Κυανοβοροϋδρίδιο του νατρίουείναι μια οργανική ένωση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναγωγή ακυλικών ενώσεων και άλλων οργανικών ενώσεων, επομένως είναι ένας από τους ευρέως χρησιμοποιούμενους αναγωγικούς παράγοντες στην οργανική σύνθεση. Ακολουθούν δύο κοινές συνθετικές οδοί κυανοβοροϋδριδίου του νατρίου:
1. Αντίδραση κυανιούχου νατρίου και βοροϋδριδίου του νατρίου
Το κυανιούχο νάτριο και το βοριοϋδρίδιο του νατρίου αρχικά αναμιγνύονται και αντιδρούν σε θερμοκρασία δωματίου. Το κυανοβοροϋδρίδιο του νατρίου και το υδρογόνο παράγονται κατά την αντίδραση:
NaCN συν NaBH4→ NaBH3CN συν H2
Μετά την αντίδραση, το προκύπτον κυανοβοροϋδρίδιο του νατρίου μπορεί να ληφθεί με διήθηση και ξήρανση υπό κενό για να ληφθεί το καθαρό προϊόν.
Τα αναλυτικά βήματα της αντίδρασης είναι τα εξής:
(1) Σε ξηρό περιβάλλον, αναμίξτε κυανιούχο νάτριο και βοριοϋδρίδιο του νατρίου σε μοριακή αναλογία 1:1 και προσθέστε το μείγμα σε ξηρή άνυδρη μεθανόλη.
(2) Προσθέστε το μείγμα μεθανόλης στον αντιδραστήρα και θερμάνετε στη θερμοκρασία αντίδρασης με ανάδευση. Συνήθως η θερμοκρασία αντίδρασης είναι 0-5 βαθμοί , η οποία μπορεί να ελεγχθεί με λουτρό πάγου-άλατος.
(3) Προσθέστε αργά μια κατάλληλη ποσότητα νερού στάγδην στο μείγμα αντίδρασης για να προωθήσετε την αντίδραση. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, η μεθανόλη αποσυντίθεται σε φορμαλδεΰδη και αέριο υδρογόνο, ενώ το κυανιούχο νάτριο και το βοριοϋδρίδιο του νατρίου αντιδρούν για να σχηματίσουν NaBH3CN.
(4) Μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης, το μίγμα της αντίδρασης διηθείται για να απομακρυνθεί το υπολειμματικό στερεό, και στη συνέχεια το προϊόν πλένεται με νερό ή μεθανόλη.
2. Αντίδραση κυανιούχου νατρίου και τριχλωριούχου βορίου
Το κυανιούχο νάτριο και το τριχλωριούχο βόριο αρχικά αναμιγνύονται και αντιδρούν σε θερμοκρασία δωματίου. Η αντίδραση παράγει κυάνιο και υδρογόνο και σχηματίζει το ενδιάμεσο βοροκυανιούχο τριχλωριούχο νάτριο (NaCN·BCl3). Στη συνέχεια, προστέθηκε θειικό οξύ, το ενδιάμεσο υδρολύθηκε και ξηράνθηκε υπό κενό για να δώσει κυανοβοροϋδρίδιο του νατρίου:
NaCN συν BCl3→ NaCN BCl3
NaCN BCl3συν H2O συν H2ΕΤΣΙ4→ NaBH3CN συν H3BO3συν NaHSO4
Η διαδικασία αντίδρασης είναι σχετικά απλή, τα βήματα είναι τα εξής:
(1) Αναμείξτε κυανιούχο νάτριο και τριχλωριούχο βόριο σε μοριακή αναλογία 1:1 και προσθέστε επαρκή ποσότητα ακετονιτριλίου, DMF ή DMSO και άλλων οργανικών διαλυτών.
(2) Προσθέστε αργά αραιό οξύ (όπως HCl ή H2ΕΤΣΙ4) στο μίγμα της αντίδρασης υπό ανάδευση, και μπορεί να παρατηρηθεί ότι το μίγμα μετατρέπεται σε λευκό εναιώρημα κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.
