Burgessov reagens(također poznat kao Burgess dehidrator) je uobičajeni reagens za dehidrataciju u organskoj hemiji, koji se uglavnom koristi za pretvaranje amida u nitrile. Ova transformacija je vrlo važna u organskoj sintezi, jer je nitril funkcionalna grupa sa višestrukom upotrebom u organskoj hemiji.
(Link proizvoda: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/burgess-reagent-synthesis-cas-29684-56-8.html)
Detaljni koraci za sintetizaciju Burgessovog reagensa su sljedeći:
1. Pripremite reagense i rastvarače: bezvodni metanol, bezvodni benzol, P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5 i druga sredstva za dehidrataciju.
2. Pomiješajte amid sa odgovarajućom količinom sredstva za dehidrataciju, obično miješanjem amida sa odgovarajućom količinom P2O5 i ravnomjernim miješanjem.
3. Zagrijte smjesu na odgovarajuću temperaturu, obično 100-150 stepen , da potaknete reakciju dehidracije.
4. Tokom procesa zagrevanja, vlaga i druge isparljive supstance u reakcionom rastvoru postepeno se isparavaju, a reakcija se nastavlja dok se ne osuši.
5. Nakon što je reakcija završena, ohladite reakcioni rastvor na sobnu temperaturu, a zatim izvršite vakuum destilaciju da biste dalje uklonili zaostale dehidrirajuće agense i druge isparljive supstance.
6. Sakupite destilat dobijen destilacijom, obično nitril, i rafinirajte ga operacijama kao što su prekristalizacija ili ekstrakcija kako bi se dobio nitril visoke čistoće.
Sledi hemijska jednačina za prvu metodu:
Amidi reaguju sa dehidrirajućim agensima za proizvodnju nitrila:
RCONH2 → RCN+H2O
Među njima, R predstavlja ugljovodoničnu grupu.
Zagrijavanje pospješuje napredak reakcije:
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
Vakum destilacija za uklanjanje zaostalih sredstava za dehidrataciju i drugih isparljivih tvari:
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
Rafinirani nitril:
RCN+H2O → RCONH2
Među njima, R predstavlja ugljovodoničnu grupu.
Druga metoda: Koristite P2O5 kao sredstvo za dehidrataciju
Pored upotrebe P2O5 kao sredstva za dehidrataciju, postoji nekoliko drugih metoda za sintetizaciju Burgessovih reagensa. Sljedeća je jedna od najčešće korištenih metoda, koja koristi metan sulfonil hlorid (CH3SO2Cl) kao sredstvo za dehidrataciju.
Hemijska jednadžba
Amid reaguje sa P2O5:
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
Zagrijavanje i dehidracija:
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
Među njima, R predstavlja ugljovodoničnu grupu.
U ovoj reakciji, P2O5 reaguje sa amidom da bi ga pretvorio u odgovarajući fosforamid. Zatim se fosforamid zagrijava kako bi se uklonila vlaga i stvorio nitril. U ovom procesu, sam P2O5 je i reaktant i sredstvo za dehidrataciju.
Koraci sinteze:
1. Dodajte odgovarajuću količinu amida u suhu tikvicu, a zatim ga razblažite do odgovarajuće koncentracije bezvodnim rastvaračem.
Dodavanje metan sulfonil hlorida
2. Dodajte izračunati metan sulfonil hlorid u rastvor koji sadrži amid. Pazite da metan sulfonil hlorid bude bezvodan, inače je potrebna prethodna obrada kako bi se uklonila vlaga iz njega.
Reakcija grijanja
3. Zagrijte smjesu na odgovarajućoj temperaturi, obično između sobne temperature i srednje temperature (25-60 stepen ). Ova temperatura ovisi o specifičnom amidu i potrebnom vremenu reakcije. Nastavite sa zagrijavanjem dok se ne ukloni sva voda. Mala količina vodene pare će se stvoriti tokom ovog procesa, tako da je potreban efikasan kondenzator za prikupljanje ove pare.
4. Post tretman i odvajanje proizvoda. Nakon što se ukloni sva voda, ohladite smjesu na sobnu temperaturu. Zbog hlapljivosti nastalog nitrila, može se odvojiti od preostalih proizvoda jednostavnom vakuum destilacijom. Sakupite ovu frakciju koja treba da sadrži nastali nitril.
5. Prečišćavanje proizvoda. Dobijeni nitril može zahtijevati dalje prečišćavanje kako bi se uklonile sve zaostale nečistoće. To se može postići rekristalizacijom ili rafiniranjem odgovarajućim adsorbentima.
