Cianoboroidruro di sodioè un composto organico che può essere utilizzato per ridurre i composti acilici e altri composti organici, quindi è uno degli agenti riducenti comunemente usati nella sintesi organica. Le seguenti sono due vie sintetiche comuni del cianoboroidruro di sodio:
1. Reazione del cianuro di sodio e del boroidruro di sodio
Il cianuro di sodio e il boroidruro di sodio vengono prima miscelati e fatti reagire a temperatura ambiente. Durante la reazione vengono generati sodio cianoboroidruro e idrogeno:
NaCN più NaBH4→ NaABH3CN più H2
Dopo la reazione, il cianoboroidruro di sodio risultante può essere ottenuto filtrando ed essiccando sotto vuoto per ottenere il prodotto puro.
Le fasi dettagliate della reazione sono le seguenti:
(1) In un ambiente asciutto, miscelare cianuro di sodio e boroidruro di sodio in un rapporto molare di 1:1 e aggiungere la miscela al metanolo anidro secco.
(2) Aggiungere la miscela di metanolo nel reattore e portare alla temperatura di reazione sotto agitazione. Di solito la temperatura di reazione è di 0-5 gradi , che può essere controllata con un bagno di sale ghiacciato.
(3) Aggiungere lentamente una quantità appropriata di acqua goccia a goccia alla miscela di reazione per promuovere la reazione. Durante la reazione, il metanolo si decompone in formaldeide e idrogeno gassoso, mentre il cianuro di sodio e il boroidruro di sodio reagiscono formando NaBH3CN.
(4) Dopo che la reazione è stata completata, la miscela di reazione viene filtrata per rimuovere il solido residuo, quindi il prodotto viene lavato con acqua o metanolo.
2. Reazione del cianuro di sodio e del tricloruro di boro
Il cianuro di sodio e il tricloruro di boro vengono prima miscelati e fatti reagire a temperatura ambiente. La reazione produce cianuro e idrogeno e forma l'intermedio tricloruro di sodio borocianuro (NaCN·BCl3). Quindi è stato aggiunto acido solforico, l'intermedio è stato idrolizzato ed essiccato sotto vuoto per dare cianoboroidruro di sodio:
NaCN più BCl3→ NaCNBCl3
NaCNBCl3più h2O più H2COSÌ4→ NaABH3CN più H3BO3più NaHSO4
Il processo di reazione è relativamente semplice, i passaggi sono i seguenti:
(1) Mescolare cianuro di sodio e tricloruro di boro in un rapporto molare di 1:1 e aggiungere una quantità sufficiente di acetonitrile, DMF o DMSO e altri solventi organici.
(2) Aggiungere lentamente acido diluito (come HCl o H2COSÌ4) alla miscela di reazione sotto agitazione, e si può osservare che la miscela si trasforma in una sospensione bianca durante la reazione.
(3) La reazione viene generalmente condotta a temperatura ambiente e si può utilizzare acqua di raffreddamento o acqua ghiacciata per mantenere la temperatura di reazione e la reazione richiede solitamente 2-4 ore.
(4) Al termine della reazione, diluire la miscela di reazione con acqua, quindi lavare il prodotto con una soluzione salina inorganica (come una soluzione di acetato di sodio) e infine lavare con etanolo.
(5) Asciugare il prodotto lavato per ottenere NaBH di elevata purezza3CN.
Entrambi i metodi di cui sopra possono preparare il cianoboroidruro di sodio, ma il primo metodo è più conveniente, quindi è più comune in laboratorio
Ecco alcuni altri metodi sintetici per la sintesi del cianoboroidruro di sodio:
1. Metodo del tricloruro di boro:
Dopo aver miscelato il borato di sodio e l'acido cianidrico, si aggiunge il tricloruro di boro e si riscalda per ottenere NaBH3CN.
Procedi come segue:
(1) In un ambiente asciutto, miscelare tricloruro di boro e metanolo in un rapporto molare di 1:1.
(2) Aggiungere lentamente acido cianidrico sotto agitazione e la miscela di reazione produrrà cianuro di boro. Durante il corso della reazione, si è osservato che la miscela vira dal rosso scuro all'arancione e quindi al giallo chiaro.
(3) Aggiungere cianuro di sodio e una quantità sufficiente di metanolo e continuare ad agitare la miscela di reazione. In questa fase, il cianuro di boro reagisce con il cianuro di sodio per formare NaBH3CN e NaCl.
