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苯并三唑是由一個(gè)苯環(huán)與一個(gè)1,2,3-三唑環(huán)稠合而成的雙環(huán)含氮雜環(huán)化合物。
苯并三唑?yàn)榘咨綔\粉色針狀結(jié)晶粉末。微溶于冷水,溶于熱水、甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、苯、甲苯、氯仿及二甲基甲酰胺。露置于空氣中時(shí)逐漸氧化變紅。在真空中蒸餾能發(fā)生爆炸。
與1,2,3-三唑相似,苯并三唑也有三個(gè)互變異構(gòu)體,即兩個(gè)1H-構(gòu)型和一個(gè)2H-構(gòu)型。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和量子化學(xué)結(jié)果顯示在溶液和固態(tài)中苯并三唑的上述平衡幾乎完全移向 1H-一側(cè),即 1H-異構(gòu)體是更為穩(wěn)定的異構(gòu)體。但光激發(fā)三線態(tài)中苯并三唑的 2H-型更為穩(wěn)定。
雖然 2H-苯并三唑有一個(gè)鄰位醌式結(jié)構(gòu),但其 2 位被取代后 π 電子離域程度仍然很大,這與 2-甲基吲唑相同。
1H-苯并三唑是白色結(jié)晶粉末,在真空中重復(fù)升華純化后得到的晶體測(cè)得熔點(diǎn)為100.5°C。單斜晶系。53.4~71.7°C 之間的蒸氣壓在 0.000695~0.0048 Torr 之間,可以用如下公式來(lái)描述:
25°C 時(shí)升華焓 ΔsubH = 98.15 kJ/mol,63.4°C 時(shí) ΔsubH = 96.30 kJ/mol。
本品在熔點(diǎn)以上劇烈放熱分解,故不應(yīng)蒸餾。240°C 時(shí)苯并三唑的分解反應(yīng)放熱 ?1590 kJ/kg。曾有一噸苯并三唑樣品在 160°C 和 2.5 mbar 條件下蒸餾時(shí)發(fā)生爆炸性分解的記錄。
苯并三唑既有酸性也有堿性,其堿性極弱,但其 NH 的酸性比吲唑、苯并咪唑或1,2,3-三唑強(qiáng)。稠合的苯環(huán)使共軛堿更加穩(wěn)定。pKa1= 0.42,pKa2= 8.27。
苯并三唑可與許多金屬形成配合物,通常作為橋連配體,以 N-1 和 N-3 為配位原子。
苯并三唑烷基化生成 1-烷基化和 2-烷基化產(chǎn)物的混合物,產(chǎn)物比例取決于烷基化試劑。酰化和磺化反應(yīng)發(fā)生在 1-位氮上。親電取代反應(yīng)只發(fā)生在苯環(huán)上。
Graebe-Ullmann反應(yīng):1-苯基苯并三唑的去重氮化反應(yīng)形成咔唑,反應(yīng)經(jīng)雙自由基中間體,產(chǎn)率幾乎定量。
將鄰苯二胺在乙酸中用亞硝酸鈉經(jīng)重氮化環(huán)合是制取苯并三唑環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)方法。
也可由鄰硝基苯肼和苯并咪唑酮合成。
苯并三唑是一種有用的防蝕劑,尤其是銅的防蝕劑,它可與銅形成一層不溶性的苯并三唑銅(Ⅰ)。對(duì)鋁、鑄鐵、鋼、鎳、鋅等金屬材料也有同樣的防蝕效果,可加入到汽車(chē)引擎的防凍劑、研磨和切削的潤(rùn)滑油以及銅及銅合金的清洗液中,達(dá)到防止腐蝕,提高緩蝕效果的目的。
苯并三唑和5-氯苯并三唑、6-硝基苯并三唑都是感光材料中有效的防灰霧劑及穩(wěn)定劑,廣泛應(yīng)用于照相紙乳劑和顯影液中。
苯并三唑類屬于紫外線吸收劑,是光穩(wěn)定劑中最主要的一類,常見(jiàn)的有2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑(UV-P)、2-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑(UV-326)、2-(2'-羥基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑(UV-327)等,目前用于聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹(shù)脂、聚酯、聚酰胺、纖維素酯等塑料中用作防老化劑,也用作防曬劑。
苯并三唑及其衍生物也可用于有機(jī)合成。1-羥基苯并三唑是多肽合成中的羧基活化試劑,在DCC合成肽時(shí)用作輔助試劑。1-氯苯并三唑可用作氯化試劑,它可向底物轉(zhuǎn)移一個(gè) Cl+,也可用作氧化劑,將伯醇和仲醇氧化為醛酮。