Burgess reagens(også kjent som Burgess dehydrator) er et ofte brukt dehydreringsreagens i organisk kjemi, hovedsakelig brukt til å omdanne amider til nitriler. Denne transformasjonen er svært viktig i organisk syntese, da nitril er en funksjonell gruppe med flere bruksområder i organisk kjemi.
(Produktlenke: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/burgess-reagent-synthesis-cas-29684-56-8.html)
De detaljerte trinnene for å syntetisere et Burgess-reagens er som følger:
1. Klargjør reagenser og løsemidler: vannfri metanol, vannfri benzen, P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5 og andre dehydreringsmidler.
2. Bland amidet med en passende mengde dehydreringsmiddel, vanligvis ved å blande amidet med en passende mengde P2O5 og rør jevnt.
3. Varm opp blandingen til en passende temperatur, vanligvis 100-150 grad , for å fremme dehydreringsreaksjonen.
4. Under oppvarmingsprosessen blir fuktigheten og andre flyktige stoffer i reaksjonsløsningen gradvis fordampet, og reaksjonen fortsetter til den tørker.
5. Etter at reaksjonen er fullført, avkjøl reaksjonsløsningen til romtemperatur og utfør deretter vakuumdestillasjon for ytterligere å fjerne gjenværende dehydratiseringsmidler og andre flyktige stoffer.
6. Samle destillatet oppnådd fra destillasjon, vanligvis nitril, og raffiner det gjennom operasjoner som omkrystallisering eller ekstraksjon for å oppnå høyrent nitril.
Følgende er den kjemiske ligningen for den første metoden:
Amider reagerer med dehydrerende midler for å produsere nitriler:
RCONH2 → RCN+H2O
Blant dem representerer R en hydrokarbongruppe.
Oppvarming fremmer reaksjonsfremgang:
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
Vakuumdestillasjon for å fjerne gjenværende dehydreringsmidler og andre flyktige stoffer:
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
Raffinert nitril:
RCN+H2O → RCONH2
Blant dem representerer R en hydrokarbongruppe.
Andre metode: Bruk P2O5 som et dehydreringsmiddel
I tillegg til å bruke P2O5 som et dehydreringsmiddel, finnes det flere andre metoder for å syntetisere Burgess-reagenser. Følgende er en av de mest brukte metodene, som bruker metansulfonylklorid (CH3SO2Cl) som et dehydreringsmiddel.
Kjemisk ligning
Amid reagerer med P2O5:
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
Oppvarming og dehydrering:
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
Blant dem representerer R hydrokarbongruppen.
I denne reaksjonen reagerer P2O5 med amid for å omdanne det til det tilsvarende fosforamidet. Deretter varmes fosforamidet opp for å fjerne fuktighet og generere nitril. I denne prosessen er P2O5 i seg selv både en reaktant og et dehydreringsmiddel.
Syntesetrinn:
1. Tilsett en passende mengde amid til en tørr kolbe, og fortynn den til passende konsentrasjon med vannfritt løsningsmiddel.
Tilsetning av metansulfonylklorid
2. Tilsett det beregnede metansulfonylkloridet til løsningen som inneholder amid. Vær nøye med å sikre at metansulfonylklorid er vannfritt, ellers er det nødvendig med forbehandling for å fjerne fuktighet fra det.
Oppvarmingsreaksjon
3. Varm opp blandingen til en passende temperatur, vanligvis mellom romtemperatur og middels temperatur (25-60 grad). Denne temperaturen avhenger av det spesifikke amidet og den nødvendige reaksjonstiden. Fortsett oppvarmingen til alt vannet er fjernet. En liten mengde vanndamp vil bli generert under denne prosessen, så en effektiv kondensator er nødvendig for å samle denne dampen.
4. Etterbehandling og produktseparasjon. Etter at alt vannet er fjernet, avkjøl blandingen til romtemperatur. På grunn av flyktigheten til det genererte nitrilet, kan det separeres fra de gjenværende produktene gjennom enkel vakuumdestillasjon. Samle denne fraksjonen, som skal inneholde det genererte nitrilen.
