NBS上溴和液溴上溴有什么区别？

说起溴，大家可能最先想到的是那红褐色、带有刺激性气味的液体，也就是我们常说的液溴。它在化学实验中用途广泛，但使用起来需要特别小心。不过，在一些特定的科研和工业领域，我们还会听到另一个词——NBS。那么，NBS上溴和液溴上溴，到底有什么不一样呢？这中间可是有不少学问的。

咱们就从它们各自的“身份”开始说起，然后再深入聊聊它们在“上溴”这个过程中的具体表现和区别。

首先，认识一下它们各自的“身份”：

液溴 (Liquid Bromine, Br₂):
本质： 这是元素溴最常见、最原始的存在形式。它是一种在常温常压下呈液态的非金属单质。
性质： 它是强氧化剂，挥发性很强，蒸气有剧毒，对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈的腐蚀性。颜色是深红褐色，气味刺鼻难闻。
获取： 通常是从海水或盐湖中的溴化物氧化制得。

NBS (NBromosuccinimide, N溴代丁二酰亚胺):
本质： 这是一个有机化合物，化学式是 C₄H₄BrNO₂。它是一个白色至类白色的结晶性固体。
结构： 它的名字“N溴代丁二酰亚胺”已经点明了它的结构——丁二酰亚胺（一个五元环，其中有两个羰基和一个亚胺基）的氮原子上连接了一个溴原子。
性质： NBS 本身相对稳定，便于储存和操作，远比液溴安全。它是一种选择性较强的溴化试剂，在特定的条件下，可以温和地将特定的位置进行溴代。

接下来，重点来了：它们在“上溴”（也就是进行溴代反应）过程中的区别

“上溴”，本质上就是把一个溴原子“挂”到另一个分子上去，改变这个分子的结构和性质。液溴和NBS都能做到这一点，但方式和侧重点完全不同。

1. 反应机理和条件：

液溴上溴：
机理： 液溴通常参与的是亲电加成（比如烯烃、炔烃的溴代）或者自由基取代（比如烷烃的烯丙位/苄位溴代）。
亲电加成： 当遇到含有双键或三键的有机物时，液溴会直接进攻π键，形成碳正离子中间体，然后再被溴离子进攻，实现溴原子的加成。这个过程不需要光照或自由基引发剂，通常在极性溶剂中进行。
自由基取代： 当用于烷烃的溴代时，液溴需要在光照（紫外光）或自由基引发剂（如过氧化物）的作用下，裂解成溴自由基，然后通过链式反应逐步取代烷烃中的氢原子。这个过程选择性相对较低，容易发生多溴代，而且对反应条件要求苛刻，容易产生副反应。
反应剧烈程度： 液溴的反应通常比较剧烈，尤其是在自由基溴代时，可能难以控制。

NBS上溴：
机理： NBS 最擅长的是烯丙位/苄位的自由基取代，并且非常选择性。它还能参与一些亲电溴代，比如给富电子芳环溴代。
烯丙位/苄位自由基取代： 这是NBS最经典的应用。在光照或自由基引发剂（如过氧化苯甲酰 BPO、AIBN）存在下，NBS 缓慢释放出低浓度的溴自由基。这种低浓度的溴自由基能够选择性地进攻与双键相邻（烯丙位）或与苯环相邻（苄位）的碳原子上的氢，形成烯丙基或苄基自由基。这些自由基比其他位置的自由基更稳定，因此反应更倾向于发生在这些位置。同时，NBS 还能作为“缓释剂”，保持反应体系中溴自由基的浓度较低，从而减少了多溴代和副反应的发生。
其他溴代： NBS 也可以在特定催化剂（如路易斯酸）的作用下，对活化的芳香环进行亲电溴代，但它在这方面的能力不如液溴直接，并且选择性也可能有所不同。
反应温和性： NBS 的反应通常更温和、更可控，选择性高，这是它最大的优势。

2. 选择性（Selectivity）：

液溴：
烯烃/炔烃： 倾向于在双键/三键的两端同时加上两个溴原子（1,2二溴代）。
烷烃： 如果没有选择性地引发，它可能攻击烷烃链上任何一个 CH 键，而且容易发生多取代。在自由基条件下，对于具有不同一级、二级、三级氢的烷烃，它的选择性并不总是那么理想，通常三级氢活性最高，但也很容易被二级取代。
芳香环： 对富电子芳香环可以进行亲电取代，但反应条件如果控制不好，也可能发生多溴代。

NBS：
烯丙位/苄位： 这是NBS的“拿手好戏”。它能极其高效且选择性地在烯丙位和苄位上引入一个溴原子，而对烯烃的加成反应则非常少。
其他位置： 对一般的烷烃 CH 键，NBS 的反应活性很低，除非是烯丙位或苄位，否则很难发生取代。

3. 反应产物和副反应：

液溴：
产物： 可能得到加成产物、取代产物，也可能发生氧化、重排等多种副反应。在自由基条件下，容易形成多溴代产物（如二溴、三溴取代）。
副反应： 反应过程中可能伴随较多的副反应，产物分离纯化难度可能增加。

NBS：
产物： 主要得到目标产物，即在烯丙位或苄位上被溴取代的产物，单取代的比例很高。
副反应： 副反应相对较少，主要是一些过量的溴化或对其他官能团的微弱反应，但整体纯度较高。NBS 反应的另一个副产物是丁二酰亚胺，它相对容易与目标产物分离。

4. 操作便利性和安全性：

液溴： 具有极强的腐蚀性和毒性，操作时必须在通风橱中进行，佩戴防护眼镜、手套、防护服，并且要有急救措施。储存也需要特殊容器和条件。
NBS： 是一种固体，相对稳定，储存方便。在实验室操作时，虽然也需要一定的防护措施（避免吸入粉尘，避免接触皮肤），但其危险性远低于液溴，操作更为简便安全。