6. Odlaganje otpada. Korišteni metansulfonil hlorid je opasan otpad koji se ne može direktno ispuštati u okoliš. Treba ga uskladištiti u odgovarajućim kontejnerima i predati profesionalnom preduzeću za odlaganje otpada na odlaganje.
7. Evidencija i prikupljanje podataka. Tokom čitavog procesa sinteze, sve korake i podatke treba evidentirati, kao što su temperatura reakcije, vrijeme reakcije, količina sirovina i proizvoda, itd., za naknadnu analizu i moguća poboljšanja.
Treća metoda: Koristite trifluorocetni anhidrid (TFAA) - trietilamin kao sredstvo za dehidrataciju
Pored upotrebe P2O5 i metansulfonil hlorida kao sredstava za dehidrataciju, postoji nekoliko drugih metoda za sintetizaciju Burgessovih reagensa. Sljedeća je jedna od najčešće korištenih metoda, koja koristi trifluoroacetatni anhidrid (TFAA) - trietilamin kao sredstvo za dehidrataciju.
Hemijska jednadžba
Amid reaguje sa anhidridom trifluoroctene kiseline:
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
Tretman trietilaminom:
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+(C2H5) 3N-H++C4F6O3-
Odvajanje proizvoda:
RCONH-CN odvajanje destilacijom
Među njima, R predstavlja alkil grupu, TFAA predstavlja trifluorosirćetni anhidrid, a (C2H5) 3N predstavlja trietilamin.
U ovoj reakciji, anhidrid trifluorosirćetne kiseline prvo reaguje sa amidom da bi se pretvorio u odgovarajući trifluorocteni amid. Zatim, trietilamin reaguje sa trifluoracetamidom da bi se pretvorio u nitril. Konačno, nastali nitril se odvaja od reakcione smjese destilacijom.
Koraci sinteze:
1. Dodajte odgovarajuću količinu amida u suhu tikvicu, a zatim ga razblažite do odgovarajuće koncentracije bezvodnim rastvaračem.
Dodati anhidrid trifluoroctene kiseline i trietilamin
2. Dodajte izračunati anhidrid trifluorosirćetne kiseline i trietilamin uzastopno u rastvor koji sadrži amid. Uvjerite se da su svi reagensi bezvodni, inače je potrebna prethodna obrada kako bi se uklonila vlaga iz njih.
3. Reakcija zagrijavanja. Zagrijte smjesu na odgovarajućoj temperaturi, obično između sobne temperature i srednje temperature (25-60 stepen ). Ova temperatura ovisi o specifičnom amidu i potrebnom vremenu reakcije. Nastavite sa zagrijavanjem dok se ne ukloni sva voda. Ovaj proces će stvoriti veliku količinu isparljivih materija, tako da je potreban efikasan kondenzator za prikupljanje ovih para.
4. Nakon tretmana i odvajanja proizvoda, kada se ukloni sva voda, ohladite smjesu na sobnu temperaturu. Zbog hlapljivosti nastalog nitrila, može se odvojiti od preostalih proizvoda jednostavnom vakuum destilacijom. Sakupite ovu frakciju koja treba da sadrži nastali nitril.
5. Prečišćavanje proizvoda može zahtevati dalje prečišćavanje kako bi se uklonile sve zaostale nečistoće iz dobijenog nitrila. To se može postići rekristalizacijom ili rafiniranjem odgovarajućim adsorbentima.
6. Tretman otpada, korišteni trifluorosirćetni anhidrid, trietilamin i generirani nitrili su opasan otpad i ne mogu se direktno ispuštati u okoliš. Treba ga uskladištiti u odgovarajućim kontejnerima i predati profesionalnom preduzeću za odlaganje otpada na odlaganje.
7. Evidentiranje i prikupljanje podataka: Tokom cijelog procesa sinteze, svi koraci i podaci trebaju biti zabilježeni, kao što su temperatura reakcije, vrijeme reakcije, količina sirovina i proizvoda, itd., radi naknadne analize i mogućeg poboljšanja.
8. Verifikacija i kontrola kvaliteta: Nakon završetka sinteze, potrebno je koristiti odgovarajuće analitičke metode (kao što su spektrometrija mase, nuklearna magnetna rezonanca, infracrvena spektroskopija, itd.) za provjeru čistoće i strukture proizvoda. Ako je moguće, potrebno je napraviti poređenja sa poznatim standardima.