Burgess reagens(også kendt som Burgess dehydrator) er et almindeligt anvendt dehydreringsreagens i organisk kemi, hovedsagelig brugt til at omdanne amider til nitriler. Denne transformation er meget vigtig i organisk syntese, da nitril er en funktionel gruppe med flere anvendelser i organisk kemi.
(Produkt link: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/burgess-reagent-synthesis-cas-29684-56-8.html)
De detaljerede trin til syntetisering af et Burgess-reagens er som følger:
1. Forbered reagenser og opløsningsmidler: vandfri methanol, vandfri benzen, P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5 og andre dehydreringsmidler.
2. Bland amidet med en passende mængde dehydreringsmiddel, sædvanligvis ved at blande amidet med en passende mængde P2O5 og omrør jævnt.
3. Opvarm blandingen til en passende temperatur, normalt 100-150 grad, for at fremme dehydreringsreaktionen.
4. Under opvarmningsprocessen fordampes fugten og andre flygtige stoffer i reaktionsopløsningen gradvist, og reaktionen fortsætter, indtil den tørrer.
5. Efter at reaktionen er afsluttet, afkøles reaktionsopløsningen til stuetemperatur og derefter udføres vakuumdestillation for yderligere at fjerne resterende dehydreringsmidler og andre flygtige stoffer.
6. Opsaml destillatet opnået ved destillation, sædvanligvis nitril, og raffinér det gennem operationer såsom omkrystallisation eller ekstraktion for at opnå højrent nitril.
Følgende er den kemiske ligning for den første metode:
Amider reagerer med dehydrerende midler og producerer nitriler:
RCONH2 → RCN+H2O
Blandt dem repræsenterer R en carbonhydridgruppe.
Opvarmning fremmer reaktionens fremskridt:
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
Vakuumdestillation for at fjerne resterende dehydreringsmidler og andre flygtige stoffer:
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
Raffineret nitril:
RCN+H2O → RCONH2
Blandt dem repræsenterer R en carbonhydridgruppe.
Anden metode: Brug P2O5 som et dehydrerende middel
Ud over at bruge P2O5 som et dehydreringsmiddel, er der flere andre metoder til at syntetisere Burgess-reagenser. Følgende er en af de almindeligt anvendte metoder, som bruger methansulfonylchlorid (CH3SO2Cl) som et dehydreringsmiddel.
Kemisk ligning
Amid reagerer med P2O5:
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
Opvarmning og dehydrering:
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
Blandt dem repræsenterer R carbonhydridgruppen.
I denne reaktion reagerer P2O5 med amid for at omdanne det til det tilsvarende phosphoramid. Derefter opvarmes phosphoramidet for at fjerne fugt og generere nitril. I denne proces er P2O5 i sig selv både en reaktant og et dehydreringsmiddel.
Syntese trin:
1. Tilsæt en passende mængde amid til en tør kolbe, og fortynd det derefter til den passende koncentration med vandfrit opløsningsmiddel.
Tilsætning af methansulfonylchlorid
2. Tilsæt det beregnede methansulfonylchlorid til opløsningen indeholdende amid. Vær omhyggelig med at sikre, at methansulfonylchlorid er vandfrit, ellers er forbehandling påkrævet for at fjerne fugt fra det.
Opvarmningsreaktion
3. Opvarm blandingen til en passende temperatur, normalt mellem stuetemperatur og middeltemperatur (25-60 grad). Denne temperatur afhænger af det specifikke amid og den nødvendige reaktionstid. Fortsæt opvarmningen, indtil alt vand er fjernet. En lille mængde vanddamp vil blive genereret under denne proces, så en effektiv kondensator er nødvendig for at opsamle denne damp.
4. Efterbehandling og produktadskillelse. Efter at alt vandet er fjernet, afkøles blandingen til stuetemperatur. På grund af flygtigheden af det genererede nitril kan det adskilles fra de resterende produkter ved simpel vakuumdestillation. Saml denne fraktion, som skal indeholde det genererede nitril.
