Bērdžesa reaģents(pazīstams arī kā Burgess dehydrator) ir organiskajā ķīmijā plaši izmantots dehidratācijas reaģents, ko galvenokārt izmanto amīdu pārvēršanai nitrilos. Šī transformācija ir ļoti svarīga organiskajā sintēzē, jo nitrils ir funkcionāla grupa, ko organiskajā ķīmijā var izmantot vairākkārt.
(Produkta saite: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/burgess-reagent-synthesis-cas-29684-56-8.html)
Detalizēti soļi Burgess reaģenta sintezēšanai ir šādi:
1. Sagatavojiet reaģentus un šķīdinātājus: bezūdens metanolu, bezūdens benzolu, P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5 un citus dehidratācijas līdzekļus.
2. Sajauciet amīdu ar atbilstošu daudzumu dehidratējošā līdzekļa, parasti sajaucot amīdu ar atbilstošu daudzumu P2O5 un vienmērīgi maisot.
3. Uzkarsējiet maisījumu līdz piemērotai temperatūrai, parasti 100-150 grādiem, lai veicinātu dehidratācijas reakciju.
4. Karsēšanas procesā reakcijas šķīdumā esošais mitrums un citas gaistošās vielas pakāpeniski iztvaiko, un reakcija turpinās, līdz tas izžūst.
5. Kad reakcija ir pabeigta, atdzesējiet reakcijas šķīdumu līdz istabas temperatūrai un pēc tam veiciet vakuumdestilāciju, lai tālāk noņemtu atlikušos dehidratācijas līdzekļus un citas gaistošās vielas.
6. Savākt destilātu, kas iegūts destilācijā, parasti nitrilu, un attīrīt to, veicot tādas darbības kā pārkristalizācija vai ekstrakcija, lai iegūtu augstas tīrības pakāpes nitrilu.
Šis ir pirmās metodes ķīmiskais vienādojums:
Amīdi reaģē ar dehidratējošiem līdzekļiem, veidojot nitrilus:
RCONH2 → RCN+H2O
Starp tiem R apzīmē ogļūdeņraža grupu.
Sildīšana veicina reakcijas progresu:
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
Vakuuma destilācija, lai noņemtu atlikušos dehidratācijas līdzekļus un citas gaistošas vielas:
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
Rafinēts nitrils:
RCN+H2O → RCONH2
Starp tiem R apzīmē ogļūdeņraža grupu.
Otrā metode: izmantojiet P2O5 kā dehidratējošu līdzekli
Papildus P2O5 izmantošanai kā dehidratējošam līdzeklim ir vairākas citas metodes Bērdžesa reaģentu sintezēšanai. Tālāk ir norādīta viena no visbiežāk izmantotajām metodēm, kas izmanto metāna sulfonilhlorīdu (CH3SO2Cl) kā dehidratācijas līdzekli.
Ķīmiskais vienādojums
Amīds reaģē ar P2O5:
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
Sildīšana un dehidratācija:
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
Starp tiem R apzīmē ogļūdeņraža grupu.
Šajā reakcijā P2O5 reaģē ar amīdu, pārvēršot to par atbilstošo fosforamīdu. Pēc tam fosforamīdu karsē, lai noņemtu mitrumu un iegūtu nitrilu. Šajā procesā pats P2O5 ir gan reaģents, gan dehidratācijas līdzeklis.
Sintēzes soļi:
1. Sausā kolbā pievieno atbilstošu daudzumu amīda un pēc tam atšķaida to ar bezūdens šķīdinātāju līdz atbilstošai koncentrācijai.
Metāna sulfonilhlorīda pievienošana
2. Pievienojiet aprēķināto metāna sulfonilhlorīdu šķīdumam, kas satur amīdu. Uzmanieties, lai metānsulfonilhlorīds būtu bezūdens, pretējā gadījumā ir nepieciešama iepriekšēja apstrāde, lai no tā noņemtu mitrumu.
Sildīšanas reakcija
3. Sildiet maisījumu atbilstošā temperatūrā, parasti starp istabas temperatūru un vidējo temperatūru (25-60 grādi). Šī temperatūra ir atkarīga no konkrētā amīda un nepieciešamā reakcijas laika. Turpiniet karsēt, līdz tiek noņemts viss ūdens. Šī procesa laikā radīsies neliels ūdens tvaiku daudzums, tāpēc ir nepieciešams efektīvs kondensators, lai savāktu šo tvaiku.
4. Pēcapstrāde un produktu atdalīšana. Pēc visa ūdens noņemšanas maisījumu atdzesē līdz istabas temperatūrai. Radītā nitrila nepastāvības dēļ to var atdalīt no atlikušajiem produktiem, izmantojot vienkāršu vakuumdestilāciju. Savāc šo frakciju, kurā jāsatur radītais nitrils.
