Burgessi reaktiiv(tuntud ka kui Burgessi dehüdraator) on orgaanilises keemias tavaliselt kasutatav dehüdratsioonireagent, mida kasutatakse peamiselt amiidide muundamiseks nitriilideks. See muundumine on orgaanilises sünteesis väga oluline, kuna nitriil on funktsionaalne rühm, mida kasutatakse orgaanilises keemias mitmel korral.
(Toote link: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/burgess-reagent-synthesis-cas-29684-56-8.html)
Burgessi reaktiivi sünteesimise üksikasjalikud sammud on järgmised:
1. Valmistage ette reaktiivid ja lahustid: veevaba metanool, veevaba benseen, P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5 ja muud dehüdraativad ained.
2. Segage amiid sobiva koguse dehüdreeriva ainega, tavaliselt segades amiidi sobiva koguse P2O5-ga ja segades ühtlaselt.
3. Kuumutage segu sobiva temperatuurini, tavaliselt 100-150 kraadini, et soodustada dehüdratsioonireaktsiooni.
4. Kuumutamise käigus aurustub reaktsioonilahuses olev niiskus ja muud lenduvad ained järk-järgult ning reaktsioon jätkub, kuni see kuivab.
5. Kui reaktsioon on lõppenud, jahutage reaktsioonilahus toatemperatuurini ja seejärel teostage vaakumdestilleerimine, et täiendavalt eemaldada dehüdraativate ainete jäägid ja muud lenduvad ained.
6. Koguge destilleerimisel saadud destillaat, tavaliselt nitriil, ja puhastage seda kõrge puhtusastmega nitriili saamiseks selliste toimingute abil nagu ümberkristallimine või ekstraheerimine.
Järgmine on esimese meetodi keemiline võrrand:
Amiidid reageerivad dehüdreerivate ainetega, tekitades nitriile:
RCONH2 → RCN+H2O
Nende hulgas on R süsivesinikrühm.
Kuumutamine soodustab reaktsiooni kulgu:
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
Vaakumdestilleerimine veetustajate jääkide ja muude lenduvate ainete eemaldamiseks:
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
Rafineeritud nitriil:
RCN+H2O → RCONH2
Nende hulgas on R süsivesinikrühm.
Teine meetod: kasutage veetustajana P2O5
Lisaks P2O5 kasutamisele dehüdreeriva ainena on Burgessi reaktiivide sünteesimiseks veel mitmeid meetodeid. Järgnev on üks enamkasutatavaid meetodeid, mille puhul kasutatakse dehüdreeriva ainena metaansulfonüülkloriidi (CH3SO2Cl).
Keemiline võrrand
Amiid reageerib P2O5-ga:
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
Kuumutamine ja dehüdratsioon:
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
Nende hulgas on R süsivesinikrühm.
Selles reaktsioonis reageerib P2O5 amiidiga, muutes selle vastavaks fosforamiidiks. Seejärel kuumutatakse fosforamiidi niiskuse eemaldamiseks ja nitriili saamiseks. Selles protsessis on P2O5 ise nii reagent kui ka veetustav aine.
Sünteesi etapid:
1. Lisage kuiva kolbi sobiv kogus amiidi ja seejärel lahjendage see veevaba lahustiga sobiva kontsentratsioonini.
Metaansulfonüülkloriidi lisamine
2. Lisage arvutatud metaansulfonüülkloriid amiidi sisaldavale lahusele. Veenduge, et metaansulfonüülkloriid oleks veevaba, vastasel juhul on niiskuse eemaldamiseks vajalik eeltöötlus.
Kuumutamisreaktsioon
3. Kuumutage segu sobival temperatuuril, tavaliselt toatemperatuuri ja keskmise temperatuuri (25-60 kraadi) vahel. See temperatuur sõltub konkreetsest amiidist ja nõutavast reaktsiooniajast. Jätkake kuumutamist, kuni kogu vesi on eemaldatud. Selle protsessi käigus tekib väike kogus veeauru, nii et selle auru kogumiseks on vaja tõhusat kondensaatorit.
4. Järeltöötlus ja toote eraldamine. Pärast kogu vee eemaldamist jahutage segu toatemperatuurini. Tekkiva nitriili lenduvuse tõttu saab seda ülejäänud saadustest eraldada lihtsa vaakumdestilleerimisega. Koguge see fraktsioon, mis peaks sisaldama tekkinud nitriili.
5. Toote puhastamine. Saadud nitriil võib vajada täiendavat puhastamist, et eemaldada kõik jääklisandid. Seda saab saavutada ümberkristallimise või sobivate adsorbentide abil rafineerimise teel.
