摘要:
通过对各种简单的硅烷(如Et3SiH和Ph3SiH)促进硅烷自由基链还原烷基卤化物的机制进行了详细研究。在60 °C的环己烷中,使用Et3SiH对1-溴辛烷和1-氯辛烷进行的硫醇催化还原的动力学研究与以下机制一致:硫基自由基从硅烷中可逆地抽取氢,随后由产生的三乙基硅基自由基从辛烷卤化物中抽取卤素,最后由硫醇熄灭生成的辛烷自由基,从而生成辛烷。根据该机制,从Et3SiH中被合适的Adamantane-1-硫基自由基抽取氢的速率常数(kXSH)和反向氢转移的速率常数(kSiH)分别在60 °C下确定为3.2 × 10^4 M⁻¹ s⁻¹和5.2 × 10^7 M⁻¹ s⁻¹。因此,平衡常数kXSH/kSiH在60 °C下为6.2 × 10⁻⁴,并对应于ΔrH ≈ ΔrG = +20.4 kJ mol⁻¹,意味着硅烷中的Si–H键比烷基硫醇中的S–H键强约20 kJ mol⁻¹。发现硅硫醇(ButO)3SiSH是一种比1-AdSH更有效的催化剂,因为kXSH更大(1.3 × 10⁵ M⁻¹ s⁻¹),而kSiH非常相似(5.1 × 10⁷ M⁻¹ s⁻¹)。因此在60 °C下,kXSH/kSiH的值为2.6 × 10⁻³,这意味着该硅硫醇中的S–H键比1-AdSH中的强约4 kJ mol⁻¹。提议的烷基卤化物还原机制得到了硫醇催化的H/D交换(在R3SiH/D与XSH/D之间)以及硫醇催化的(S)-ButMePhSiH的消旋化的动力学研究的强有力支持,这些自由基链过程进一步确认了从辛烷溴化物还原得出的kXSH的数值。本研究中确定的ΔrH值表明,在环己烷溶剂中,烷基硫基自由基从Et3SiH中抽取氢的反应比目前流行实验气相解离焓(针对Et3Si–H和MeS–H键)暗示的要低约11 kJ mol⁻¹。