NBS (N-溴代丁二酰亚胺) (CAS 128-08-5) — 性质与应用完整指南

📅 2026-06-22🗃 chemical-reagent⏲ 10 分钟阅读✎ 科弘生物编辑团队

NBS (N-溴代琥珀酰亚胺) (CAS 128-08-5) — 性质与应用完整指南

类别: 溴化试剂 | 分子式: C4H4BrNO2 | 分子量: 177.98 g/mol

文章类型: 产品简介

目标关键词: CAS 128-08-5, NBS, N-溴代琥珀酰亚胺, 沃尔-齐格勒溴化反应

字数: ~2100

最后更新: 2026-06-20

作者: CoreyChem 技术团队

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什么是 NBS？

NBS (CAS 128-08-5)，即 N-溴代琥珀酰亚胺，是一种溴化试剂，分子式为 C4H4BrNO2，分子量为 177.98 g/mol。[SRC-001] 它是一种白色结晶固体，可作为低稳态溴 (Br2) 的便捷来源，用于自由基烯丙基/苄基溴化反应，也可作为活化芳烃和烯烃的直接亲电溴化试剂。[SRC-004]

与元素溴 (Br2)（一种腐蚀性液体，会产生大量 HBr）不同，NBS 是一种稳定、易于处理的固体，能以受控方式释放溴。这使其成为大多数实验室溴化反应的首选试剂。[SRC-004]

物理和化学性质

性质	数值	来源
CAS 号	128-08-5	[SRC-001]
分子式	C4H4BrNO2	[SRC-001]
分子量	177.98 g/mol	[SRC-001]
IUPAC 名称	1-溴吡咯烷-2,5-二酮	[SRC-001]
XLogP	-0.1	[SRC-001]
精确质量	176.9425	[SRC-001]
TPSA	37.4 A^2	[SRC-001]
复杂度	129	[SRC-001]
氢键供体	0	[SRC-001]
氢键受体	2	[SRC-001]
可旋转键	0	[SRC-001]
熔点	173-175 摄氏度 (分解)	[SRC-002]
溶解性	微溶于水；溶于DMF、乙腈	[SRC-002]
外观	白色结晶固体	[SRC-002]

作用原理

沃尔-齐格勒烯丙基和苄基溴化反应 (自由基机理)

NBS 通过由自由基源（AIBN、过氧化苯甲酰或光）引发的 自由基链式机理 进行选择性烯丙基和苄基溴化反应。[SRC-004]

引发: AIBN 热分解生成氰基异丙基自由基，该自由基从 NBS 上夺取一个溴原子，生成琥珀酰亚胺自由基和 Br*。

链增长:

Br* 从底物上夺取一个烯丙基或苄基氢，形成烯丙基/苄基自由基和 HBr。

HBr 与 NBS 反应生成 Br2 和琥珀酰亚胺。

烯丙基/苄基自由基与 Br2 反应形成溴化产物并再生 Br*。

为什么 NBS 具有选择性？ NBS 在反应混合物中维持非常低的稳态 Br2 浓度。[SRC-004] 选择性的关键在于 Br* 优先夺取最弱的 C-H 键。烯丙基和苄基 C-H 键（键解离能 ~85-90 kcal/mol）明显弱于烷烃 C-H 键（键解离能 ~98-100 kcal/mol）。低 Br2 浓度可防止与烯烃发生竞争性的亲电加成反应，而高 Br2 浓度下会发生该反应。

选择性顺序: 苄基 > 烯丙基 > 叔碳 > 仲碳 > 伯碳 C-H。[SRC-004]

活化芳烃的亲电溴化反应

在极性溶剂（DMF、乙腈或硅胶负载）中，NBS 作为 亲电溴源 用于富电子芳烃的溴化反应。[SRC-004] 其机理包括：(1) N-Br 键被芳烃 pi 体系极化；(2) 形成 sigma 络合物（Wheland 中间体）；(3) 去质子化恢复芳香性并释放副产物琥珀酰亚胺。

区域选择性遵循标准亲电芳香取代规则：邻对位定位且活化的取代基（NH2、OH、OR、烷基）将溴化导向邻位和对位。[SRC-004]

溴醇的形成

在含水 DMSO 或 THF/H2O 中，NBS 原位生成 Br2，Br2 通过 溴鎓离子中间体 加成到烯烃上。[SRC-005] 水（或其他亲核试剂）从背面捕获溴鎓离子，生成具有马氏区域选择性的反式溴醇。这在机理上与自由基溴化反应不同——它是一种亲电加成反应，需要极性质子条件。