(3) Η αντίδραση γενικά διεξάγεται σε θερμοκρασία δωματίου και μπορεί να χρησιμοποιηθεί νερό ψύξης ή παγωμένο νερό για τη διατήρηση της θερμοκρασίας της αντίδρασης και η αντίδραση συνήθως διαρκεί 2-4 ώρες.
(4) Αφού ολοκληρωθεί η αντίδραση, αραιώστε το μείγμα της αντίδρασης με νερό, στη συνέχεια πλύνετε το προϊόν με διάλυμα ανόργανου άλατος (όπως διάλυμα οξικού νατρίου) και τέλος πλύνετέ το με αιθανόλη.
(5) Στεγνώστε το πλυμένο προϊόν για να λάβετε NaBH υψηλής καθαρότητας3ΣΟ.
Και οι δύο παραπάνω μέθοδοι μπορούν να παρασκευάσουν κυανοβοροϋδρίδιο του νατρίου, αλλά η πρώτη μέθοδος είναι πιο βολική, επομένως είναι πιο κοινή στο εργαστήριο
Ακολουθούν ορισμένες άλλες συνθετικές μέθοδοι για τη σύνθεση του κυανοβοροϋδριδίου του νατρίου:
1. Μέθοδος τριχλωριούχου βορίου:
Μετά την ανάμιξη βορικού νατρίου και υδροκυανικού οξέος, προστίθεται τριχλωριούχο βόριο και θερμαίνεται για να ληφθεί NaBH3CN.
Προχωρήστε ως εξής:
(1) Σε ξηρό περιβάλλον, αναμίξτε τριχλωριούχο βόριο και μεθανόλη σε μοριακή αναλογία 1:1.
(2) Προσθέστε αργά υδροκυανικό οξύ υπό συνθήκες ανάδευσης και το μίγμα της αντίδρασης θα παράγει κυανιούχο βόριο. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, το μίγμα παρατηρήθηκε να αλλάζει από σκούρο κόκκινο σε πορτοκαλί και στη συνέχεια σε ανοιχτό κίτρινο.
(3) Προσθέστε κυανιούχο νάτριο και επαρκή ποσότητα μεθανόλης και συνεχίστε την ανάδευση του μίγματος αντίδρασης. Σε αυτό το βήμα, το κυανιούχο βόριο αντιδρά με το κυανιούχο νάτριο για να σχηματίσει NaBH3CN και NaCl.
(4) Αφού ολοκληρωθεί η αντίδραση, το μίγμα της αντίδρασης διηθείται για να απομακρυνθεί η υπολειμματική στερεά ύλη. Το προϊόν στη συνέχεια πλένεται με νερό ή μεθανόλη.
(5) Τέλος, το πλυμένο προϊόν ξηραίνεται για να ληφθεί NaBH υψηλής καθαρότητας3ΣΟ.
2. Μέθοδος φορμαλδεΰδης:
Μετά την ανάμειξη φορμαλδεΰδης και υδροκυανικού οξέος, προστίθεται υδροξείδιο του νατρίου υπό τη δράση αλκαλίου για να ληφθεί NaBH3CN.
Τα συγκεκριμένα βήματα είναι τα εξής:
(1) Αναμείξτε φορμαλδεΰδη και κυανιούχο νάτριο σε μοριακή αναλογία 2:1 και προσθέστε επαρκή ποσότητα ακετονιτριλίου, DMF ή DMSO και άλλων οργανικών διαλυτών.
(2) Προσθέστε αργά κυανιούχο βόριο υπό ανάδευση, συνήθως η ποσότητα του κυανιούχου βορίου είναι 1.2-1.5 φορές μεγαλύτερη από εκείνη της φορμαλδεΰδης και μπορεί να αραιωθεί με οργανικούς διαλύτες όπως ακετονιτρίλιο, DMF ή DMSO.
(3) Αφού προσθέσετε κυανιούχο βόριο, συνεχίστε να αναδεύετε το μίγμα της αντίδρασης. Η αντίδραση γενικά διεξάγεται σε θερμοκρασία δωματίου και το pH πρέπει να ελέγχεται γύρω στο ουδέτερο. Ο χρόνος αντίδρασης είναι συνήθως αρκετές ώρες.
