Burgessovo činidlo(také známý jako Burgessův dehydrator) je běžně používané dehydratační činidlo v organické chemii, používané hlavně k přeměně amidů na nitrily. Tato transformace je velmi důležitá v organické syntéze, protože nitril je funkční skupina s mnohonásobným využitím v organické chemii.
(Odkaz na produkt: https://www.bloomtechz.com/syntetické-chemické/burgess-reagencie-synthesis-cas-29684-56-8}.html)
Podrobné kroky pro syntézu Burgessova činidla jsou následující:
1. Připravte si činidla a rozpouštědla: bezvodý methanol, bezvodý benzen, P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5 a další dehydratační činidla.
2. Smíchejte amid s vhodným množstvím dehydratačního činidla, obvykle smícháním amidu s vhodným množstvím P2O5 a rovnoměrným mícháním.
3. Zahřejte směs na vhodnou teplotu, obvykle 100-150 stupňů, abyste podpořili dehydratační reakci.
4. Během procesu zahřívání se z reakčního roztoku postupně odpařuje vlhkost a další těkavé látky a reakce pokračuje až do vyschnutí.
5. Po dokončení reakce ochlaďte reakční roztok na teplotu místnosti a poté proveďte vakuovou destilaci k dalšímu odstranění zbytkových dehydratačních činidel a dalších těkavých látek.
6. Sbírejte destilát získaný destilací, obvykle nitril, a rafinujte jej operacemi, jako je rekrystalizace nebo extrakce, abyste získali vysoce čistý nitril.
Následuje chemická rovnice pro první metodu:
Amidy reagují s dehydratačními činidly za vzniku nitrilů:
RCONH2 -> RCN+H20
Mezi nimi R představuje uhlovodíkovou skupinu.
Zahřívání podporuje průběh reakce:
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
Vakuová destilace k odstranění zbytkových dehydratačních činidel a jiných těkavých látek:
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
Rafinovaný nitril:
RCN+H2O → RCONH2
Mezi nimi R představuje uhlovodíkovou skupinu.
Druhý způsob: Použijte P2O5 jako dehydratační činidlo
Kromě použití P2O5 jako dehydratačního činidla existuje několik dalších metod pro syntézu Burgessových činidel. Následuje jedna z běžně používaných metod, která využívá methansulfonylchlorid (CH3SO2Cl) jako dehydratační činidlo.
Chemická rovnice
Amid reaguje s P2O5:
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
Zahřívání a dehydratace:
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
Mezi nimi R představuje uhlovodíkovou skupinu.
Při této reakci P2O5 reaguje s amidem a převádí jej na odpovídající fosforamid. Poté se fosforamid zahřeje, aby se odstranila vlhkost a vytvořil se nitril. V tomto procesu je P2O5 sám jak reaktantem, tak dehydratačním činidlem.
Kroky syntézy:
1. Přidejte vhodné množství amidu do suché baňky a poté jej zřeďte na vhodnou koncentraci bezvodým rozpouštědlem.
Přidání methansulfonylchloridu
2. Přidejte vypočítaný methansulfonylchlorid k roztoku obsahujícímu amid. Dávejte pozor, abyste zajistili, že methansulfonylchlorid je bezvodý, jinak je nutná předúprava k odstranění vlhkosti z něj.
Zahřívací reakce
3. Směs zahřejte na vhodnou teplotu, obvykle mezi pokojovou teplotou a střední teplotou (25-60 stupeň ). Tato teplota závisí na konkrétním amidu a požadované reakční době. Pokračujte v zahřívání, dokud neodstraníte veškerou vodu. Během tohoto procesu se vytvoří malé množství vodní páry, takže je zapotřebí účinný kondenzátor pro shromažďování této páry.
4. Následná úprava a separace produktu. Po odstranění veškeré vody směs ochlaďte na pokojovou teplotu. Vzhledem k těkavosti generovaného nitrilu jej lze oddělit od zbývajících produktů jednoduchou vakuovou destilací. Sbírejte tuto frakci, která by měla obsahovat vytvořený nitril.
5. Čištění produktu. Získaný nitril může vyžadovat další čištění k odstranění jakýchkoli zbytkových nečistot. Toho lze dosáhnout rekrystalizací nebo rafinací vhodnými adsorbenty.
