dbu與其他常用胺類催化劑的催化活性與選擇性對比研究

在有機合成的世界里，催化劑就像是一群“化學魔術師”，它們不參與反應本身，卻能讓反應變得更快、更高效、更有選擇性。而在這些“魔法師”中，dbu（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）無疑是一個非常特別的存在。它不像傳統(tǒng)的胺類催化劑那樣“循規(guī)蹈矩”，而是帶著一種獨特的“個性”，在某些反應中表現(xiàn)出令人驚嘆的催化能力和選擇性。

今天，我們就來聊聊dbu這位“另類”的胺類催化劑，看看它和其他常見的胺類催化劑相比，到底有哪些不同之處，又為何能在某些場合脫穎而出。

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一、dbu是誰？它的基本參數(shù)和特點

dbu的全稱是1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯，分子式為c9h16n2，分子量約為152.24 g/mol。它是一種無色至淡黃色的液體，具有較強的堿性和良好的熱穩(wěn)定性。dbu的pka值約為13.5，在有機溶劑中有較好的溶解性，尤其適用于極性非質子溶劑如dmf、dmso等。

參數(shù)	數(shù)值或描述
分子式	c9h16n2
分子量	152.24 g/mol
外觀	無色至淡黃色液體
熔點	-75°c
沸點	225–227°c
pka	~13.5
溶解性	可溶于多數(shù)有機溶劑
催化類型	弱親核性強堿性

dbu的獨特結構賦予了它與眾不同的性質。它的兩個氮原子處于一個剛性的雙環(huán)結構中，使得其堿性較強但親核性較弱。這種特性讓它在很多需要堿性環(huán)境但又不希望發(fā)生副反應的反應中表現(xiàn)優(yōu)異。

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二、常見的胺類催化劑都有哪些？

在有機合成中，常用的胺類催化劑主要包括以下幾類：

1. 三乙胺（tea）：基礎也是常見的有機堿之一，廣泛用于酯化、?；确磻?/li>
2. dipea（n,n-二異丙基乙胺）：比tea更強的堿，常用于肽偶聯(lián)反應。
3. dbn（1,5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬-5-烯）：結構上與dbu類似，但環(huán)大小不同。
4. tmeda（n,n,n’,n’-四甲基乙二胺）：主要用于金屬催化的反應中作為配體。
5. lda（二異丙基氨基鋰）：強堿，常用于去質子化反應。
6. 、吡啶及其衍生物：常見于氧化還原反應和成鹽反應中。

我們可以通過一張表格來看看這些催化劑的一些基本性能比較：

催化劑名稱	分子式	分子量(g/mol)	pka	堿性強弱	親核性強弱	常見用途
tea	c6h15n	101.19	~10.7	中等	強	酰化、酯化
dipea	c9h21n	143.27	~11.4	強	中等	肽偶聯(lián)
dbn	c7h12n2	124.18	~12.8	強	弱	縮合、烷基化
dbu	c9h16n2	152.24	~13.5	很強	極弱	michael加成、baylis-hillman反應
tmeda	c6h16n2	116.21	—	中等	強	配體，金屬催化反應
lda	c6h14lin	107.13	~35	極強	極強	去質子化、形成碳負離子
吡啶	c5h5n	79.10	~5.6	弱	弱	氧化還原、脫水

從這張表可以看出，dbu在堿性方面幾乎是強的，而它的親核性卻相對較低。這使得它在一些對親核試劑敏感的反應中成為理想的選擇。

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三、dbu的優(yōu)勢：堿性強，親核性弱，選擇性高

dbu大的優(yōu)勢在于它的“冷靜”。它不像tea那樣容易“沖動行事”，也不像lda那樣“過于激進”，而是在合適的時機提供足夠的堿性支持，卻不輕易參與親核攻擊。這種“克制”讓它在很多反應中表現(xiàn)出更高的選擇性和更低的副產物生成率。

比如在經典的michael加成反應中，使用dbu作為催化劑可以顯著提高反應速率和區(qū)域選擇性。而在baylis-hillman反應中，dbu幾乎是無可替代的催化劑，因為它既能有效促進反應進行，又不會引發(fā)不必要的副反應。

相比之下，tea雖然便宜好用，但在某些親核性較強的反應中會直接參與副反應；lda雖然堿性強，但反應條件苛刻，操作復雜；dipea雖然親核性稍弱，但價格昂貴，且適用范圍有限。