(4) Μετά την αντίδραση, το μίγμα της αντίδρασης μπορεί να αραιωθεί με νερό και το προϊόν πλένεται με διάλυμα ανόργανου άλατος (όπως διάλυμα οξικού νατρίου) και τελικά πλένεται με αιθανόλη.
(5) Στεγνώστε το πλυμένο προϊόν για να λάβετε NaBH υψηλής καθαρότητας3ΣΟ.
3. Μέθοδος ακρυλονιτριλίου:
Μετά την ανάμειξη ακρυλονιτριλίου και υδροκυανικού οξέος, προστίθενται υδροξείδιο του νατρίου και βορικό οξύ για να ληφθεί NaBH3CN.
Τα συγκεκριμένα βήματα είναι τα εξής:
(1) Αναμείξτε ακρυλονιτρίλιο και κυανιούχο νάτριο σε μοριακή αναλογία 1:1,5 και προσθέστε επαρκή ποσότητα οργανικού διαλύτη όπως μεθανόλη ή ακετονιτρίλιο.
(2) Προσθέστε αργά κυανιούχο βόριο υπό ανάδευση, συνήθως η ποσότητα κυανιούχου βορίου είναι 1.2-1.5 φορές μεγαλύτερη από αυτή του ακρυλονιτριλίου και μπορεί να αραιωθεί με οργανικό διαλύτη.
(3) Αφού προσθέσετε κυανιούχο βόριο, συνεχίστε να αναδεύετε το μίγμα της αντίδρασης. Η θερμοκρασία της αντίδρασης είναι γενικά σε θερμοκρασία δωματίου και ο χρόνος αντίδρασης είναι συνήθως αρκετές ώρες.
(4) Μετά την αντίδραση, το μίγμα της αντίδρασης μπορεί να αραιωθεί με νερό και το προϊόν πλένεται με διάλυμα ανόργανου άλατος (όπως διάλυμα οξικού νατρίου) και τελικά πλένεται με αιθανόλη.
(5) Στεγνώστε το πλυμένο προϊόν για να λάβετε NaBH υψηλής καθαρότητας3ΣΟ.
4. Μέθοδος υδροκυανικού νατρίου:
Μετά την ανάμειξη υδροκυανικού νατρίου και υδροξειδίου του νατρίου, προσθέστε βοριοϋδρίδιο του νατρίου και θερμάνετε στους 60 βαθμούς για να λάβετε NaBH3CN.
Τα συγκεκριμένα βήματα είναι τα εξής:
(1) Αναμείξτε κυανιούχο νάτριο και υδροκυανικό νάτριο σε μοριακή αναλογία 2:1 και προσθέστε αρκετό νερό.
(2) Προσθέστε αργά υδροξείδιο του νατρίου υπό ανάδευση έως ότου η τιμή του pH του διαλύματος φτάσει σε 10-11.
(3) Στη συνέχεια, προσθέστε αργά υδροκυανικό οξύ για να ελέγξετε την τιμή του pH γύρω στο 7-8, που συνήθως απαιτεί συνεχή ανάδευση και θέρμανση (περίπου 60 βαθμούς ).
(4) Υπό τις συνθήκες ανάδευσης και θέρμανσης, προσθέστε κυανιούχο βόριο αργά, συνήθως η ποσότητα κυανιούχου βορίου είναι 1.2-1,5 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του υδροκυανικού οξέος και μπορεί να αραιωθεί με νερό.
(5) Μετά την αντίδραση, το προϊόν μπορεί να πλυθεί με διάλυμα ανόργανου άλατος (όπως διάλυμα οξικού νατρίου) και τελικά να πλυθεί με αιθανόλη.
(6) Στεγνώστε το πλυμένο προϊόν για να λάβετε NaBH υψηλής καθαρότητας3ΣΟ.
Μεταξύ αυτών των άλλων συνθετικών μεθόδων, η μέθοδος του τριχλωριούχου βορίου είναι μία από τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μεθόδους. Άλλες μέθοδοι μπορούν επίσης να πραγματοποιηθούν στο εργαστήριο, αλλά είναι απαραίτητο να επιλεγεί η καταλληλότερη μέθοδος παραγωγής σύμφωνα με το πειραματικό περιβάλλον και τις δικές του ανάγκες.