5. Produktrensing. Det oppnådde nitrilet kan kreve ytterligere rensing for å fjerne eventuelle gjenværende urenheter. Dette kan oppnås gjennom omkrystallisering eller raffinering med passende adsorbenter.
6. Avfallshåndtering. Brukt metansulfonylklorid er et farlig avfall som ikke kan slippes direkte ut i miljøet. Den skal oppbevares i passende beholdere og leveres til et profesjonelt avfallsselskap for avhending.
7. Registrering og datainnsamling. Gjennom hele synteseprosessen skal alle trinn og data registreres, som reaksjonstemperatur, reaksjonstid, mengde råvarer og produkter, etc., for etterfølgende analyse og mulige forbedringer.
Tredje metode: Bruk trifluoreddiksyreanhydrid (TFAA) - trietylamin som dehydreringsmiddel
I tillegg til å bruke P2O5 og metansulfonylklorid som dehydreringsmidler, er det flere andre metoder for å syntetisere Burgess-reagenser. Følgende er en av de mest brukte metodene, som bruker trifluoreddiksyreanhydrid (TFAA) - trietylamin som et dehydreringsmiddel.
Kjemisk ligning
Amid reagerer med trifluoreddiksyreanhydrid:
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
Trietylaminbehandling:
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+(C2H5) 3N-H++C4F6O3-
Produktseparasjon:
RCONH-CN destillasjonsseparasjon
Blant dem representerer R alkylgruppe, TFAA representerer trifluoreddiksyreanhydrid, og (C2H5)3N representerer trietylamin.
I denne reaksjonen reagerer trifluoreddiksyreanhydrid først med amid for å omdanne det til det tilsvarende trifluoreddiksyreamidet. Deretter reagerer trietylamin med trifluoracetamid for å omdanne det til nitril. Til slutt separeres det genererte nitrilet fra reaksjonsblandingen ved destillasjon.
Syntesetrinn:
1. Tilsett en passende mengde amid til en tørr kolbe, og fortynn den til passende konsentrasjon med vannfritt løsningsmiddel.
Tilsett trifluoreddiksyreanhydrid og trietylamin
2. Tilsett det beregnede trifluoreddiksyreanhydridet og trietylamin sekvensielt til løsningen som inneholder amid. Sørg for at alle reagenser er vannfrie, ellers er det nødvendig med forbehandling for å fjerne fuktighet fra dem.
3. Oppvarmingsreaksjon. Varm opp blandingen til en passende temperatur, vanligvis mellom romtemperatur og middels temperatur (25-60 grad). Denne temperaturen avhenger av det spesifikke amidet og den nødvendige reaksjonstiden. Fortsett oppvarmingen til alt vannet er fjernet. Denne prosessen vil generere en stor mengde flyktige stoffer, så en effektiv kondensator er nødvendig for å samle disse dampene.
4. Etter behandling og produktseparasjon, når alt vann er fjernet, avkjøl blandingen til romtemperatur. På grunn av flyktigheten til det genererte nitrilet, kan det separeres fra de gjenværende produktene gjennom enkel vakuumdestillasjon. Samle denne fraksjonen, som skal inneholde det genererte nitrilen.
5. Produktrensing kan kreve ytterligere rensing for å fjerne eventuelle gjenværende urenheter fra det oppnådde nitrilen. Dette kan oppnås gjennom omkrystallisering eller raffinering med passende adsorbenter.
6. Avfallsbehandling, brukt trifluoreddiksyreanhydrid, trietylamin og genererte nitriler er alle farlig avfall og kan ikke slippes direkte ut i miljøet. Den skal oppbevares i passende beholdere og leveres til et profesjonelt avfallsselskap for avhending.
7. Registrering og datainnsamling: Gjennom hele synteseprosessen bør alle trinn og data registreres, som reaksjonstemperatur, reaksjonstid, mengde råvarer og produkter, etc., for etterfølgende analyse og eventuell forbedring.
8. Verifikasjon og kvalitetskontroll: Etter fullført syntese bør passende analytiske metoder (som massespektrometri, kjernemagnetisk resonans, infrarød spektroskopi, etc.) brukes for å verifisere renheten og strukturen til produktet. Om mulig bør det også gjøres sammenligninger med kjente standarder.