6. Likvidace odpadu. Použitý methansulfonylchlorid je nebezpečný odpad, který nelze přímo vypouštět do životního prostředí. Měl by být skladován ve vhodných nádobách a předán k likvidaci odborné firmě na likvidaci odpadu.
7. Záznam a sběr dat. Během celého procesu syntézy by měly být zaznamenávány všechny kroky a údaje, jako je reakční teplota, reakční doba, množství surovin a produktů atd., pro následnou analýzu a možná vylepšení.
Třetí způsob: Jako dehydratační činidlo použijte anhydrid kyseliny trifluoroctové (TFAA) - triethylamin
Kromě použití P2O5 a methansulfonylchloridu jako dehydratačních činidel existuje několik dalších metod pro syntézu Burgessových činidel. Následuje jedna z běžně používaných metod, která využívá anhydrid kyseliny trifluoroctové (TFAA) – triethylamin jako dehydratační činidlo.
Chemická rovnice
Amid reaguje s anhydridem kyseliny trifluoroctové:
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
Ošetření triethylaminem:
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+(C2H5) 3N-H++C4F6O3-
Oddělení produktu:
Destilační separace RCONH-CN
Mezi nimi R znamená alkylovou skupinu, TFAA znamená anhydrid kyseliny trifluoroctové a (C2H5)3N znamená triethylamin.
Při této reakci anhydrid kyseliny trifluoroctové nejprve reaguje s amidem, aby se přeměnil na odpovídající amid kyseliny trifluoroctové. Poté triethylamin reaguje s trifluoracetamidem, aby se přeměnil na nitril. Nakonec se vytvořený nitril oddělí z reakční směsi destilací.
Kroky syntézy:
1. Přidejte vhodné množství amidu do suché baňky a poté jej zřeďte na vhodnou koncentraci bezvodým rozpouštědlem.
Přidá se anhydrid kyseliny trifluoroctové a triethylamin
2. Vypočtený anhydrid kyseliny trifluoroctové a triethylamin se postupně přidají k roztoku obsahujícímu amid. Ujistěte se, že jsou všechna činidla bezvodá, jinak je nutná předúprava k odstranění vlhkosti z nich.
3. Zahřívací reakce. Směs zahřejte na vhodnou teplotu, obvykle mezi pokojovou teplotou a střední teplotou (25-60 stupeň ). Tato teplota závisí na konkrétním amidu a požadované reakční době. Pokračujte v zahřívání, dokud neodstraníte veškerou vodu. Tento proces bude generovat velké množství těkavých látek, takže je zapotřebí účinný kondenzátor pro shromažďování těchto par.
4. Po ošetření a oddělení produktu, když je odstraněna veškerá voda, směs ochlaďte na pokojovou teplotu. Vzhledem k těkavosti generovaného nitrilu jej lze oddělit od zbývajících produktů jednoduchou vakuovou destilací. Sbírejte tuto frakci, která by měla obsahovat vytvořený nitril.
5. Čištění produktu může vyžadovat další čištění, aby se odstranily jakékoli zbytkové nečistoty ze získaného nitrilu. Toho lze dosáhnout rekrystalizací nebo rafinací vhodnými adsorbenty.
6. Zpracování odpadu, použitý anhydrid kyseliny trifluoroctové, triethylamin a vzniklé nitrily jsou nebezpečným odpadem a nelze je přímo vypouštět do životního prostředí. Měl by být skladován ve vhodných nádobách a předán k likvidaci odborné firmě na likvidaci odpadu.
7. Záznam a sběr dat: Během celého procesu syntézy by měly být zaznamenávány všechny kroky a data, jako je reakční teplota, reakční doba, množství surovin a produktů atd., pro následnou analýzu a případné zlepšení.
8. Verifikace a kontrola kvality: Po dokončení syntézy by měly být použity vhodné analytické metody (jako je hmotnostní spektrometrie, nukleární magnetická rezonance, infračervená spektroskopie atd.) k ověření čistoty a struktury produktu. Pokud je to možné, měla by být provedena také srovnání se známými standardy.