Kyanoborohydrid sodnýje organická sloučenina, kterou lze použít k redukci acylových sloučenin a dalších organických sloučenin, takže je jedním z běžně používaných redukčních činidel v organické syntéze. Následují dva běžné způsoby syntézy kyanoborohydridu sodného:
1. Reakce kyanidu sodného a borohydridu sodného
Kyanid sodný a borohydrid sodný se nejprve smísí a nechají reagovat při teplotě místnosti. Kyanoborohydrid sodný a vodík vznikají během reakce:
NaCN plus NaBH4→ NaBH3CN plus H2
Po reakci lze výsledný kyanoborohydrid sodný získat filtrací a sušením ve vakuu za získání čistého produktu.
Podrobné kroky reakce jsou následující:
(1) V suchém prostředí smíchejte kyanid sodný a borohydrid sodný v molárním poměru 1:1 a přidejte směs do suchého bezvodého methanolu.
(2) Přidejte methanolovou směs do reaktoru a za míchání zahřívejte na reakční teplotu. Obvykle je reakční teplota 0-5 stupňů, kterou lze regulovat pomocí ledové soli.
(3) K reakční směsi se pomalu přikape vhodné množství vody, aby se reakce podpořila. Během reakce se methanol rozkládá na formaldehyd a plynný vodík, zatímco kyanid sodný a borohydrid sodný reagují za vzniku NaBH3CN.
(4) Po dokončení reakce se reakční směs zfiltruje, aby se odstranila zbytková pevná látka, a poté se produkt promyje vodou nebo methanolem.
2. Reakce kyanidu sodného a chloridu boritého
Kyanid sodný a chlorid boritý se nejprve smísí a nechají reagovat při teplotě místnosti. Reakce produkuje kyanid a vodík a tvoří meziprodukt trichlorid sodný borokyanid (NaCN·BCl3). Poté byla přidána kyselina sírová, meziprodukt byl hydrolyzován a sušen ve vakuu za vzniku kyanoborohydridu sodného:
NaCN plus BCI3→ NaCN BCI3
NaCN BCI3plus H2O plus H2TAK4→ NaBH3CN plus H3BO3plus NaHSO4
Proces reakce je poměrně jednoduchý, kroky jsou následující:
(1) Smíchejte kyanid sodný a chlorid boritý v molárním poměru 1:1 a přidejte dostatečné množství acetonitrilu, DMF nebo DMSO a dalších organických rozpouštědel.
(2) Pomalu přidávejte zředěnou kyselinu (jako je HCl nebo H2TAK4) k reakční směsi za míchání a lze pozorovat, že se směs během reakce změní na bílou suspenzi.
(3) Reakce se obecně provádí při teplotě místnosti a k udržení reakční teploty lze použít chladicí vodu nebo ledovou vodu a reakce obvykle trvá 2-4 hodin.
(4) Po dokončení reakce se reakční směs zředí vodou, potom se produkt promyje roztokem anorganické soli (jako je roztok octanu sodného) a nakonec se promyje ethanolem.
(5) Promytý produkt se suší, aby se získal NaBH o vysoké čistotě3CN.
Obě výše uvedené metody mohou připravit kyanoborohydrid sodný, ale první metoda je pohodlnější, takže je běžnější v laboratoři
Zde jsou některé další syntetické metody pro syntézu kyanoborohydridu sodného:
1. Metoda chloridu boritého:
Po smíchání boritanu sodného a kyseliny kyanovodíkové se přidá chlorid boritý a směs se zahřívá, aby se získal NaBH3CN.
Postupujte následovně:
(1) V suchém prostředí smíchejte chlorid boritý a methanol v molárním poměru 1:1.
(2) Za míchání pomalu přidávejte kyselinu kyanovodíkovou a reakční směs vytvoří kyanid boritý. V průběhu reakce bylo pozorováno, že se směs změnila z tmavě červené na oranžovou a poté na světle žlutou.
(3) Přidá se kyanid sodný a dostatečné množství methanolu a pokračuje se v míchání reakční směsi. V tomto kroku kyanid boritý reaguje s kyanidem sodným za vzniku NaBH3CN a NaCl.
