摘 要

碳正离子是一种一般难以分离，多以中间体存在的，常见的有机活性中间体之一。它可以作为一种路易斯酸有机催化剂。本文利用溴苯和镁制成格式试剂，再和相应的物料合成三苯基醇，再和四氟硼酸的乙醚溶液进行反应，合成相应的三苯基碳正离子。此法的合成和纯化简单，较为安全，可用于合成不同取代基的三苯基碳正离子，为合成三苯基碳正离子提供了一种较好的参考方法。本文利用核磁氢谱和核磁碳谱对所合成的三苯基碳正离子进行了表征。基于三苯基碳正离子的特殊结构，本文展望了三苯基碳正离子作为路易斯酸的催化剂的好的前景。

关键词：三苯基碳正离子；有机催化剂；路易斯酸

Abstract

Carbocation is one of the most common organic active intermediates that that are generally difficult to separate and present in intermediates. It can be an organic catalyst for the Lewis acid. In this paper, Grignard reagent is made by bromobenzene and magnesium, and synthesized triphenyl alcohol with corresponding materials , then add in tetrafluoroboric acid in ether, corresponding triphenyl Carbocation is acquired. The synthesis and purification of this method is simple, and safe ,and can be used to synthesize triphenylcarbocarbides with different substituents, which provides a good reference method for the synthesis of triphenylcarbocarbides. In this paper, the synthesized triphenylcarbocarbides were characterized by H NMR and C NMR. Based on the special structure of triphenylcarbide cation, this paper looks forward to the prospect of triphenylcarbocarbophane as a catalyst for Lewis acid.

Keywords: triphenyl carbocation; catalyst; Lewis acid

目录

摘要 II

Abstract III

第一章 前言 1

1.1 引言 1

1.2 三苯基碳正离子 2

1.2.1 三苯基碳正离子的结构和性质 2

第二章 实验 5

2.1 实验材料 5

2.1.1 实验仪器(见表2-1） 5

2.1.2 实验试剂（见表2-2） 5

2.2 试剂处理 5

2.2.1 格式试剂的制备 5

2.2.2 三苯基碳正离子盐的制备 6

第三章 结果与讨论 7

3.1 中间产物的合成 7

3.1.1 4,4’,4’-甲基三苯甲醇的合成 7

3.1.2 4,4’,4’-甲氧基三苯甲醇的合成 9

3.1.3 4-甲基三苯甲醇的合成 11

3.1.4 4-甲氧基三苯甲醇的合成 13

3.2 产物的合成 15

3.2.1 4,4’,4’,-三甲基三苯甲基四氟硼酸盐 15

3.2.2 4,4’,4’,-三甲氧基三苯甲基四氟硼酸盐 17

3.2.3 4-甲基三苯甲基四氟硼酸盐 19

3.2.4 4-甲氧基三苯甲基四氟硼酸盐 22

第四章 结果与展望 24

4.1 结语 24

4.2 展望 24

参考文献 25

致谢 28

前言

引言

催化反应是绿色化学的基石之一，而在现代科学的发展中，人们也一直在追求新的低能耗高效能的催化剂。在这方面，路易斯酸催化剂是最为完善和利用的一个策略。原则上所有的路易斯酸催化剂主要分为（1）基于金属（Al，Ti，Li，Mg，Cu等）或准金属化合物（B，Si）^[1,2]，(2)具有极性双键的分子，如含羰基的分子。(3)含有价壳层未充满的原子的化合物，如 AlCl₃。(4)含有价壳层可扩展的原子的化合物^[3]。根据有机课本上的介绍，路易斯酸具有低洼的LUMO，其可以接受电子对。碳正离子也有一个空的Pc轨道，可以用来接收电子，所以碳正离子也可以作为一种路易斯酸催化剂。但碳正离子一直被忽略，因为过去人们对它的印象是它一般不稳定，难以分离，是比较常见的有机活性中间体之一。然而，随着对碳正离子研究的深入，人们发现有些碳正离子不仅能够分离出来，甚至还能够稳定的存在于溶液当中^[4,5]。讨论碳正离子的稳定性很重要，因为这关系了化学反应产物的产生速率、结构和产率^[6]。讨论碳正离子的稳定因素要从电子效应、立体效应、溶剂效应等方面来进行^[7]。所以碳正离子的存在时间短这个问题很关键，著名的欧拉博士采用了亲和能力小的溶剂，使这些溶剂处于零下100℃，便可以使碳正离子存在的时间更长，这一方法获得了1994年的诺贝尔奖^[8]。但是很少有文献把碳正离子作为路易斯酸来进行报道，有一部分机理研究的结果是相互矛盾的^[9]。不过近年来，稳定的碳正离子作为路易斯酸催化剂这个观念已经被人们所认可^[10]。

已经报道的文章中，在C₇H₇ 的异构体当中，七元环的碳正离子稳定性最好^[11]。而本文要研究的是另一种碳正离子，即三苯基碳正离子。三苯甲基碳正离子具有特殊的稳定性和较强的反应活性，且比较容易获得，在众多的碳正离子中具有不错的发展前景。通过改变三苯甲基离子上的取代基，即改变电子云密度，碳正离子的催化活性发生改变，从而使不同的反应都能获得更好的产率。但是在工业上，碳正离子并没有作为催化剂投入到各种生产上，碳正离子本身的合成也没有得到重视。

早在1878年， Henderson就报道了三苯甲基溴与乙基磺酸钠（丙二酸二乙酯的钠盐）的反应，得到溴化钠和三苯甲基盐。本文可能是第一个处理三苯甲基盐的方法^[12]。而第一个碳正离子被发现也是一百多年以前的事情，是在1901年由Norris发现的，但是是Kehrman和Wentzel报道的^[13]。

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