Natrio cianoborohidridasyra organinis junginys, kuris gali būti naudojamas acilo junginiams ir kitiems organiniams junginiams redukuoti, todėl yra vienas iš dažniausiai naudojamų reduktorius organinėje sintezėje. Toliau pateikiami du įprasti natrio cianoborohidrido sintetiniai būdai:
1. Natrio cianido ir natrio borohidrido reakcija
Natrio cianidas ir natrio borohidridas pirmiausia sumaišomi ir reaguoja kambario temperatūroje. Reakcijos metu susidaro natrio cianoborohidridas ir vandenilis:
NaCN plius NaBH4→ NaBH3CN plius H2
Po reakcijos gautas natrio cianoborohidridas gali būti gaunamas filtruojant ir džiovinant vakuume, kad būtų gautas grynas produktas.
Išsamūs reakcijos etapai yra tokie:
(1) Sausoje aplinkoje sumaišykite natrio cianidą ir natrio borohidridą moliniu santykiu 1:1 ir mišinį įpilkite į sausą bevandenį metanolį.
(2) Į reaktorių įpilkite metanolio mišinio ir maišydami kaitinkite iki reakcijos temperatūros. Paprastai reakcijos temperatūra yra 0-5 laipsnis, kurią galima reguliuoti ledo-druskos vonia.
(3) Į reakcijos mišinį lėtai įlašinkite atitinkamą kiekį vandens, kad paskatintumėte reakciją. Reakcijos metu metanolis skyla į formaldehidą ir vandenilio dujas, o natrio cianidas ir natrio borohidridas reaguoja į NaBH3CN.
(4) Pasibaigus reakcijai, reakcijos mišinys filtruojamas, kad pašalintų likusią kietą medžiagą, o tada produktas plaunamas vandeniu arba metanoliu.
2. Natrio cianido ir boro trichlorido reakcija
Natrio cianidas ir boro trichloridas pirmiausia sumaišomi ir reaguoja kambario temperatūroje. Reakcijos metu susidaro cianidas ir vandenilis, ir susidaro tarpinis natrio trichlorido borocianidas (NaCN·BCl3). Tada buvo pridėta sieros rūgšties, tarpinis produktas buvo hidrolizuotas ir džiovinamas vakuume, kad gautų natrio cianoborohidridą:
NaCN plius BCl3→ NaCN BCl3
NaCN BCl3plius H2O plius H2TAIP4→ NaBH3CN plius H3BO3plius NaHSO4
Reakcijos procesas yra gana paprastas, veiksmai yra tokie:
(1) Sumaišykite natrio cianidą ir boro trichloridą moliniu santykiu 1:1 ir įpilkite pakankamą kiekį acetonitrilo, DMF arba DMSO ir kitų organinių tirpiklių.
(2) Lėtai įpilkite praskiestos rūgšties (pvz., HCl arba H2TAIP4) į reakcijos mišinį maišant, ir galima pastebėti, kad reakcijos metu mišinys virsta balta suspensija.
(3) Reakcija paprastai atliekama kambario temperatūroje, o reakcijos temperatūrai palaikyti gali būti naudojamas vėsinamasis vanduo arba ledinis vanduo, o reakcija paprastai trunka 2-4 valandas.
(4) Reakcijai pasibaigus praskieskite reakcijos mišinį vandeniu, tada išplaukite produktą neorganinės druskos tirpalu (pvz., natrio acetato tirpalu) ir galiausiai išplaukite etanoliu.
(5) Išdžiovinkite išplautą produktą, kad gautumėte labai gryną NaBH3CN.
Natrio cianoborohidridą galima paruošti abiem aukščiau pateiktais metodais, tačiau pirmasis metodas yra patogesnis, todėl labiau paplitęs laboratorijoje.
Štai keletas kitų sintetinių natrio cianoborohidrido sintezės metodų:
1. Boro trichlorido metodas:
Sumaišius natrio boratą ir vandenilio cianido rūgštį, pridedama boro trichlorido ir kaitinama, kad gautųsi NaBH3CN.
Tęskite taip:
(1) Sausoje aplinkoje sumaišykite boro trichloridą ir metanolį moliniu santykiu 1:1.
(2) Maišant lėtai įpilkite vandenilio cianido rūgšties ir reakcijos mišinys gamins boro cianidą. Reakcijos metu buvo pastebėta, kad mišinys pasikeitė iš tamsiai raudonos į oranžinę, o vėliau į šviesiai geltoną.
(3) Įpilkite natrio cianido ir pakankamą kiekį metanolio ir toliau maišykite reakcijos mišinį. Šiame etape boro cianidas reaguoja su natrio cianidu ir susidaro NaBH3CN ir NaCl.