关键应用

沃尔-齐格勒烯丙基和苄基溴化反应: NBS 是自由基烯丙基和苄基溴化反应的标准试剂。NBS + AIBN 或过氧化苯甲酰（自由基引发剂）在 CCl4 或 CH2Cl2 中回流。选择性：苄基 > 烯丙基 > 叔碳 > 仲碳 > 伯碳 C-H。原位生成的低稳态 Br2 浓度可防止与烯烃发生竞争性的亲电加成反应。[SRC-004]

活化芳烃的亲电溴化反应: NBS 在极性溶剂（DMF、乙腈或硅胶负载）中，以高区域选择性在富电子位置溴化活化芳烃（苯胺、苯酚、杂环化合物）。NBS/SiO2（无溶剂研磨）为 CCl4 中的 Br2 方法提供了一种更绿色的替代方案。[SRC-004]

溴醇和溴醚化反应: NBS/H2O 通过水捕获溴鎓离子将烯烃转化为溴醇。NBS/ROH（醇作为溶剂+亲核试剂）一步生成 beta-溴醚。这些温和条件能够对天然产物和候选药物中存在的复杂烯烃进行后期官能团化。[SRC-005]

氧化和脱保护试剂: NBS 在温和条件下选择性地将仲醇氧化为酮，硫醇氧化为二硫化物，硫醚氧化为亚砜。NBS 脱除二硫缩醛和硫代糖苷的保护，分别再生母体羰基和半缩醛。这些正交转化在多步合成中很有价值。[SRC-005]

代表性实验方案

应用: 沃尔-齐格勒烯丙基溴化反应

典型规模: 5 mmol

试剂:

含烯丙基 C-H 的烯烃: 1.0 当量 (5 mmol)
NBS: 1.1 当量 (5.5 mmol, 0.98 g)
AIBN: 0.05 当量 (0.25 mmol, 0.041 g)
溶剂: CCl4 (25 mL) 或 CH2Cl2 (25 mL)

步骤:

在配备搅拌棒和回流冷凝管的 50 mL 圆底烧瓶中，将烯烃 (5 mmol)、NBS (0.98 g, 5.5 mmol) 和 AIBN (0.041 g, 0.25 mmol) 溶于 CCl4 或 CH2Cl2 (25 mL) 中。

通过向溶液中鼓入 N2 5 分钟进行脱气，或进行三次冷冻-抽真空-解冻循环。

搅拌下加热至回流（CCl4: 77 摄氏度；CH2Cl2: 40 摄氏度，AIBN 用量增至 0.1 当量）。

通过 TLC（己烷/乙酸乙酯 9:1）监测。当 NBS 白色固体已消耗完（溶液变澄清/无色）并出现新的产物点时，反应完成。

典型反应时间: 1-3 小时。

冷却至室温，通过硅藻土过滤以除去副产物琥珀酰亚胺。

用饱和 Na2S2O3 (10 mL) 洗涤滤液以除去残留溴，然后用盐水 (10 mL) 洗涤。

用 Na2SO4 干燥，过滤，减压浓缩。

通过快速色谱法纯化（SiO2，己烷 -> 己烷/乙酸乙酯 19:1）。

预期产率: 60-85%。

故障排除:

竞争性烯烃二溴化反应: 这表明 Br2 浓度过高。确保彻底脱气（氧气会抑制自由基链）。使用 CCl4 代替 CH2Cl2 以获得更好的选择性。分批加入 NBS，而不是一次性加入。
过度溴化（多个烯丙基位置）: 仅使用 1.0 当量 NBS。对于多溴化，降低温度（室温下用阳光引发代替回流）可以提高单溴选择性。
转化率低: 将 AIBN 增加到 0.1 当量。对于 CH2Cl2，将反应时间延长至 4-6 小时，或在 40 摄氏度下使用 2,2'-偶氮二异丁腈。
琥珀酰亚胺与产物共洗脱: 在色谱分离前，用水彻底洗涤有机层（琥珀酰亚胺是水溶性的）。

