Natriumsyaaniboorihydridion orgaaninen yhdiste, jota voidaan käyttää asyyliyhdisteiden ja muiden orgaanisten yhdisteiden pelkistämiseen, joten se on yksi yleisesti käytetyistä pelkistysaineista orgaanisessa synteesissä. Seuraavat ovat kaksi yleistä natriumsyaaniboorihydridin synteettistä reittiä:
1. Natriumsyanidin ja natriumboorihydridin reaktio
Natriumsyanidi ja natriumboorihydridi sekoitetaan ensin ja saatetaan reagoimaan huoneenlämpötilassa. Natriumsyaaniboorihydridiä ja vetyä syntyy reaktion aikana:
NaCN plus NaBH4→ NaBH3CN plus H2
Reaktion jälkeen saatu natriumsyaaniboorihydridi voidaan saada suodattamalla ja kuivaamalla tyhjössä puhtaan tuotteen saamiseksi.
Reaktion yksityiskohtaiset vaiheet ovat seuraavat:
(1) Sekoita natriumsyanidia ja natriumboorihydridiä kuivassa ympäristössä moolisuhteessa 1:1 ja lisää seos kuivaan vedettömään metanoliin.
(2) Lisää metanoliseos reaktoriin ja kuumenna reaktiolämpötilaan sekoittaen. Yleensä reaktiolämpötila on 0-5 astetta, jota voidaan säätää jää-suolahauteella.
(3) Lisää reaktioseokseen hitaasti tipoittain sopiva määrä vettä reaktion edistämiseksi. Reaktion aikana metanoli hajoaa formaldehydiksi ja vetykaasuksi, kun taas natriumsyanidi ja natriumboorihydridi reagoivat muodostaen NaBH3CN:ää.
(4) Kun reaktio on mennyt loppuun, reaktioseos suodatetaan jäljellä olevan kiinteän aineen poistamiseksi, ja sitten tuote pestään vedellä tai metanolilla.
2. Natriumsyanidin ja booritrikloridin reaktio
Natriumsyanidi ja booritrikloridi sekoitetaan ensin ja saatetaan reagoimaan huoneenlämpötilassa. Reaktio tuottaa syanidia ja vetyä ja muodostaa natriumtrikloridiborosyanidin (NaCN·BCl3) välituotteen. Sitten lisättiin rikkihappoa, välituote hydrolysoitiin ja kuivattiin tyhjössä, jolloin saatiin natriumsyaaniboorihydridiä:
NaCN plus BCl3→ NaCN BCl3
NaCN BCl3plus H2O plus H2NIIN4→ NaBH3CN plus H3BO3plus NaHSO4
Reaktioprosessi on suhteellisen yksinkertainen, vaiheet ovat seuraavat:
(1) Sekoita natriumsyanidia ja booritrikloridia moolisuhteessa 1:1 ja lisää riittävä määrä asetonitriiliä, DMF:a tai DMSO:ta ja muita orgaanisia liuottimia.
(2) Lisää hitaasti laimeaa happoa (kuten HCl tai H2NIIN4) reaktioseokseen sekoittaen, ja voidaan havaita, että seos muuttuu reaktion aikana valkoiseksi suspensioksi.
(3) Reaktio suoritetaan yleensä huoneenlämpötilassa, ja jäähdytysvettä tai jäävettä voidaan käyttää reaktiolämpötilan ylläpitämiseen, ja reaktio kestää tavallisesti 2-4 tuntia.
(4) Kun reaktio on päättynyt, laimenna reaktioseos vedellä, pese tuote sitten epäorgaanisella suolaliuoksella (kuten natriumasetaattiliuoksella) ja lopuksi pese etanolilla.
(5) Kuivaa pesty tuote erittäin puhtaan NaBH:n saamiseksi3CN.
Molemmilla yllä olevilla menetelmillä voidaan valmistaa natriumsyaaniboorihydridiä, mutta ensimmäinen menetelmä on kätevämpi, joten se on yleisempi laboratoriossa
Tässä on joitain muita synteettisiä menetelmiä natriumsyaaniboorihydridin synteesiin:
1. Booritrikloridimenetelmä:
Natriumboraatin ja syaanihapon sekoittamisen jälkeen lisätään booritrikloridia ja kuumennetaan NaBH3CN:n saamiseksi.
Toimi seuraavasti:
(1) Sekoita booritrikloridia ja metanolia kuivassa ympäristössä moolisuhteessa 1:1.
(2) Lisää hitaasti syaanivetyhappoa sekoittaen, jolloin reaktioseos tuottaa boorisyanidia. Reaktion aikana seoksen havaittiin muuttuvan tummanpunaisesta oranssiksi ja sitten vaaleankeltaiseksi.
