成的证据体现在可见的氮气释放现象，以及通过O-H插入、亚砜络合和环丙烷化反应所生成产物的表征。氰卡宾形成的副反应是生成乙烯基卡宾，文中讨论了控制该过程的条件。此外，还存在形成高氧化态碘烯基三氟甲磺酸酯的可能性，本文提供了其生成的分离与控制方法。O-H插入反应采用HIAT、叠氮化钠或四丁基叠氮化铵，并以甲醇作为溶剂/底物。亚砜络合反应使用HIAT、叠氮化钠或四丁基叠氮化铵，并以二甲基亚砜作为溶剂。环丙烷化反应可在有无溶剂条件下进行，但叠氮源必须为四丁基叠氮化铵，所用底物为苯乙烯。

图1 展示了使用氰基苯基碘𬭩炔基三氟甲磺酸盐合成高碘酸三唑（HIAT）的过程。该HIAT可用于生成氰基卡宾，进而发生O-H插入或环丙烷化反应。苯基HIAT与醇发生O-H插入反应可生成2-甲氧基-2-苯基乙腈，最高收率达75%。苯基HIAT发生环丙烷化反应可生成1,2-二苯基环丙烷甲腈，最高收率达61%。尽管视频中未展示，当氰基卡宾中间体与二甲亚砜（DMSO）反应时，可形成DMSO配合物，收率为27%。
本方法中使用了两种叠氮化物来源与HIATs反应。当反应条件为极性时，建议使用叠氮化钠，因其在空气中更易操作。当反应条件为非极性，或叠氮化钠溶解度不足时，可使用四丁基叠氮化铵。四丁基叠氮化铵具有吸湿性，最好在手套箱中操作该试剂。如视频所示，四丁基叠氮化铵在反应条件下无需完全溶解，从而可实现无溶剂反应。在二氯甲烷用量极少的条件下进行苯基HIAT/苯乙烯环丙烷化反应时，反应产率会降低约20%。3 
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本文描述了高碘烷基炔基三氟甲磺酸酯（HIATs）的合成、分离及其与叠氮化物反应生成氰基卡宾的方法。实验步骤涉及对空气敏感的物质和低温技术，包括在惰性气氛下进行低温过滤。还将讨论所合成化合物的操作与安全注意事项。

本文所述方法包括高价碘烷基三氟甲磺酸炔基盐（HIATs）的合成与分离，以及后续的……

本视频的总体目标是展示如何合成高化合价碘酸钠醛酮三氟化物，并将其用于后续与叠氮化物的反应，以生成氰基或羰基化合物，并控制产物的选择性。同时还将讨论储存、操作和安全注意事项。高化合价碘酸钠醛酮三氟化物将使用缩写 Hiat 表示。在本视频的其余部分中，多种海亚特（Hyatts）的合成方法已有文献报道。多种高活性（hi synthesis）方法包括使用泽菲尔试剂（zephyros reagent）和ER试剂（ER's reagent）。然而，本视频将采用反应性更强的三氟甲磺酸三苯基锍（Sano Phenyl odium tri fate Sano Phenyl Odium）。根据文献报道的方法，三氮唑可通过试剂与三键修饰的炔烃反应生成目标产物。在产物合成后，可进一步与叠氮化物反应生成活泼的氮杂环卡宾中间体。该氮杂环卡宾被溶剂捕获，本视频将演示该过程的两个实例。我们提出的取代反应机理涉及将叠氮源加成到炔烃的β-碳上，从而形成I Oto iid，该中间体分解为I oto苯和香草基卡宾。香草基卡宾随后可通过R基团或叠氮基的迁移发生[1,2]-重排，生成Al Kindal叠氮化物。Al Kindal叠氮化物进一步释放氮气，形成亚卡宾，后者可与底物发生反应。