Реактив Бёрджесса(также известный как дегидратор Берджесса) — широко используемый реагент для дегидратации в органической химии, в основном используемый для преобразования амидов в нитрилы. Это преобразование очень важно в органическом синтезе, поскольку нитрил представляет собой функциональную группу, имеющую множество применений в органической химии.
(Ссылка на продукт: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/burgess-reagent-synthesis-cas-29684-56-8.html)
Подробные этапы синтеза реагента Берджесса следующие:
1. Подготовьте реагенты и растворители: метанол безводный, бензол безводный, P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5 и другие дегидратирующие средства.
2. Смешайте амид с соответствующим количеством дегидратирующего агента, обычно смешивая амид с соответствующим количеством P2O5 и равномерно перемешивая.
3. Нагрейте смесь до подходящей температуры, обычно 100-150 градусов, чтобы ускорить реакцию дегидратации.
4. В процессе нагревания влага и другие летучие вещества из реакционного раствора постепенно испаряются, и реакция продолжается до тех пор, пока он не высохнет.
5. После завершения реакции охладите реакционный раствор до комнатной температуры, а затем проведите вакуумную перегонку для дальнейшего удаления остаточных дегидратирующих агентов и других летучих веществ.
6. Соберите дистиллят, полученный при перегонке, обычно нитрил, и очистите его с помощью таких операций, как перекристаллизация или экстракция, для получения нитрила высокой чистоты.
Ниже приводится химическое уравнение для первого метода:
Амиды реагируют с дегидратирующими агентами с образованием нитрилов:
RCONH2 → RCN+H2O
Среди них R представляет собой углеводородную группу.
Нагревание способствует протеканию реакции:
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
Вакуумная перегонка для удаления остаточных дегидраторов и других летучих веществ:
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
Рафинированный нитрил:
RCN+H2O → RCONH2
Среди них R представляет собой углеводородную группу.
Второй метод: используйте P2O5 в качестве обезвоживающего агента.
Помимо использования P2O5 в качестве дегидратирующего агента, существует несколько других методов синтеза реагентов Бёрджесса. Ниже приведен один из широко используемых методов, в котором в качестве дегидратирующего агента используется метансульфонилхлорид (CH3SO2Cl).
Химическое уравнение
Амид реагирует с P2O5:
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
Нагревание и обезвоживание:
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
Среди них R представляет собой углеводородную группу.
В этой реакции P2O5 реагирует с амидом, превращая его в соответствующий фосфорамид. Затем фосфорамид нагревают для удаления влаги и образования нитрила. В этом процессе P2O5 сам по себе является одновременно реагентом и дегидратирующим агентом.
Этапы синтеза:
1. Добавьте необходимое количество амида в сухую колбу, а затем разбавьте его до соответствующей концентрации безводным растворителем.
Добавление метансульфонилхлорида
2. К раствору, содержащему амид, добавить рассчитанное количество метансульфонилхлорида. Будьте внимательны и следите за тем, чтобы метансульфонилхлорид был безводным, иначе потребуется предварительная обработка для удаления из него влаги.
Реакция нагрева
3. Нагрейте смесь до соответствующей температуры, обычно между комнатной и средней температурой (25-60 градусов). Эта температура зависит от конкретного амида и требуемого времени реакции. Продолжайте нагревать, пока вся вода не будет удалена. Во время этого процесса будет генерироваться небольшое количество водяного пара, поэтому для сбора этого пара необходим эффективный конденсатор.
4. Последующая обработка и разделение продукта. После того, как вся вода удалена, охладите смесь до комнатной температуры. Благодаря летучести образующегося нитрила его можно отделить от остальных продуктов простой вакуумной перегонкой. Соберите эту фракцию, которая должна содержать образовавшийся нитрил.
5. Очистка продукта. Полученный нитрил может потребовать дальнейшей очистки для удаления остаточных примесей. Этого можно достичь путем перекристаллизации или очистки соответствующими адсорбентами.
6. Утилизация отходов. Использованный метансульфонилхлорид является опасным отходом, который нельзя сбрасывать напрямую в окружающую среду. Его следует хранить в соответствующих контейнерах и передавать для утилизации профессиональной компании по утилизации отходов.
7. Запись и сбор данных. На протяжении всего процесса синтеза необходимо фиксировать все этапы и данные, такие как температура реакции, время реакции, количество сырья и продуктов и т. д., для последующего анализа и возможных улучшений.
Третий метод: используйте трифторуксусный ангидрид (ТФАА) – триэтиламин в качестве дегидратирующего агента.
Помимо использования P2O5 и метансульфонилхлорида в качестве дегидратирующих агентов, существует несколько других методов синтеза реагентов Бёрджесса. Ниже приводится один из широко используемых методов, в котором в качестве дегидратирующего агента используется трифторуксусный ангидрид (ТФАА) – триэтиламин.
Химическое уравнение
Амид реагирует с трифторуксусным ангидридом:
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
Обработка триэтиламином:
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+(C2H5) 3N-H++C4F6O3-
Разделение продукта:
RCONH-CN дистилляционное разделение
Среди них R представляет собой алкильную группу, TFAA представляет собой трифторуксусный ангидрид и (C2H5)3N представляет собой триэтиламин.
В этой реакции трифторуксусный ангидрид сначала реагирует с амидом, превращая его в соответствующий трифторуксусный амид. Затем триэтиламин реагирует с трифторацетамидом, превращая его в нитрил. Наконец, образовавшийся нитрил отделяют от реакционной смеси перегонкой.
Этапы синтеза:
1. Добавьте необходимое количество амида в сухую колбу, а затем разбавьте его до соответствующей концентрации безводным растворителем.
Добавьте трифторуксусный ангидрид и триэтиламин.
2. К раствору, содержащему амид, последовательно добавить рассчитанное количество трифторуксусного ангидрида и триэтиламина. Убедитесь, что все реагенты безводные, в противном случае потребуется предварительная обработка для удаления из них влаги.
3. Реакция нагрева. Нагрейте смесь при соответствующей температуре, обычно между комнатной и средней температурой (25-60 градусов). Эта температура зависит от конкретного амида и требуемого времени реакции. Продолжайте нагревать, пока вся вода не будет удалена. В этом процессе образуется большое количество летучих веществ, поэтому для сбора этих паров необходим эффективный конденсатор.
4. После обработки и разделения продуктов, когда вся вода будет удалена, смесь охладить до комнатной температуры. Благодаря летучести образующегося нитрила его можно отделить от остальных продуктов простой вакуумной перегонкой. Соберите эту фракцию, которая должна содержать образовавшийся нитрил.
5. Очистка продукта может потребовать дальнейшей очистки для удаления остаточных примесей из полученного нитрила. Этого можно достичь путем перекристаллизации или очистки соответствующими адсорбентами.
6. Обработка отходов, использованный трифторуксусный ангидрид, триэтиламин и образовавшиеся нитрилы являются опасными отходами и не могут быть напрямую сброшены в окружающую среду. Его следует хранить в соответствующих контейнерах и передавать для утилизации профессиональной компании по утилизации отходов.
7. Регистрация и сбор данных. На протяжении всего процесса синтеза необходимо фиксировать все этапы и данные, такие как температура реакции, время реакции, количество сырья и продуктов и т. д., для последующего анализа и возможного улучшения.
8. Проверка и контроль качества. После завершения синтеза следует использовать соответствующие аналитические методы (такие как масс-спектрометрия, ядерный магнитный резонанс, инфракрасная спектроскопия и т. д.) для проверки чистоты и структуры продукта. Если возможно, следует также провести сравнения с известными стандартами.