5. Produkta attīrīšana. Iegūto nitrilu var būt nepieciešama turpmāka attīrīšana, lai noņemtu visus atlikušos piemaisījumus. To var panākt, pārkristalizējot vai rafinējot ar atbilstošiem adsorbentiem.
6. Atkritumu izvešana. Lietots metānsulfonilhlorīds ir bīstami atkritumi, kurus nevar tieši izvadīt vidē. Tas jāuzglabā atbilstošos konteineros un jānodod iznīcināšanai profesionālam atkritumu savākšanas uzņēmumam.
7. Uzskaite un datu vākšana. Visā sintēzes procesā ir jāreģistrē visi soļi un dati, piemēram, reakcijas temperatūra, reakcijas laiks, izejvielu un produktu daudzums utt., lai veiktu turpmāku analīzi un iespējamos uzlabojumus.
Trešā metode: kā dehidratējošu līdzekli izmantojiet trifluoretiķskābes anhidrīdu (TFAA) - trietilamīnu
Papildus P2O5 un metānsulfonilhlorīda izmantošanai kā dehidratācijas aģentiem, ir vairākas citas metodes Bērdžesa reaģentu sintezēšanai. Tālāk ir norādīta viena no visbiežāk izmantotajām metodēm, kurā kā dehidratācijas līdzekli izmanto trifluoretiķskābes anhidrīdu (TFAA) - trietilamīnu.
Ķīmiskais vienādojums
Amīds reaģē ar trifluoretiķskābes anhidrīdu:
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
Trietilamīna apstrāde:
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+(C2H5) 3N-H++C4F6O3-
Produktu atdalīšana:
RCONH-CN destilācijas atdalīšana
Tostarp R apzīmē alkilgrupu, TFAA apzīmē trifluoretiķskābes anhidrīdu un (C2H5)3N apzīmē trietilamīnu.
Šajā reakcijā trifluoretiķskābes anhidrīds vispirms reaģē ar amīdu, lai pārvērstu to par atbilstošo trifluoretiķskābes amīdu. Pēc tam trietilamīns reaģē ar trifluoracetamīdu, lai pārvērstu to par nitrilu. Visbeidzot, iegūtais nitrils tiek atdalīts no reakcijas maisījuma ar destilāciju.
Sintēzes soļi:
1. Sausā kolbā pievieno atbilstošu daudzumu amīda un pēc tam atšķaida to ar bezūdens šķīdinātāju līdz atbilstošai koncentrācijai.
Pievienojiet trifluoretiķskābes anhidrīdu un trietilamīnu
2. Amīdu saturošajam šķīdumam secīgi pievienojiet aprēķināto trifluoretiķskābes anhidrīdu un trietilamīnu. Pārliecinieties, ka visi reaģenti ir bezūdens, pretējā gadījumā ir nepieciešama iepriekšēja apstrāde, lai no tiem noņemtu mitrumu.
3. Sildīšanas reakcija. Sildiet maisījumu atbilstošā temperatūrā, parasti starp istabas temperatūru un vidējo temperatūru (25-60 grādi). Šī temperatūra ir atkarīga no konkrētā amīda un nepieciešamā reakcijas laika. Turpiniet karsēt, līdz tiek noņemts viss ūdens. Šis process radīs lielu daudzumu gaistošu vielu, tāpēc ir nepieciešams efektīvs kondensators, lai savāktu šos tvaikus.
4. Pēc apstrādes un produkta atdalīšanas, kad viss ūdens ir noņemts, maisījumu atdzesē līdz istabas temperatūrai. Radītā nitrila nepastāvības dēļ to var atdalīt no atlikušajiem produktiem, izmantojot vienkāršu vakuumdestilāciju. Savāc šo frakciju, kurā jāsatur radītais nitrils.
5. Produkta attīrīšanai var būt nepieciešama turpmāka attīrīšana, lai no iegūtā nitrila noņemtu jebkādus atlikušos piemaisījumus. To var panākt, pārkristalizējot vai rafinējot ar atbilstošiem adsorbentiem.
6. Atkritumu apstrāde, izmantotais trifluoretiķskābes anhidrīds, trietilamīns un radītie nitrili ir bīstami atkritumi, un tos nevar tieši novadīt vidē. Tas jāuzglabā atbilstošos konteineros un jānodod iznīcināšanai profesionālam atkritumu savākšanas uzņēmumam.
7. Reģistrācija un datu vākšana: visā sintēzes procesā ir jāreģistrē visi posmi un dati, piemēram, reakcijas temperatūra, reakcijas laiks, izejvielu un produktu daudzums utt., lai veiktu turpmāku analīzi un iespējamos uzlabojumus.
8. Verifikācija un kvalitātes kontrole: pēc sintēzes pabeigšanas ir jāizmanto piemērotas analītiskās metodes (piemēram, masas spektrometrija, kodolmagnētiskā rezonanse, infrasarkanā spektroskopija utt.), lai pārbaudītu produkta tīrību un struktūru. Ja iespējams, jāveic arī salīdzinājumi ar zināmiem standartiem.