N-Бромсукцинимид

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.

N-​Бромсукцинимид
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	O=C(CC1)N(Br)C1=O
InChI	InChI=1S/C4H4BrNO2/c5-6-3(7)1-2-4(6)8/h1-2H2 PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	53174
ChemSpider	60528
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

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.

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.

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:

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].

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].

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].

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.