需要注意的是，根据条件不同，可能会形成一种价态的奥狄乌姆阿奎诺三光物种。在产物溶剂中低温条件下，副产物更易生成，因为此时Ioto ILI的质子化速度比重排为克纳尔叠氮化物更快。在OH插入反应过程中可能产生的另一种副产物是乙烯基醚，即在重排为Al Kindal酶之前，香草脱羧产物即被捕获。生成该乙烯基醚的倾向由R基团决定。Sano卡宾的反应示例包括：O插入反应，其中氧亲核试剂进攻卡宾，随后发生质子转移；二甲基亚砜络合反应，其中卡宾与硫原子反应；以及环丙烷化反应，其中卡宾与烯烃反应。在此实验过程中，您将学习如何合成并分离两种不同价态的高碘酸钠。在进行这些实验之前，应考虑多项安全预防措施。某些高碘价态的高碘酸钠化合物不稳定，在接触空气和光照时可能会发生分解，有时甚至剧烈分解。本视频中合成的化合物具有中等稳定性，从未观察到其发生爆炸性分解生成胞苷碳水化合物。该操作步骤需要使用叠氮化物源。叠氮化物具有爆炸性且剧毒。操作这些材料时应穿戴适当的个人防护装备，所有试剂操作均须在通风良好的通风橱中进行。在本视频中，将合成两种价态的钠基坎德尔三联体，以展示其在分离、技术及稳定性方面的差异。合成后，可用于生成亚硝基卡宾。萨诺卡宾是一种强效、不稳定且具有反应活性的中间体。最初应在小规模下进行所有萨诺卡宾反应，以便控制氮气的释放。通过改变反应温度、浓度以及炔烃的R基团，可以调节产物混合物的组成。Sano卡宾是一种强效的碳负离子，可用于为目标分子构建化学复杂性。在氩气氛围下，准备一个干燥的100毫升圆底烧瓶，配备磁力搅拌子，用夹子固定在铁架台上，并将其浸入由乙腈和固体二氧化碳颗粒组成的低温浴中。该低温浴的温度应约为-45摄氏度。然后向冷的烧瓶中加入10毫升干燥的二氯甲烷，使溶剂温度与冷冻剂温度达到平衡。称取0.35克三光气苯基钠，迅速转移至冷的烧瓶中。在此温度下，该溶液应基本不溶。将一个空的注射器称重，然后吸入三丁基锡苯基乙炔，并称取其质量为0.37克。随后将三丁基锡苯基乙炔注入低温溶液中，随着时间推移，固体逐渐溶解。固体的溶解表明Hyatt产物已成功生成。然后使用旋转蒸发仪或旋转蒸发装置在减压条件下除去二氯甲烷。随后向反应体系中加入正己烷，以促使产物析出沉淀。如果沉淀未形成，则蒸发溶剂，再加入乙醚和正己烷以促使产物析出。组装一个带有布氏漏斗的真空烧瓶，将溶液倒入漏斗中。过滤时可用石油醚洗涤固体。收集到的固体对光敏感，应保存在不透光容器（OPA 容器）中。作为对照，茴香 Hyatt 被置于直射阳光下，可以明显观察到暴露在光照下的一侧现已变色。该样品被放置于冰箱中以备后续使用。本实验步骤将展示 pintle Hyatt 的合成过程。与 Nel Hyatt 合成法的主要区别在于，过滤必须在低温和惰性气氛下进行。在氩气环境中，准备一个干燥的 250 毫升三颈圆底烧瓶，配备磁力搅拌子，将其固定在铁架台上，并置于由乙腈和固体二氧化碳颗粒组成的冷冻浴中。该冷冻浴的温度应约为 -45 °C。随后将烧瓶安装上抽滤装置，以便在低温下快速进行过滤。每个接口均需涂抹润滑脂并用夹子固定以确保密封牢固。过滤系统可通过多种方式构建，但关键在于该系统必须具备通过惰性气体加压推动和通过真空抽吸、经由玻璃滤膜完成过滤的能力。