(4) Dopo che la reazione è stata completata, la miscela di reazione viene filtrata per rimuovere la materia solida residua. Il prodotto viene quindi lavato con acqua o metanolo.
(5) Infine, il prodotto lavato viene essiccato per ottenere NaBH di elevata purezza3CN.
2. Metodo della formaldeide:
Dopo aver miscelato formaldeide e acido cianidrico, viene aggiunto idrossido di sodio sotto l'azione di alcali per ottenere NaBH3CN.
I passaggi specifici sono i seguenti:
(1) Mescolare formaldeide e cianuro di sodio in un rapporto molare di 2:1 e aggiungere una quantità sufficiente di acetonitrile, DMF o DMSO e altri solventi organici.
(2) Aggiungere lentamente il cianuro di boro sotto agitazione, solitamente la quantità di cianuro di boro è 1.2-1.5 volte quella della formaldeide e può essere diluita con solventi organici come acetonitrile, DMF o DMSO.
(3) Dopo aver aggiunto il cianuro di boro, continuare ad agitare la miscela di reazione. La reazione viene generalmente condotta a temperatura ambiente e il pH deve essere controllato intorno alla neutralità. Il tempo di reazione è solitamente di diverse ore.
(4) Dopo la reazione, la miscela di reazione può essere diluita con acqua e il prodotto viene lavato con una soluzione salina inorganica (come una soluzione di acetato di sodio) e infine lavato con etanolo.
(5) Asciugare il prodotto lavato per ottenere NaBH di elevata purezza3CN.
3. Metodo dell'acrilonitrile:
Dopo aver miscelato acrilonitrile e acido cianidrico, vengono aggiunti idrossido di sodio e acido borico per ottenere NaBH3CN.
I passaggi specifici sono i seguenti:
(1) Mescolare acrilonitrile e cianuro di sodio con un rapporto molare di 1:1,5 e aggiungere una quantità sufficiente di solvente organico come metanolo o acetonitrile.
(2) Aggiungere lentamente il cianuro di boro sotto agitazione, solitamente la quantità di cianuro di boro è 1.2-1.5 volte quella dell'acrilonitrile e può essere diluita con solvente organico.
(3) Dopo aver aggiunto il cianuro di boro, continuare ad agitare la miscela di reazione. La temperatura di reazione è generalmente a temperatura ambiente e il tempo di reazione è solitamente di diverse ore.
(4) Dopo la reazione, la miscela di reazione può essere diluita con acqua e il prodotto viene lavato con una soluzione salina inorganica (come una soluzione di acetato di sodio) e infine lavato con etanolo.
(5) Asciugare il prodotto lavato per ottenere NaBH di elevata purezza3CN.
4. Metodo dell'idrocianato di sodio:
Dopo aver miscelato l'idrato di sodio e l'idrossido di sodio, aggiungere boroidruro di sodio e riscaldare a 60 gradi per ottenere NaBH3CN.
I passaggi specifici sono i seguenti:
(1) Mescolare il cianuro di sodio e l'idrocianato di sodio in un rapporto molare di 2:1 e aggiungere acqua a sufficienza.
(2) Aggiungere lentamente idrossido di sodio sotto agitazione fino a quando il valore del pH della soluzione raggiunge 10-11.
(3) Successivamente, aggiungere lentamente acido cianidrico per controllare il valore del pH a circa 7-8, che di solito richiede agitazione e riscaldamento continui (circa 60 gradi).
(4) Sotto la condizione di agitazione e riscaldamento, aggiungere lentamente il cianuro di boro, di solito la quantità di cianuro di boro è 1.2-1.5 volte quella dell'acido cianidrico e può essere diluita con acqua.
(5) Dopo la reazione, il prodotto può essere lavato con una soluzione salina inorganica (come una soluzione di acetato di sodio) e infine lavato con etanolo.
(6) Asciugare il prodotto lavato per ottenere NaBH di elevata purezza3CN.
Tra questi altri metodi sintetici, il metodo del tricloruro di boro è uno dei metodi più comunemente usati. Altri metodi possono essere eseguiti anche in laboratorio, ma è necessario scegliere il metodo più adatto per la produzione in base all'ambiente sperimentale e alle proprie esigenze.