5. Produktoprensning. Det opnåede nitril kan kræve yderligere rensning for at fjerne eventuelle resterende urenheder. Dette kan opnås gennem omkrystallisation eller raffinering med passende adsorbenter.
6. Bortskaffelse af affald. Brugt methansulfonylchlorid er et farligt affald, som ikke kan udledes direkte i miljøet. Det skal opbevares i passende beholdere og afleveres til et professionelt renovationsfirma til bortskaffelse.
7. Registrering og dataindsamling. Gennem hele synteseprocessen skal alle trin og data registreres, såsom reaktionstemperatur, reaktionstid, mængde af råmaterialer og produkter osv. til efterfølgende analyse og mulige forbedringer.
Tredje metode: Brug trifluoreddikesyreanhydrid (TFAA) - triethylamin som et dehydreringsmiddel
Ud over at bruge P2O5 og methansulfonylchlorid som dehydreringsmidler, er der flere andre metoder til at syntetisere Burgess-reagenser. Følgende er en af de almindeligt anvendte metoder, som bruger trifluoreddikesyreanhydrid (TFAA) - triethylamin som et dehydreringsmiddel.
Kemisk ligning
Amid reagerer med trifluoreddikesyreanhydrid:
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
Triethylamin behandling:
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+(C2H5) 3N-H++C4F6O3-
Produktadskillelse:
RCONH-CN destillationsseparation
Blandt dem repræsenterer R en alkylgruppe, TFAA repræsenterer trifluoreddikesyreanhydrid, og (C2H5)3N repræsenterer triethylamin.
I denne reaktion reagerer trifluoreddikesyreanhydrid først med amid for at omdanne det til det tilsvarende trifluoreddikesyreamid. Derefter reagerer triethylamin med trifluoracetamid for at omdanne det til nitril. Til sidst adskilles det dannede nitril fra reaktionsblandingen ved destillation.
Syntese trin:
1. Tilsæt en passende mængde amid til en tør kolbe, og fortynd det derefter til den passende koncentration med vandfrit opløsningsmiddel.
Tilsæt trifluoreddikesyreanhydrid og triethylamin
2. Tilsæt det beregnede trifluoreddikesyreanhydrid og triethylamin sekventielt til opløsningen indeholdende amid. Sørg for, at alle reagenser er vandfri, ellers er forbehandling påkrævet for at fjerne fugt fra dem.
3. Opvarmningsreaktion. Opvarm blandingen til en passende temperatur, normalt mellem stuetemperatur og middeltemperatur (25-60 grad). Denne temperatur afhænger af det specifikke amid og den nødvendige reaktionstid. Fortsæt opvarmningen, indtil alt vand er fjernet. Denne proces vil generere en stor mængde flygtige stoffer, så en effektiv kondensator er nødvendig for at opsamle disse dampe.
4. Efter behandling og produktadskillelse, når alt vand er fjernet, afkøles blandingen til stuetemperatur. På grund af flygtigheden af det genererede nitril kan det adskilles fra de resterende produkter ved simpel vakuumdestillation. Saml denne fraktion, som skal indeholde det genererede nitril.
5. Produktoprensning kan kræve yderligere oprensning for at fjerne eventuelle resterende urenheder fra det opnåede nitril. Dette kan opnås gennem omkrystallisation eller raffinering med passende adsorbenter.
6. Affaldsbehandling, brugt trifluoreddikesyreanhydrid, triethylamin og dannede nitriler er alle farligt affald og kan ikke udledes direkte i miljøet. Det skal opbevares i passende beholdere og afleveres til et professionelt renovationsfirma til bortskaffelse.
7. Registrering og dataindsamling: Gennem hele synteseprocessen skal alle trin og data registreres, såsom reaktionstemperatur, reaktionstid, mængde af råvarer og produkter mv., til efterfølgende analyse og eventuel forbedring.
8. Verifikation og kvalitetskontrol: Efter afslutning af syntese bør passende analytiske metoder (såsom massespektrometri, kernemagnetisk resonans, infrarød spektroskopi osv.) anvendes til at verificere produktets renhed og struktur. Hvis det er muligt, bør der også foretages sammenligninger med kendte standarder.