Nātrija ciānborohidrīdsir organisks savienojums, ko var izmantot acilsavienojumu un citu organisko savienojumu reducēšanai, tāpēc tas ir viens no biežāk izmantotajiem reducētājiem organiskajā sintēzē. Tālāk ir norādīti divi izplatīti nātrija ciānborohidrīda sintētiskie ceļi:
1. Nātrija cianīda un nātrija borhidrīda reakcija
Nātrija cianīdu un nātrija borhidrīdu vispirms sajauc un reaģē istabas temperatūrā. Reakcijas laikā rodas nātrija ciānborohidrīds un ūdeņradis:
NaCN plus NaBH4→ NaBH3CN plus H2
Pēc reakcijas iegūto nātrija ciānborohidrīdu var iegūt, filtrējot un žāvējot vakuumā, lai iegūtu tīru produktu.
Detalizēti reakcijas soļi ir šādi:
(1) Sausā vidē sajauciet nātrija cianīdu un nātrija borhidrīdu molārā attiecībā 1:1 un pievienojiet maisījumu sausam bezūdens metanolam.
(2) Pievienojiet metanola maisījumu reaktorā un maisot karsējiet līdz reakcijas temperatūrai. Parasti reakcijas temperatūra ir 0-5 grādi, ko var kontrolēt ar ledus-sāls vannu.
(3) Lēnām pievienojiet reakcijas maisījumam atbilstošu ūdens daudzumu, lai veicinātu reakciju. Reakcijas laikā metanols sadalās līdz formaldehīdam un ūdeņraža gāzei, savukārt nātrija cianīds un nātrija borhidrīds reaģē, veidojot NaBH3CN.
(4) Kad reakcija ir pabeigta, reakcijas maisījumu filtrē, lai noņemtu atlikušo cieto vielu, un pēc tam produktu mazgā ar ūdeni vai metanolu.
2. Nātrija cianīda un bora trihlorīda reakcija
Nātrija cianīdu un bora trihlorīdu vispirms sajauc un reaģē istabas temperatūrā. Reakcijā veidojas cianīds un ūdeņradis, un veidojas starpprodukts nātrija trihlorīda borocianīds (NaCN·BCl3). Pēc tam tika pievienota sērskābe, starpprodukts tika hidrolizēts un žāvēts vakuumā, lai iegūtu nātrija ciānborohidrīdu:
NaCN plus BCl3→ NaCN BCl3
NaCN BCl3plus H2O plus H2SO4→ NaBH3CN plus H3BO3plus NaHSO4
Reakcijas process ir salīdzinoši vienkāršs, soļi ir šādi:
(1) Sajauc nātrija cianīdu un bora trihlorīdu ar molāro attiecību 1:1 un pievieno pietiekamu daudzumu acetonitrila, DMF vai DMSO un citus organiskos šķīdinātājus.
(2) Lēnām pievienojiet atšķaidītu skābi (piemēram, HCl vai H2SO4) reakcijas maisījumam maisot, un var novērot, ka reakcijas laikā maisījums pārvēršas baltā suspensijā.
(3) Reakciju parasti veic istabas temperatūrā, un reakcijas temperatūras uzturēšanai var izmantot dzesēšanas ūdeni vai ledus ūdeni, un reakcija parasti ilgst 2-4 stundas.
(4) Kad reakcija ir pabeigta, atšķaida reakcijas maisījumu ar ūdeni, pēc tam mazgā produktu ar neorganiskā sāls šķīdumu (piemēram, nātrija acetāta šķīdumu) un visbeidzot mazgā ar etanolu.
(5) Nosusiniet mazgāto produktu, lai iegūtu augstas tīrības pakāpes NaBH3CN.
Ar abām iepriekšminētajām metodēm var pagatavot nātrija ciānborohidrīdu, taču pirmā metode ir ērtāka, tāpēc tā ir biežāk sastopama laboratorijā.
Šeit ir dažas citas sintētiskās metodes nātrija ciānborohidrīda sintēzei:
1. Bora trihlorīda metode:
Pēc nātrija borāta un ciānūdeņražskābes sajaukšanas pievieno bora trihlorīdu un karsē, lai iegūtu NaBH3CN.
Rīkojieties šādi:
(1) Sausā vidē sajauciet bora trihlorīdu un metanolu molārā attiecībā 1:1.
(2) Lēnām maisot pievieno ciānūdeņražskābi, un reakcijas maisījums veidos bora cianīdu. Reakcijas laikā tika novērots, ka maisījums mainījās no tumši sarkanas uz oranžu un pēc tam uz gaiši dzeltenu.
(3) Pievienojiet nātrija cianīdu un pietiekamu daudzumu metanola un turpiniet maisīt reakcijas maisījumu. Šajā posmā bora cianīds reaģē ar nātrija cianīdu, veidojot NaBH3CN un NaCl.