然后向冷却的烧瓶中加入10 mL干燥的二氯甲烷，使溶剂与冷冻剂温度达到平衡。烧瓶中的过量顶空对于后续加入正己烷以促进沉淀至关重要。称取0.35克Sano苯基碘化三光，并迅速转移至预冷的烧瓶中。在此温度下，该溶液应基本不溶。然后将三丁基锡肽注入冷溶液中，随着时间推移，溶液中的固体逐渐溶解。溶解现象表明Hyatt已与额外的顶空形成。注入75毫升己烷后，形成沉淀。随后将收集瓶置于真空条件下。建议在进行过滤操作时佩戴皮革或防冻手套。然后用UNC夹具固定整个装置，并小心倾斜，将溶液倒入玻璃滤器中。然后打开收集瓶的真空阀，使液体通过。切勿让真空将空气吸入容器中。过滤完成后，拆卸装置，并将固体从滤膜上刮下。收集到的固体对光敏感，应保存在避光容器中。将样品置于冰箱中以备后续使用。以下实验步骤演示了如何利用Hyatts生成亚羰基化合物。将一个干燥的50毫升圆底烧瓶装配磁力搅拌子和塞子，用夹子固定在搅拌器上，并置于氩气氛围中。向烧瓶中加入20毫升干燥甲醇，随后加入0.3克先前合成的苯基六唑。迅速加入47毫克叠氮化钠，然后重新盖上隔膜塞。大约两分钟后，可观察到有氮气释放。反应持续进行直至不再有气泡产生。气泡停止后，将溶液暴露于空气中，并在减压条件下使用旋转蒸发仪蒸发二氯醛。随后向残留液体中加入二氯甲烷，并进行水相萃取以去除三氟化钠。收集二氯甲烷的有机相，并用无水硫酸钠干燥。将溶液倾析后蒸发。同样，在此步骤中，可以进行柱层析纯化。用己烷制备硅胶悬浊液，并将其倒入层析柱中。排出多余的溶剂。将沙子倒入硅胶中，并加入产物混合物。二甲基亚砜络合的步骤与羟基插入步骤非常相似，因此不再另行描述。还应注意，叠氮化钠仅在所选溶剂能够溶解它时才使用。四丁基叠氮化铵用于叠氮化钠不溶的情况，这一点将在环丙烷化 Sano 卡宾反应中得到展示。环丙烷化 Sano 卡宾反应的操作步骤与其他 Sano 卡宾反应有所不同，主要体现在使用四丁基叠氮化铵，这是由于四丁基叠氮化铵具有较高的亲脂性，因而需要在非极性条件下进行反应。这些反应通常在手套箱内完成。为了展示四丁基叠氮化铵的吸湿性，将该化合物从含有氮气氛围的小瓶中倒入表面皿上。该化合物迅速从空气中吸收水分，并粘附在玻璃表面，从而开始反应。在手套箱中称取0.125克四丁基叠氮化铵，置于干燥的10毫升圆底烧瓶中，烧瓶内配备磁力搅拌子。将装有四丁基叠氮化铵的10毫升圆底烧瓶盖上瓶盖，从手套箱中取出，并在支管线上通入氩气保护。然后向烧瓶中加入1毫升苯乙烯，并使其搅拌。叠氮化物无需在此浆液中完全溶解。迅速加入0.2克四氟硼酸盐，随后重新盖上烧瓶的隔膜。溶液立即开始变暗，并通过Sano氨基甲酸酯的形成释放出氮气。反应持续进行直至不再有气泡产生。当气泡停止生成后，可将溶液暴露于空气中，并通过柱层析纯化产物。观看本视频后，您应掌握高碘烷烃三酯的合成方法，以及它们如何与叠氮化物反应生成含氮卡宾。进行这些实验时，请务必采取指定的预防措施。总之，烷基炔被转化为高碘酸根类三联体 alkin，随后用于生成Sano卡宾。该Sano卡宾继而可用于插入反应和环丙烷化反应。

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