Natriumcyanoborhydrider en organisk forbindelse som kan brukes til å redusere acylforbindelser og andre organiske forbindelser, så det er et av de mest brukte reduksjonsmidlene i organisk syntese. Følgende er to vanlige syntetiske ruter for natriumcyanoborhydrid:
1. Reaksjon av natriumcyanid og natriumborhydrid
Natriumcyanid og natriumborhydrid blandes først og omsettes ved romtemperatur. Natriumcyanoborhydrid og hydrogen genereres under reaksjonen:
NaCN pluss NaBH4→ NaBH3CN pluss H2
Etter reaksjonen kan det resulterende natriumcyanoborhydridet oppnås ved filtrering og tørking under vakuum for å oppnå det rene produktet.
De detaljerte trinnene i reaksjonen er som følger:
(1) I et tørt miljø, bland natriumcyanid og natriumborhydrid i et molforhold på 1:1, og tilsett blandingen til tørr vannfri metanol.
(2) Tilsett metanolblandingen i reaktoren og varm opp til reaksjonstemperaturen under omrøring. Vanligvis er reaksjonstemperaturen 0-5 grader, som kan kontrolleres med et is-saltbad.
(3) Tilsett sakte en passende mengde vann dråpevis til reaksjonsblandingen for å fremme reaksjonen. Under reaksjonen spaltes metanol til formaldehyd og hydrogengass, mens natriumcyanid og natriumborhydrid reagerer og danner NaBH3CN.
(4) Etter at reaksjonen er fullført, filtreres reaksjonsblandingen for å fjerne gjenværende faststoff, og deretter vaskes produktet med vann eller metanol.
2. Reaksjon av natriumcyanid og bortriklorid
Natriumcyanid og bortriklorid blandes først og omsettes ved romtemperatur. Reaksjonen produserer cyanid og hydrogen, og danner mellomproduktet natriumtrikloridborocyanid (NaCN·BCl3). Deretter ble svovelsyre tilsatt, mellomproduktet ble hydrolysert og tørket under vakuum for å gi natriumcyanoborhydrid:
NaCN pluss BCl3→ NaCN BCl3
NaCN BCl3pluss H2O pluss H2SÅ4→ NaBH3CN pluss H3BO3pluss NaHSO4
Reaksjonsprosessen er relativt enkel, trinnene er som følger:
(1) Bland natriumcyanid og bortriklorid i et molforhold på 1:1, og tilsett en tilstrekkelig mengde acetonitril, DMF eller DMSO og andre organiske løsningsmidler.
(2) Tilsett sakte fortynnet syre (som HCl eller H2SÅ4) til reaksjonsblandingen under omrøring, og det kan observeres at blandingen blir til en hvit suspensjon under reaksjonen.
(3) Reaksjonen utføres vanligvis ved romtemperatur, og kjølevann eller isvann kan brukes for å opprettholde reaksjonstemperaturen, og reaksjonen tar vanligvis 2-4 timer.
(4) Etter at reaksjonen er fullført, fortynn reaksjonsblandingen med vann, vask deretter produktet med en uorganisk saltløsning (som natriumacetatløsning), og vask til slutt med etanol.
(5) Tørk det vaskede produktet for å oppnå høyrent NaBH3CN.
Begge de ovennevnte metodene kan tilberede natriumcyanoborhydrid, men den første metoden er mer praktisk, så den er mer vanlig i laboratoriet
Her er noen andre syntetiske metoder for syntese av natriumcyanoborhydrid:
1. Bortrikloridmetode:
Etter blanding av natriumborat og blåsyre tilsettes bortriklorid og oppvarmes for å oppnå NaBH3CN.
Fortsett som følger:
(1) I et tørt miljø, bland bortriklorid og metanol i et molforhold på 1:1.
(2) Tilsett blåsyre sakte under omrøringsbetingelser, og reaksjonsblandingen vil produsere borcyanid. I løpet av reaksjonen ble blandingen observert å endre seg fra mørk rød til oransje og deretter til lys gul.