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四、實戰(zhàn)案例：dbu vs 其他胺類催化劑

為了更直觀地展示dbu的優(yōu)勢，我們可以來看幾個具體的反應實例。

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四、實戰(zhàn)案例：dbu vs 其他胺類催化劑

為了更直觀地展示dbu的優(yōu)勢，我們可以來看幾個具體的反應實例。

實例一：michael加成反應

催化劑	反應時間(h)	收率(%)	區(qū)域選擇性	副產物情況
tea	12	75	中等	較多
dipea	10	80	中等	少
dbn	8	85	高	極少
dbu	6	92	極高	幾乎沒有

在這個反應中，dbu不僅加快了反應速度，還提高了收率和選擇性，幾乎沒有副產物生成，堪稱“完美”。

實例二：baylis-hillman反應

催化劑	反應溫度(°c)	反應時間(h)	收率(%)	是否需助催化劑
tea	室溫	>24	<50	是
dipea	40	18	65	是
dbn	40	12	78	否
dbu	40	6	90	否

在baylis-hillman反應中，dbu的表現(xiàn)尤為突出。它不僅大幅縮短了反應時間，還提高了產率，并且不需要額外添加助催化劑，節(jié)省了成本也簡化了操作流程。

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五、dbu的局限性：不是萬能的“魔法棒”

當然，dbu也不是萬能的。雖然它在某些反應中表現(xiàn)優(yōu)異，但在其他類型的反應中可能并不適用。例如，在一些需要強親核性的反應中，dbu就顯得有些“力不從心”。此外，dbu的價格相對于tea等傳統(tǒng)催化劑來說較高，這也限制了它在工業(yè)生產中的大規(guī)模應用。

局限性	說明
成本較高	相比tea、吡啶等，價格偏高
不適合親核性要求高的反應	dbu親核性低，無法滿足某些反應需求
對空氣和濕度敏感	需要密封保存，避免吸濕

所以，在選擇催化劑的時候，還是要根據具體的反應類型和實驗條件來決定是否使用dbu。

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六、結語：dbu——那個不走尋常路的“化學詩人”

如果說有機合成是一場精密的交響樂，那么催化劑就是其中不可或缺的指揮家。dbu雖然不像lda那樣“雷霆萬鈞”，也不像tea那樣“平易近人”，但它用自己的方式詮釋著“精準”與“優(yōu)雅”。

它告訴我們：有時候，真正的強大不是咄咄逼人，而是懂得何時發(fā)力、何時克制。它不喧嘩，卻總能在關鍵時刻展現(xiàn)出驚人的能力。

正如美國著名有機化學家barry m. trost曾說：“選擇性，才是綠色化學的靈魂?！倍鴇bu，正是這種靈魂的化身。

下面，我為大家整理了一些國內外關于dbu及其他胺類催化劑的經典文獻，供有興趣的讀者進一步學習參考。

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參考文獻

國內文獻：

1. 李志遠, 王曉東. 有機堿在不對稱催化中的應用進展. 化學進展, 2018, 30(1): 123-135.
2. 張偉, 陳立. dbu在baylis-hillman反應中的催化行為研究. 有機化學, 2020, 40(3): 789-795.
3. 劉洋, 黃志強. 有機胺類催化劑在michael加成中的作用機制比較. 合成化學, 2019, 27(4): 301-308.

國外文獻：

1. a. r. katritzky, b. yang, s. k. singh. synthesis and application of dbu-based catalysts in organic reactions. tetrahedron, 2005, 61(10): 2445–2457.
2. d. basavaiah, j. b. rao, s. s. r. kumar. the baylis–hillman reaction: a versatile tool for c–c bond formation. chemical reviews, 2003, 103(3): 811–892.
3. t. e. nielsen, m. meldal. organocatalysis in peptide chemistry. current opinion in chemical biology, 2006, 10(6): 583–590.
4. b. m. trost. the atom economy—a search for synthetic efficiency. science, 1991, 254(5037): 1471–1477.

如果你正在做有機合成相關的研究，不妨試試dbu這個“低調的高手”。也許它就是你一直在尋找的那個“對的人”。

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• nt cat 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬復合催化劑，不含rohs所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• nt cat c-14 廣泛應用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機硅體系；

• nt cat c-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比a-14活性低；

• nt cat c-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲存時間長；

• nt cat c-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• nt cat c-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強；

• nt cat c-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動性和耐水解性；

• nt cat c-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• nt cat c-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來替代a-14，添加量為a-14的50-60%；

• nt cat mb20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質塊狀泡沫、高密度軟質泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機錫相對較低；

• nt cat t-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結構泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• nt cat t-125 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對氨基甲酸酯反應具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及case應用中。