Natriumcyaanboorhydrideis een organische verbinding die kan worden gebruikt om acylverbindingen en andere organische verbindingen te verminderen, dus het is een van de veelgebruikte reductiemiddelen bij organische synthese. De volgende zijn twee veel voorkomende synthetische routes van natriumcyaanboorhydride:
1. Reactie van natriumcyanide en natriumboorhydride
Natriumcyanide en natriumboorhydride worden eerst gemengd en bij kamertemperatuur omgezet. Natriumcyaanboorhydride en waterstof worden gegenereerd tijdens de reactie:
NaCN plus NaBH4→ NaBH3CN plus H2
Na de reactie kan het resulterende natriumcyaanboorhydride worden verkregen door filtratie en drogen onder vacuüm om het zuivere product te verkrijgen.
De gedetailleerde stappen van de reactie zijn als volgt:
(1) Meng natriumcyanide en natriumboorhydride in een droge omgeving in een molaire verhouding van 1:1 en voeg het mengsel toe aan droge watervrije methanol.
(2) Voeg het methanolmengsel toe aan de reactor en verwarm onder roeren tot de reactietemperatuur. Gewoonlijk is de reactietemperatuur 0-5 graden, die kan worden geregeld met een ijs-zoutbad.
(3) Voeg langzaam druppelsgewijs een geschikte hoeveelheid water toe aan het reactiemengsel om de reactie te bevorderen. Tijdens de reactie ontleedt methanol tot formaldehyde en waterstofgas, terwijl natriumcyanide en natriumboorhydride reageren om NaBH3CN te vormen.
(4) Nadat de reactie voltooid is, wordt het reactiemengsel gefiltreerd om de resterende vaste stof te verwijderen en vervolgens wordt het product gewassen met water of methanol.
2. Reactie van natriumcyanide en boortrichloride
Natriumcyanide en boortrichloride worden eerst gemengd en bij kamertemperatuur omgezet. De reactie produceert cyanide en waterstof en vormt het tussenproduct natriumtrichlorideboorcyanide (NaCN·BCl3). Vervolgens werd zwavelzuur toegevoegd, het tussenproduct werd gehydrolyseerd en onder vacuüm gedroogd om natriumcyaanboorhydride op te leveren:
NaCN plus BCl3→ NaCN BCl3
NaCN BCl3plus H2O plus H2DUS4→ NaBH3CN plus H3BO3plus NaHSO4
Het reactieproces is relatief eenvoudig, de stappen zijn als volgt:
(1) Meng natriumcyanide en boortrichloride in een molaire verhouding van 1:1 en voeg een voldoende hoeveelheid acetonitril, DMF of DMSO en andere organische oplosmiddelen toe.
(2) Voeg langzaam verdund zuur toe (zoals HCl of H2DUS4) onder roeren aan het reactiemengsel toe en men kan zien dat het mengsel tijdens de reactie in een witte suspensie verandert.
(3) De reactie wordt over het algemeen uitgevoerd bij kamertemperatuur en koelwater of ijswater kan worden gebruikt om de reactietemperatuur te handhaven, en de reactie duurt gewoonlijk 2-4 uur.
(4) Nadat de reactie is voltooid, verdunt u het reactiemengsel met water, wast u het product vervolgens met een anorganische zoutoplossing (zoals natriumacetaatoplossing) en wast u tenslotte met ethanol.
(5) Droog het gewassen product om NaBH met hoge zuiverheid te verkrijgen3CN.
Beide bovenstaande methoden kunnen natriumcyaanboorhydride bereiden, maar de eerste methode is handiger, dus komt deze vaker voor in het laboratorium
Hier zijn enkele andere synthetische methoden voor de synthese van natriumcyaanboorhydride:
1. Boortrichloride-methode:
Na het mengen van natriumboraat en blauwzuur wordt boortrichloride toegevoegd en verwarmd om NaBH3CN te verkrijgen.
Ga als volgt verder:
(1) Meng boortrichloride en methanol in een droge omgeving in een molaire verhouding van 1:1.
(2) Voeg onder roeren langzaam blauwzuur toe en het reactiemengsel zal boorcyanide produceren. In de loop van de reactie werd waargenomen dat het mengsel veranderde van donkerrood in oranje en vervolgens in lichtgeel.