5. 反应条件和催化剂：

液溴： 亲电加成通常在极性溶剂中进行，自由基反应需要光照或引发剂。
NBS： 自由基溴代通常需要自由基引发剂（如过氧化物、AIBN）或光照，溶剂常选用非极性溶剂（如四氯化碳 CCl₄，虽然现在因其毒性使用较少，但很多经典反应文献仍有记载；也可用苯、二氯甲烷等）。有时为了提高效率，会加入少量的 HBr 或其他酸性物质来“活化”NBS。

总结一下，NBS上溴和液溴上溴的区别，主要体现在以下几个方面：

| 特征 | 液溴 (Br₂) | NBS (NBromosuccinimide) |
| : | : | : |
| 物质形态 | 红褐色液体 | 白色至类白色结晶固体 |
| 安全性 | 剧毒、强腐蚀性、挥发性强，操作危险 | 相对稳定，操作安全，危险性远低于液溴 |
| 选择性 | 较低，易发生多取代，对不同位置 CH 活性差异不显著 | 极高，特别擅长烯丙位/苄位的自由基取代 |
| 反应机理 | 亲电加成、自由基取代 | 自由基取代（烯丙位/苄位）、少量亲电取代 |
| 反应温和性 | 反应常较剧烈，难以控制 | 反应温和，易于控制 |
| 主要应用 | 烯烃/炔烃的加成溴代，一般自由基溴代 | 烯丙位/苄位的选择性自由基溴代 |
| 副产物 | 多溴代物、氧化产物等 | 丁二酰亚胺，以及少量的其他副产物 |
| 操作便利性| 需严格防护，操作复杂 | 方便，防护要求相对较低 |

打个比方来说：

液溴 就像是一把威力巨大的“大锤子”，可以把很多东西都砸碎（溴代），但砸碎的位置和程度很难控制，一不小心就把整个东西都毁了。
NBS 则更像是一把精密的“手术刀”，它能精准地找到目标位置（烯丙位/苄位），然后轻轻一下（低浓度自由基）就完成了“切除”（溴代），而对周围的组织（其他位置）几乎没有影响。

所以，在选择溴代试剂时，科研人员会根据目标分子结构、想要溴代的具体位置以及对产物纯度的要求来决定使用液溴还是NBS。对于需要精准控制、高选择性的反应，NBS无疑是更好的选择。而对于一些需要强氧化性的加成反应，或者对反应条件要求不高的粗犷型溴代，液溴可能就更直接有效了。

谢邀。作为一个刚刚入门的有机合成人，我只用过NBS，液溴暂时没用过。

NBS是粉末状固体，在室温下长期放置会由白色变为浅黄色。它上溴机理根据不同条件可以分为离子机理和自由基机理。我投过用NBS的反应是将苄醇变成苄溴的反应，溶剂为二氯甲烷，体系除了NBS和苄醇底物（苯环有取代）外，还有三苯基膦（白色片状固体），其机理是离子机理，具体机理如下（图丑见谅）：

不过当时投的反应效果不是很好，文献说反应常温搅一天产率较高，但实际上搅了三天产率才50%，可能是二氯甲烷不够干（当时实验室溶剂处理机没二氯甲烷了，迫不得已就用了桶装的），水阻碍了反应的发生。

而烯丙位的溴代则属于自由基机理，此时需要强光照射，机理如下：

理论上，液溴也可以发生上述过程，但是液溴反应活性高，不可避免会和双键发生亲电加成，为了反应选择性，故选用NBS。

至于苯环溴代，由于苯环是大共轭体系，比丙烯稳定很多，虽然NBS在反应机理上和液溴很像，但如前文所述，其反应活性差，可能搞不定苯环上的氢，所以一般苯环溴代多用液溴（三溴化铁或三溴化铝等强Lewis酸作为催化剂）。

虽然NBS是一种强氧化剂，与一些还原剂接触会起火，但是它不像液溴有很强的挥发性、腐蚀性和毒性，因此它比液溴安全。一般亲电溴代反应能用NBS就别用液溴，除非NBS搞不定。

@Sodium Hydride 把NBS的机理说得很清楚了，赞一个

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我用过4个溴化试剂：NBS、二溴海因、吡啶溴鎓盐(PyHBr3)、液溴

液溴是我用的最少的一个，因为实验室保存的液溴一般质量不太好，而且液溴是一个很重的液体，用注射器吸取很容易从针尖上漏一点，直接倒出来的话，上面那层封着的水也会一起出来。每次都要用一个大一点的注射器配长针头从瓶底吸一大管出来，然后再用注射器量取小量的。

NBS和二溴海因都是固体，而且是那种不容易吸潮，很容易称量的固体。NBS用得比较多，做烯基氢的溴代、异丙位和苄位溴代都做过。芳香溴代做过一次，收率还可以，加了一小滴氢溴酸醋酸溶液帮助先生成一部分溴，可以比较好的引发反应。

我个人最喜欢用的是吡啶溴鎓盐，这个东西可以看成是一分子吡啶氢溴酸盐和一分子溴单质形成的复合物，深红色固体，有吸湿性，所以保存得要好一点。不过这个东西最大好处就是，你完全可以把它当成就是一个固体的溴，任何溴发生的反应，都可以用它来替代。而且虽然比NBS难称一点，不过还是比液溴要好称量。

有文献报道过溴酸钠和溴化钠在体系里面in-situ生成溴然后发生溴代的反应，我没有试过。不晓得情况如何