(4) Po dokončení reakce se reakční směs filtruje, aby se odstranily zbytky pevné látky. Produkt se poté promyje vodou nebo methanolem.
(5) Nakonec se promytý produkt suší, aby se získal NaBH o vysoké čistotě3CN.
2. Formaldehydová metoda:
Po smíchání formaldehydu a kyseliny kyanovodíkové se za působení alkálie přidá hydroxid sodný, čímž se získá NaBH3CN.
Konkrétní kroky jsou následující:
(1) Smíchejte formaldehyd a kyanid sodný v molárním poměru 2:1 a přidejte dostatečné množství acetonitrilu, DMF nebo DMSO a dalších organických rozpouštědel.
(2) Za míchání pomalu přidávejte kyanid boritý, obvykle je množství kyanidu boritého 1,5krát větší než u formaldehydu a lze jej zředit organickými rozpouštědly, jako je acetonitril, DMF nebo DMSO.
(3) Po přidání kyanidu boritého pokračujte v míchání reakční směsi. Reakce se obecně provádí při teplotě místnosti a pH je třeba regulovat přibližně na neutrální hodnotu. Reakční doba je obvykle několik hodin.
(4) Po reakci se reakční směs může zředit vodou a produkt se promyje roztokem anorganické soli (jako je roztok octanu sodného) a nakonec se promyje ethanolem.
(5) Promytý produkt se suší, aby se získal NaBH o vysoké čistotě3CN.
3. Akrylonitrilová metoda:
Po smíchání akrylonitrilu a kyseliny kyanovodíkové se přidají hydroxid sodný a kyselina boritá, aby se získal NaBH3CN.
Konkrétní kroky jsou následující:
(1) Smíchejte akrylonitril a kyanid sodný v molárním poměru 1:1,5 a přidejte dostatečné množství organického rozpouštědla, jako je methanol nebo acetonitril.
(2) Pomalu za míchání přidávejte kyanid boritý, obvykle je množství kyanidu boritého 1,5krát větší než akrylonitril a lze jej zředit organickým rozpouštědlem.
(3) Po přidání kyanidu boritého pokračujte v míchání reakční směsi. Reakční teplota je obecně při teplotě místnosti a reakční doba je obvykle několik hodin.
(4) Po reakci se reakční směs může zředit vodou a produkt se promyje roztokem anorganické soli (jako je roztok octanu sodného) a nakonec se promyje ethanolem.
(5) Promytý produkt se suší, aby se získal NaBH o vysoké čistotě3CN.
4. Metoda hydrokyanatanu sodného:
Po smíchání hydrokyanatanu sodného a hydroxidu sodného se přidá borohydrid sodný a zahřeje se na 60 stupňů, aby se získal NaBH3CN.
Konkrétní kroky jsou následující:
(1) Smíchejte kyanid sodný a hydrokyanát sodný v molárním poměru 2:1 a přidejte dostatečné množství vody.
(2) Za míchání pomalu přidávejte hydroxid sodný, dokud hodnota pH roztoku nedosáhne 10-11.
(3) Poté pomalu přidávejte kyselinu kyanovodíkovou, abyste upravili hodnotu pH na přibližně 7-8, což obvykle vyžaduje nepřetržité míchání a zahřívání (kolem 60 stupňů).
(4) Za míchání a zahřívání pomalu přidávejte kyanid boritý, obvykle je množství kyanidu boritého 1.2-1,5násobek množství kyseliny kyanovodíkové a lze jej zředit vodou.
(5) Po reakci může být produkt promyt roztokem anorganické soli (jako je roztok octanu sodného) a nakonec promyt ethanolem.
(6) Promytý produkt se suší, aby se získal NaBH o vysoké čistotě3CN.
Mezi těmito dalšími syntetickými metodami je metoda chloridu boritého jednou z nejčastěji používaných metod. Laboratorně lze provádět i jiné metody, je však nutné zvolit nejvhodnější metodu pro výrobu podle experimentálního prostředí a vlastních potřeb.