第109章 马教授同意了(1/2)
陈航早有准备,不慌不忙地回答:
“第一,证明存在。可以在严格控制反应条件下进行经典sandmeyer反应,在反应不同时间段取样,立即淬灭,通过hplc-ms进行高灵敏度检测。如果n-硝基胺是必经中间体,理论上应能检测到其分子离子峰或特征碎片峰。同时,可以尝试使用同位素标记,1?n标记的亚硝酸钠,观察标记是否出现在推测的n-硝基胺结构中。”
“第二,确定结构。如果能在反应液或淬灭后的混合物中富集到足够量的疑似中间体,可以尝试分离纯化。最确凿的结构证据是获得其单晶,进行x射线单晶衍射分析,直接看到分子三维结构和原子连接方式。如果无法结晶,可以结合核磁共振,尤其是二维谱如cosy, hmbc、高分辨质谱、红外光谱等进行综合解析。”
“第三,路径引导与验证。”
陈航顿了顿,补充道:“我的设想并非凭空产生,而是源于一个被长期忽视的经典发现。1893年,德国化学家尤金·班伯格就观察到,苯胺与浓硝酸在特定条件下反应,并非直接发生环上硝化,而是优先生成n-亚硝基苯胺,并可在更剧烈条件下转化为n-硝基苯胺。 这清楚地表明,芳香胺的氮原子本身就是一个潜在的硝化位点,而n-硝基胺是可以通过直接硝化\/亚硝化-氧化路径获得的、相对明确的化合物。”
“因此,我的实验设计思路是:彻底抛弃经典sandmeyer反应中先重氮化、再金属催化的两步模式,尝试建立直接n-硝化\/活化、继而原位转化的一锅或顺序加料新体系。 具体到验证模型,我计划以2-氨基吡啶为模型底物。选择它是因为吡啶环的吸电子效应,可能有助于稳定反应中生成的高活性中间体,并可能提高n-硝化步骤的选择性。”
“基于文献启示和理论计算,我初步设计了如下验证性条件:
底物:2-氨基吡啶。
硝化\/活化试剂:硝酸(hno?),约1.2当量,用于将氨基转化为目标n-硝基吡啶中间体。
氯化试剂与关键转化条件:在生成n-硝基胺后,于同一反应体系中加入二氯亚砜作为氯源和反应促进剂,并加入约2.5当量的4-二甲氨基吡啶(dmap)。dmap在此扮演双重角色:一是作为碱,中和反应产生的酸;二是可能活化socl?,促进后续转化。
溶剂与反应条件:使用1,2-二氯乙烷(dce) 作为非质子极性溶剂,反应温度设定在70°c,维持约1小时。”
“这个设计的终极目标是,”陈航目光炯炯,“在无需分离不稳定的n-硝基胺中间体的情况下,实现从2-氨基吡啶到2-氯吡啶的直接一锅法转化。 如果这个反应能够成功,并且通过机理实验证明n-硝基吡啶是必经中间体,那么就为我的核心猜想n-硝基胺可作为通用活化中间体,替代重氮盐实现芳香c-n键转化,提供了最直接、最有力的初步实验证据。”
“这样,既避免了直接使用重氮盐,也绕开了铜盐。”
马荣真听完,手指在桌上轻轻敲击,半晌没有说话。陈航的回答,思路清晰,检测手段、结构确证方法、实验设计逻辑都提到了点子上,尤其是单晶衍射和模型底物选择,显示出他确实认真思考过可行性,不是凭空幻想。
一个高一学生,能想到这个程度,已经堪称恐怖。
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