(3) Voeg natriumcyanide en voldoende methanol toe en blijf het reactiemengsel roeren. In deze stap reageert boorcyanide met natriumcyanide om NaBH te vormen3CN en NaCl.
(4) Nadat de reactie voltooid is, wordt het reactiemengsel gefiltreerd om resterende vaste stof te verwijderen. Het product wordt vervolgens gewassen met water of methanol.
(5) Ten slotte wordt het gewassen product gedroogd om NaBH met een hoge zuiverheid te verkrijgen3CN.
2. Formaldehyde-methode:
Na het mengen van formaldehyde en blauwzuur wordt onder invloed van alkali natriumhydroxide toegevoegd om NaBH3CN te verkrijgen.
Specifieke stappen zijn als volgt:
(1) Meng formaldehyde en natriumcyanide in een molverhouding van 2:1 en voeg voldoende acetonitril, DMF of DMSO en andere organische oplosmiddelen toe.
(2) Voeg onder roeren langzaam boorcyanide toe, gewoonlijk is de hoeveelheid boorcyanide 1,2-1,5 keer die van formaldehyde, en het kan worden verdund met organische oplosmiddelen zoals acetonitril, DMF of DMSO.
(3) Blijf na het toevoegen van boorcyanide het reactiemengsel roeren. De reactie wordt over het algemeen uitgevoerd bij kamertemperatuur en de pH moet rond neutraal worden gehouden. De reactietijd is meestal enkele uren.
(4) Na de reactie kan het reactiemengsel worden verdund met water en wordt het product gewassen met een anorganische zoutoplossing (zoals natriumacetaatoplossing) en tenslotte gewassen met ethanol.
(5) Droog het gewassen product om NaBH met hoge zuiverheid te verkrijgen3CN.
3. Acrylonitrilmethode:
Na het mengen van acrylonitril en blauwzuur worden natriumhydroxide en boorzuur toegevoegd om NaBH3CN te verkrijgen.
Specifieke stappen zijn als volgt:
(1) Meng acrylonitril en natriumcyanide in een molverhouding van 1:1,5 en voeg voldoende organisch oplosmiddel toe, zoals methanol of acetonitril.
(2) Voeg onder roeren langzaam boorcyanide toe, gewoonlijk is de hoeveelheid boorcyanide 1,{2}},5 keer die van acrylonitril en kan worden verdund met een organisch oplosmiddel.
(3) Blijf na het toevoegen van boorcyanide het reactiemengsel roeren. De reactietemperatuur is in het algemeen kamertemperatuur en de reactietijd is gewoonlijk enkele uren.
(4) Na de reactie kan het reactiemengsel worden verdund met water en wordt het product gewassen met een anorganische zoutoplossing (zoals natriumacetaatoplossing) en tenslotte gewassen met ethanol.
(5) Droog het gewassen product om NaBH met hoge zuiverheid te verkrijgen3CN.
4. Natriumhydrocyanaatmethode:
Voeg na het mengen van natriumhydrocyanaat en natriumhydroxide natriumboorhydride toe en verwarm tot 60 graden om NaBH3CN te verkrijgen.
Specifieke stappen zijn als volgt:
(1) Meng natriumcyanide en natriumhydrocyanaat in een molaire verhouding van 2:1 en voeg voldoende water toe.
(2) Voeg onder roeren langzaam natriumhydroxide toe tot de pH-waarde van de oplossing 10-11 bereikt.
(3) Voeg vervolgens langzaam blauwzuur toe om de pH-waarde op ongeveer 7-8 te houden, wat meestal continu roeren en verwarmen vereist (ongeveer 60 graden).
(4) Voeg onder roeren en verwarmen langzaam boorcyanide toe, gewoonlijk is de hoeveelheid boorcyanide 1,{2}},5 keer die van blauwzuur en kan worden verdund met water.
(5) Na de reactie kan het product worden gewassen met een anorganische zoutoplossing (zoals natriumacetaatoplossing) en uiteindelijk worden gewassen met ethanol.
(6) Droog het gewassen product om NaBH met hoge zuiverheid te verkrijgen3CN.
Van deze andere synthetische methoden is de boortrichloridemethode een van de meest gebruikte methoden. Andere methoden kunnen ook in het laboratorium worden uitgevoerd, maar het is noodzakelijk om de meest geschikte productiemethode te kiezen op basis van de experimentele omgeving en de eigen behoeften.