(4) Pasibaigus reakcijai, reakcijos mišinys filtruojamas, kad būtų pašalintos kietosios medžiagos likučiai. Tada produktas nuplaunamas vandeniu arba metanoliu.
(5) Galiausiai išplautas produktas išdžiovinamas, kad būtų gautas labai grynas NaBH3CN.
2. Formaldehido metodas:
Sumaišius formaldehidą ir vandenilio cianido rūgštį, šarmu įpilama natrio hidroksido, kad gautųsi NaBH3CN.
Konkretūs veiksmai yra tokie:
(1) Sumaišykite formaldehidą ir natrio cianidą moliniu santykiu 2:1 ir įpilkite pakankamą kiekį acetonitrilo, DMF arba DMSO ir kitų organinių tirpiklių.
(2) Lėtai įpilkite boro cianido maišydami, paprastai boro cianido kiekis yra 1.{2}},5 karto didesnis nei formaldehido, ir jį galima skiesti organiniais tirpikliais, tokiais kaip acetonitrilas, DMF arba DMSO.
(3) Pridėjus boro cianido, toliau maišykite reakcijos mišinį. Reakcija paprastai atliekama kambario temperatūroje, o pH turi būti kontroliuojamas maždaug neutraliu. Reakcijos laikas paprastai yra kelios valandos.
(4) Pasibaigus reakcijai, reakcijos mišinys gali būti praskiestas vandeniu, produktas plaunamas neorganinės druskos tirpalu (pvz., natrio acetato tirpalu) ir galiausiai plaunamas etanoliu.
(5) Išdžiovinkite išplautą produktą, kad gautumėte labai gryną NaBH3CN.
3. Akrilnitrilo metodas:
Sumaišius akrilnitrilą ir vandenilio cianido rūgštį, pridedama natrio hidroksido ir boro rūgšties, kad gautųsi NaBH3CN.
Konkretūs veiksmai yra tokie:
(1) Sumaišykite akrilnitrilą ir natrio cianidą 1:1,5 moliniu santykiu ir įpilkite pakankamą kiekį organinio tirpiklio, pvz., metanolio arba acetonitrilo.
(2) Lėtai įpilkite boro cianido, maišydami, paprastai boro cianido kiekis yra 1.{2}},5 karto didesnis nei akrilnitrilo, ir jį galima skiesti organiniu tirpikliu.
(3) Pridėjus boro cianido, toliau maišykite reakcijos mišinį. Reakcijos temperatūra paprastai yra kambario temperatūra, o reakcijos laikas paprastai yra kelios valandos.
(4) Pasibaigus reakcijai, reakcijos mišinys gali būti praskiestas vandeniu, produktas plaunamas neorganinės druskos tirpalu (pvz., natrio acetato tirpalu) ir galiausiai plaunamas etanoliu.
(5) Išdžiovinkite išplautą produktą, kad gautumėte labai gryną NaBH3CN.
4. Natrio hidrocianato metodas:
Sumaišę natrio hidrocianatą ir natrio hidroksidą, įpilkite natrio borohidrido ir pakaitinkite iki 60 laipsnių, kad gautumėte NaBH3CN.
Konkretūs veiksmai yra tokie:
(1) Sumaišykite natrio cianidą ir natrio hidrocianatą moliniu santykiu 2:1 ir įpilkite pakankamai vandens.
(2) Lėtai įpilkite natrio hidroksido, maišydami, kol tirpalo pH pasieks 10-11.
(3) Tada lėtai įpilkite vandenilio cianido rūgšties, kad sureguliuotumėte pH vertę maždaug 7-8, paprastai reikia nuolat maišyti ir kaitinti (apie 60 laipsnių).
(4) Maišant ir kaitinant, lėtai įpilkite boro cianido, paprastai boro cianido kiekis yra 1.2-1,5 karto didesnis nei vandenilio cianido, ir jį galima skiesti vandeniu.
(5) Po reakcijos produktas gali būti plaunamas neorganinės druskos tirpalu (pvz., natrio acetato tirpalu) ir galiausiai plaunamas etanoliu.
(6) Išdžiovinkite išplautą produktą, kad gautumėte labai gryną NaBH3CN.
Tarp šių kitų sintetinių metodų boro trichlorido metodas yra vienas iš dažniausiai naudojamų metodų. Laboratorijoje gali būti atliekami ir kiti metodai, tačiau reikia pasirinkti tinkamiausią gamybos būdą pagal eksperimentinę aplinką ir savo poreikius.