(4) Kad reakcija ir pabeigta, reakcijas maisījumu filtrē, lai noņemtu atlikušās cietās vielas. Pēc tam produktu mazgā ar ūdeni vai metanolu.
(5) Visbeidzot, mazgāto produktu žāvē, lai iegūtu augstas tīrības pakāpes NaBH3CN.
2. Formaldehīda metode:
Pēc formaldehīda un ciānūdeņražskābes sajaukšanas sārmu iedarbībā pievieno nātrija hidroksīdu, lai iegūtu NaBH3CN.
Konkrētas darbības ir šādas:
(1) Sajauciet formaldehīdu un nātrija cianīdu ar molāro attiecību 2:1 un pievienojiet pietiekamu daudzumu acetonitrila, DMF vai DMSO un citus organiskos šķīdinātājus.
(2) Lēnām maisot pievienojiet bora cianīdu, parasti bora cianīda daudzums ir 1.{2}},5 reizes lielāks nekā formaldehīda daudzums, un to var atšķaidīt ar organiskiem šķīdinātājiem, piemēram, acetonitrilu, DMF vai DMSO.
(3) Pēc bora cianīda pievienošanas turpiniet maisīt reakcijas maisījumu. Reakciju parasti veic istabas temperatūrā, un pH ir jākontrolē aptuveni neitrālā līmenī. Reakcijas laiks parasti ir vairākas stundas.
(4) Pēc reakcijas reakcijas maisījumu var atšķaidīt ar ūdeni, un produktu mazgā ar neorganiskā sāls šķīdumu (piemēram, nātrija acetāta šķīdumu) un visbeidzot mazgā ar etanolu.
(5) Nosusiniet mazgāto produktu, lai iegūtu augstas tīrības pakāpes NaBH3CN.
3. Akrilnitrila metode:
Pēc akrilnitrila un ciānūdeņražskābes sajaukšanas pievieno nātrija hidroksīdu un borskābi, lai iegūtu NaBH3CN.
Konkrētas darbības ir šādas:
(1) Sajauc akrilnitrilu un nātrija cianīdu ar molāro attiecību 1:1,5 un pievieno pietiekamu daudzumu organiskā šķīdinātāja, piemēram, metanola vai acetonitrila.
(2) Lēnām maisot pievienojiet bora cianīdu, parasti bora cianīda daudzums ir 1.2-1,5 reizes lielāks par akrilnitrilu, un to var atšķaidīt ar organisko šķīdinātāju.
(3) Pēc bora cianīda pievienošanas turpiniet maisīt reakcijas maisījumu. Reakcijas temperatūra parasti ir istabas temperatūrā, un reakcijas laiks parasti ir vairākas stundas.
(4) Pēc reakcijas reakcijas maisījumu var atšķaidīt ar ūdeni, un produktu mazgā ar neorganiskā sāls šķīdumu (piemēram, nātrija acetāta šķīdumu) un visbeidzot mazgā ar etanolu.
(5) Nosusiniet mazgāto produktu, lai iegūtu augstas tīrības pakāpes NaBH3CN.
4. Nātrija hidrocianāta metode:
Pēc nātrija hidrocianāta un nātrija hidroksīda sajaukšanas pievienojiet nātrija borhidrīdu un karsējiet līdz 60 grādiem, lai iegūtu NaBH3CN.
Konkrētas darbības ir šādas:
(1) Sajauc nātrija cianīdu un nātrija hidrocianātu molārā attiecībā 2:1 un pievieno pietiekami daudz ūdens.
(2) Lēnām maisot pievienojiet nātrija hidroksīdu, līdz šķīduma pH vērtība sasniedz 10-11.
(3) Pēc tam lēnām pievienojiet ciānūdeņražskābi, lai kontrolētu pH vērtību aptuveni 7-8, parasti ir nepieciešama nepārtraukta maisīšana un karsēšana (apmēram 60 grādi).
(4) Maisot un karsējot, lēnām pievieno bora cianīdu, parasti bora cianīda daudzums ir 1.2-1,5 reizes lielāks par ciānūdeņražskābi, un to var atšķaidīt ar ūdeni.
(5) Pēc reakcijas produktu var mazgāt ar neorganiskā sāls šķīdumu (piemēram, nātrija acetāta šķīdumu) un visbeidzot mazgāt ar etanolu.
(6) Nosusiniet mazgāto produktu, lai iegūtu augstas tīrības pakāpes NaBH3CN.
Starp šīm citām sintētiskajām metodēm bora trihlorīda metode ir viena no visbiežāk izmantotajām metodēm. Laboratorijā var veikt arī citas metodes, taču ir jāizvēlas vispiemērotākā ražošanas metode atbilstoši eksperimentālajai videi un savām vajadzībām.