处理和储存

GHS 危险性: H272(38.7%): 可能加剧火势；氧化剂；H290(38.7%): 可能对金属有腐蚀性；H302(55.8%): 吞咽有害；H314(35.2%): 造成严重皮肤灼伤和眼损伤；H315(46.2%): 造成皮肤刺激；H317(21.6%): 可能引起皮肤过敏反应；H319(65.3%): 造成严重眼刺激；H335(26.6%): 可能引起呼吸道刺激；H341(15.1%): 怀疑导致遗传缺陷；H400(43.2%): 对水生生物毒性极大 [SRC-006]
信号词: 危险
象形图: GHS03 (火焰在圆环上), GHS05 (腐蚀), GHS07 (感叹号), GHS09 (环境)
储存: 在 2-8 摄氏度下密闭储存。远离可燃材料、还原剂和强碱。防潮避光。[SRC-002]
个人防护装备: 丁腈手套、带侧护罩的安全护目镜、实验服、闭趾鞋。在通风良好的通风橱中操作。[SRC-002]

关键安全说明: ECHA C&L 数据显示 H272(38.7%) — NBS 是一种氧化剂，可加剧火势。[SRC-006] 它还显示 H314(35.2%)（严重皮肤灼伤）和 H400(43.2%)（对水生生物毒性极大）。原始文章忽略了 H272 和 H400，并且因未列出 H314 而低估了危险性。NBS 不仅仅是皮肤致敏剂；它是一种氧化剂和腐蚀性物质。

在处理前，请务必查阅供应商提供的安全数据表 (SDS)。

法规与合规

化学品名录: NBS (CAS 128-08-5) 已列入主要化学品名录，包括 TSCA（美国）、EINECS（欧盟）、ENCS（日本）、IECSC（中国）、KECL（韩国）和 AICS（澳大利亚）。[SRC-002]

出口管制: NBS 是一种标准研究化学品。但是，作为一种溴化试剂，请确认您的目的地国家没有适用的特定出口管制法规。[SRC-002]

常见问题解答

为什么 NBS 选择性地溴化烯丙基位置，而不是在双键上加成？

NBS 通过平衡反应 NBS + HBr <-> 琥珀酰亚胺 + Br2 维持非常 低的稳态 Br2 浓度。[SRC-004] 在低 Br2 浓度下，自由基链（Br* 夺取烯丙基 H）胜过烯烃上的亲电加成反应。如果您直接使用高浓度的元素 Br2，则烯烃加成（生成二溴化物）将占主导地位。这是沃尔-齐格勒反应的关键见解。

我可以在没有自由基引发剂的情况下使用 NBS 吗？

对于 自由基溴化反应，需要引发剂（AIBN、过氧化苯甲酰）或光来生成初始的 Br* 自由基。[SRC-004] 对于活化芳烃的 亲电溴化反应，不需要引发剂——富电子芳烃直接攻击极化的 N-Br 键。对于 溴醇的形成，也不需要引发剂；NBS 在含水极性溶剂中原位生成 Br2。

为什么我的 NBS 反应生成二溴化物而不是烯丙基溴化物？

三个常见原因：(1) 氧气污染 — O2 会淬灭自由基并可能改变机理；务必彻底脱气；(2) NBS 过量 — 精确使用 1.0-1.1 当量；过量的 NBS 会提高 Br2 浓度；(3) 溶剂错误 — 极性质子溶剂（甲醇、水）有利于亲电加成；使用 CCl4 或 CH2Cl2 进行自由基反应。[SRC-004]

NBS 比元素溴更安全吗？

是的，安全得多。 NBS 是一种稳定的结晶固体，蒸气压远低于液态 Br2。[SRC-005] 然而，NBS 仍然具有危险性：它是一种氧化剂 (H272)、腐蚀性物质 (H314)，并且对水生生物有害 (H400)。[SRC-006] 使用适当的个人防护装备进行处理，切勿将 NBS 废液倒入下水道。

NBS 在硅胶上（无溶剂溴化）有什么优势？

吸附在硅胶上的 NBS 能够实现活化芳烃的 无溶剂亲电溴化反应。[SRC-004] 在室温下将芳烃底物与 NBS/SiO2 一起研磨，无需溶剂废物即可得到选择性单溴化产物。这是传统 Br2/CCl4 方法的绿色化学替代方案。对于苯胺和苯酚，产率通常为 70-90%。

NBS 能溴化未活化的烷烃吗？

不能。沃尔-齐格勒反应需要 弱化的 C-H 键（烯丙基或苄基，键解离能 ~85-90 kcal/mol）。[SRC-004] 未活化的烷烃 C-H 键（键解离能 ~98-100 kcal/mol）对于选择性的 Br* 夺取来说太强了。对于未活化的 C-H 溴化，需要更强的条件（例如，在高温下用 Br2/hv 进行自由基溴化，这会产生混合物）。

购买渠道

NBS (CAS 128-08-5) 目前未列在 CoreyChem 目录中。请联系 sales@coreychem.com 获取采购协助。[SRC-003]

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