6. Jäätmete kõrvaldamine. Kasutatud metaansulfonüülkloriid on ohtlik jäätmed, mida ei saa otse keskkonda juhtida. Seda tuleks hoida sobivates konteinerites ja anda kõrvaldamiseks üle professionaalsele jäätmekäitlusettevõttele.
7. Kirje ja andmete kogumine. Kogu sünteesiprotsessi vältel tuleb registreerida kõik etapid ja andmed, nagu reaktsiooni temperatuur, reaktsiooniaeg, toormaterjalide ja toodete kogus jne, et edaspidi analüüsida ja võimalikke parandusi teha.
Kolmas meetod: kasutage dehüdreeriva ainena trifluoroäädikhappe anhüdriidi (TFAA) - trietüülamiini
Lisaks P2O5 ja metaansulfonüülkloriidi kasutamisele dehüdreerivate ainetena on Burgessi reaktiivide sünteesimiseks veel mitmeid meetodeid. Alljärgnevalt on toodud üks enamkasutatavaid meetodeid, mille puhul kasutatakse dehüdreeriva ainena trifluoroäädikhappeanhüdriidi (TFAA) – trietüülamiini.
Keemiline võrrand
Amiid reageerib trifluoroäädikhappe anhüdriidiga:
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
Trietüülamiini töötlemine:
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+ (C2H5) 3N-H++C4F6O3-
Toote eraldamine:
RCONH-CN destilleerimise eraldamine
Nende hulgas on R tähistab alküülrühma, TFAA tähistab trifluoroäädikhappe anhüdriidi ja (C2H5)3N tähistab trietüülamiini.
Selles reaktsioonis reageerib trifluoroäädikhappe anhüdriid esmalt amiidiga, muutes selle vastavaks trifluoroäädikhappeamiidiks. Seejärel reageerib trietüülamiin trifluoroatsetamiidiga, et muuta see nitriiliks. Lõpuks eraldatakse tekkinud nitriil reaktsioonisegust destilleerimisega.
Sünteesi etapid:
1. Lisage kuiva kolbi sobiv kogus amiidi ja seejärel lahjendage see veevaba lahustiga sobiva kontsentratsioonini.
Lisage trifluoroäädikhappe anhüdriid ja trietüülamiin
2. Lisage arvutatud trifluoroäädikhappe anhüdriid ja trietüülamiin järjestikku amiidi sisaldavale lahusele. Veenduge, et kõik reaktiivid oleksid veevabad, vastasel juhul on niiskuse eemaldamiseks vajalik eeltöötlus.
3. Kuumutamisreaktsioon. Kuumutage segu sobival temperatuuril, tavaliselt toatemperatuuri ja keskmise temperatuuri (25-60 kraadi) vahel. See temperatuur sõltub konkreetsest amiidist ja nõutavast reaktsiooniajast. Jätkake kuumutamist, kuni kogu vesi on eemaldatud. See protsess tekitab suures koguses lenduvaid aineid, seega on nende aurude kogumiseks vaja tõhusat kondensaatorit.
4. Pärast töötlemist ja toote eraldamist, kui kogu vesi on eemaldatud, jahutage segu toatemperatuurini. Tekkiva nitriili lenduvuse tõttu saab seda ülejäänud saadustest eraldada lihtsa vaakumdestilleerimisega. Koguge see fraktsioon, mis peaks sisaldama tekkinud nitriili.
5. Toote puhastamine võib vajada täiendavat puhastamist, et eemaldada saadud nitriilist kõik lisandid. Seda saab saavutada ümberkristallimise või sobivate adsorbentide abil rafineerimise teel.
6. Jäätmetöötlus, kasutatud trifluoroäädikhappeanhüdriid, trietüülamiin ja tekkinud nitriilid on kõik ohtlikud jäätmed ja neid ei saa otse keskkonda juhtida. Seda tuleks hoida sobivates konteinerites ja anda kõrvaldamiseks üle professionaalsele jäätmekäitlusettevõttele.
7. Salvestamine ja andmete kogumine: kogu sünteesiprotsessi vältel tuleb registreerida kõik etapid ja andmed, nagu reaktsiooni temperatuur, reaktsiooniaeg, tooraine ja toodete kogus jne, et neid saaks hiljem analüüsida ja võimalikke parendusi teha.
8. Kontrollimine ja kvaliteedikontroll: pärast sünteesi lõpetamist tuleks toote puhtuse ja struktuuri kontrollimiseks kasutada sobivaid analüütilisi meetodeid (nagu massispektromeetria, tuumamagnetresonants, infrapunaspektroskoopia jne). Võimalusel tuleks teha võrdlusi ka teadaolevate standarditega.