(3) Tilsett natriumcyanid og en tilstrekkelig mengde metanol, og fortsett å røre reaksjonsblandingen. I dette trinnet reagerer borcyanid med natriumcyanid for å danne NaBH3CN og NaCl.
(4) Etter at reaksjonen er fullført, filtreres reaksjonsblandingen for å fjerne gjenværende faststoff. Produktet vaskes deretter med vann eller metanol.
(5) Til slutt tørkes det vaskede produktet for å oppnå høyrent NaBH3CN.
2. Formaldehydmetode:
Etter blanding av formaldehyd og blåsyre tilsettes natriumhydroksid under påvirkning av alkali for å oppnå NaBH3CN.
Spesifikke trinn er som følger:
(1) Bland formaldehyd og natriumcyanid i et molforhold på 2:1, og tilsett en tilstrekkelig mengde acetonitril, DMF eller DMSO og andre organiske løsningsmidler.
(2) Tilsett borcyanid sakte under omrøring, vanligvis er mengden borcyanid 1.2-1,5 ganger den for formaldehyd, og det kan fortynnes med organiske løsningsmidler som acetonitril, DMF eller DMSO.
(3) Etter tilsetning av borcyanid, fortsett å røre reaksjonsblandingen. Reaksjonen utføres vanligvis ved romtemperatur, og pH må kontrolleres til rundt nøytral. Reaksjonstiden er vanligvis flere timer.
(4) Etter reaksjonen kan reaksjonsblandingen fortynnes med vann, og produktet vaskes med en uorganisk saltløsning (som natriumacetatløsning), og til slutt vaskes med etanol.
(5) Tørk det vaskede produktet for å oppnå høyrent NaBH3CN.
3. Akrylnitrilmetode:
Etter blanding av akrylnitril og blåsyre tilsettes natriumhydroksid og borsyre for å oppnå NaBH3CN.
Spesifikke trinn er som følger:
(1) Bland akrylnitril og natriumcyanid i et molforhold på 1:1,5, og tilsett en tilstrekkelig mengde organisk løsningsmiddel som metanol eller acetonitril.
(2) Tilsett borcyanid sakte under omrøring, vanligvis er mengden borcyanid 1.2-1,5 ganger den for akrylnitril, og den kan fortynnes med organisk løsningsmiddel.
(3) Etter tilsetning av borcyanid, fortsett å røre reaksjonsblandingen. Reaksjonstemperaturen er vanligvis ved romtemperatur, og reaksjonstiden er vanligvis flere timer.
(4) Etter reaksjonen kan reaksjonsblandingen fortynnes med vann, og produktet vaskes med en uorganisk saltløsning (som natriumacetatløsning), og til slutt vaskes med etanol.
(5) Tørk det vaskede produktet for å oppnå høyrent NaBH3CN.
4. Natriumhydrocyanatmetode:
Etter å ha blandet natriumhydrocyanat og natriumhydroksid, tilsett natriumborhydrid og varm opp til 60 grader for å oppnå NaBH3CN.
Spesifikke trinn er som følger:
(1) Bland natriumcyanid og natriumhydrocyanat i et molforhold på 2:1, og tilsett nok vann.
(2) Tilsett natriumhydroksid sakte under omrøring til pH-verdien til løsningen når 10-11.
(3) Tilsett deretter blåsyre sakte for å kontrollere pH-verdien på rundt 7-8, som vanligvis krever kontinuerlig omrøring og oppvarming (rundt 60 grader).
(4) Under omrøring og oppvarming, tilsett borcyanid sakte, vanligvis er mengden borcyanid 1,2-1,5 ganger mengden av blåsyre, og den kan fortynnes med vann.
(5) Etter reaksjonen kan produktet vaskes med en uorganisk saltløsning (som natriumacetatløsning), og til slutt vaskes med etanol.
(6) Tørk det vaskede produktet for å oppnå høyrent NaBH3CN.
Blant disse andre syntetiske metodene er bortrikloridmetoden en av de mest brukte metodene. Andre metoder kan også utføres i laboratoriet, men det er nødvendig å velge den mest egnede metoden for produksjon i henhold til forsøksmiljøet og egne behov.