(3) Lisää natriumsyanidia ja riittävä määrä metanolia ja jatka reaktioseoksen sekoittamista. Tässä vaiheessa boorisyanidi reagoi natriumsyanidin kanssa muodostaen NaBH:ta3CN ja NaCl.
(4) Kun reaktio on mennyt loppuun, reaktioseos suodatetaan jäljellä olevan kiinteän aineen poistamiseksi. Sitten tuote pestään vedellä tai metanolilla.
(5) Lopuksi pesty tuote kuivataan erittäin puhtaan NaBH:n saamiseksi3CN.
2. Formaldehydimenetelmä:
Formaldehydin ja syaanihapon sekoittamisen jälkeen lisätään natriumhydroksidia alkalin vaikutuksesta NaBH3CN:n saamiseksi.
Tarkat vaiheet ovat seuraavat:
(1) Sekoita formaldehydi ja natriumsyanidi moolisuhteessa 2:1 ja lisää riittävä määrä asetonitriiliä, DMF:a tai DMSO:ta ja muita orgaanisia liuottimia.
(2) Lisää boorisyanidia hitaasti sekoittaen, yleensä boorisyanidin määrä on 1.2-1,5 kertaa formaldehydin määrä, ja se voidaan laimentaa orgaanisilla liuottimilla, kuten asetonitriilillä, DMF:llä tai DMSO:lla.
(3) Kun olet lisännyt boorisyanidia, jatka reaktioseoksen sekoittamista. Reaktio suoritetaan yleensä huoneenlämpötilassa, ja pH on säädettävä noin neutraaliin. Reaktioaika on yleensä useita tunteja.
(4) Reaktion jälkeen reaktioseos voidaan laimentaa vedellä ja tuote pestään epäorgaanisella suolaliuoksella (kuten natriumasetaattiliuoksella) ja lopuksi pestään etanolilla.
(5) Kuivaa pesty tuote erittäin puhtaan NaBH:n saamiseksi3CN.
3. Akryylinitriilimenetelmä:
Akryylinitriilin ja syaanihapon sekoittamisen jälkeen lisätään natriumhydroksidia ja boorihappoa NaBH3CN:n saamiseksi.
Tarkat vaiheet ovat seuraavat:
(1) Sekoita akryylinitriili ja natriumsyanidi moolisuhteessa 1:1,5 ja lisää riittävä määrä orgaanista liuotinta, kuten metanolia tai asetonitriiliä.
(2) Lisää boorisyanidia hitaasti sekoittaen, tavallisesti boorisyanidin määrä on 1.2-1,5 kertaa akryylinitriiliin verrattuna, ja se voidaan laimentaa orgaanisella liuottimella.
(3) Kun olet lisännyt boorisyanidia, jatka reaktioseoksen sekoittamista. Reaktiolämpötila on yleensä huoneenlämpötilassa ja reaktioaika on tavallisesti useita tunteja.
(4) Reaktion jälkeen reaktioseos voidaan laimentaa vedellä ja tuote pestään epäorgaanisella suolaliuoksella (kuten natriumasetaattiliuoksella) ja lopuksi pestään etanolilla.
(5) Kuivaa pesty tuote erittäin puhtaan NaBH:n saamiseksi3CN.
4. Natriumhydrosyanaattimenetelmä:
Kun olet sekoittanut natriumhydrosyanaattia ja natriumhydroksidia, lisää natriumboorihydridiä ja kuumenna 60 asteeseen NaBH3CN:n saamiseksi.
Tarkat vaiheet ovat seuraavat:
(1) Sekoita natriumsyanidi ja natriumhydrosyanaatti moolisuhteessa 2:1 ja lisää riittävästi vettä.
(2) Lisää natriumhydroksidia hitaasti sekoittaen, kunnes liuoksen pH-arvo saavuttaa 10-11.
(3) Lisää seuraavaksi hitaasti syaanihappoa pH-arvon säätämiseksi noin 7-8, mikä vaatii yleensä jatkuvaa sekoittamista ja kuumennusta (noin 60 astetta).
(4) Lisää boorisyanidia sekoittaen ja kuumentaen hitaasti, yleensä boorisyanidin määrä on 1.2-1,5 kertaa syaanivetyhappoon verrattuna, ja se voidaan laimentaa vedellä.
(5) Reaktion jälkeen tuote voidaan pestä epäorgaanisella suolaliuoksella (kuten natriumasetaattiliuoksella) ja lopuksi pestä etanolilla.
(6) Kuivaa pesty tuote erittäin puhtaan NaBH:n saamiseksi3CN.
Näistä muista synteettisistä menetelmistä booritrikloridimenetelmä on yksi yleisimmin käytetyistä menetelmistä. Laboratoriossa voidaan suorittaa myös muita menetelmiä, mutta tuotantoon on valittava sopivin menetelmä koeympäristön ja omien tarpeiden mukaan.