Ціаноборгідрид натріюце органічна сполука, яку можна використовувати для відновлення ацильних сполук та інших органічних сполук, тому це один із широко використовуваних відновників в органічному синтезі. Нижче наведено два поширених шляхи синтезу ціаноборгідриду натрію:
1. Реакція натрій ціаніду та натрій борогідриду
Ціанід натрію та борогідрид натрію спочатку змішують і реагують при кімнатній температурі. Ціаноборгідрид натрію та водень утворюються під час реакції:
NaCN плюс NaBH4→ NaBH3CN плюс H2
Після реакції отриманий ціаноборгідрид натрію можна отримати шляхом фільтрування та сушіння під вакуумом для отримання чистого продукту.
Детальні етапи реакції такі:
(1) У сухому середовищі змішайте ціанід натрію та боргідрид натрію в молярному співвідношенні 1:1 і додайте суміш до сухого безводного метанолу.
(2) Додайте суміш метанолу в реактор і нагрійте до температури реакції при перемішуванні. Зазвичай температура реакції становить 0-5 градусів, яку можна контролювати за допомогою крижано-сольової ванни.
(3) Повільно додайте по краплях відповідну кількість води до реакційної суміші, щоб прискорити реакцію. Під час реакції метанол розкладається на формальдегід і газоподібний водень, тоді як ціанід натрію та борогідрид натрію реагують з утворенням NaBH3CN.
(4) Після завершення реакції реакційну суміш фільтрують для видалення залишкової твердої речовини, а потім продукт промивають водою або метанолом.
2. Реакція натрій ціаніду і бор трихлориду
Ціанід натрію і трихлорид бору спочатку змішують і реагують при кімнатній температурі. У результаті реакції утворюються ціанід і водень, а також утворюється проміжний бороціанід трихлорид натрію (NaCN·BCl3). Потім додавали сірчану кислоту, проміжний продукт гідролізували та сушили під вакуумом, отримуючи ціаноборгідрид натрію:
NaCN плюс BCl3→ NaCN BCl3
NaCN BCl3плюс H2O плюс H2ТАК4→ NaBH3CN плюс H3BO3плюс NaHSO4
Процес реакції відносно простий, етапи такі:
(1) Змішайте ціанід натрію та трихлорид бору в молярному співвідношенні 1:1 і додайте достатню кількість ацетонітрилу, ДМФ або ДМСО та інших органічних розчинників.
(2) Повільно додайте розведену кислоту (наприклад, HCl або H2ТАК4) до реакційної суміші при перемішуванні, і можна спостерігати, що під час реакції суміш перетворюється на білу суспензію.
(3) Реакцію зазвичай проводять при кімнатній температурі, і для підтримки температури реакції можна використовувати охолоджуючу воду або крижану воду, і реакція зазвичай триває 2-4 годин.
(4) Після завершення реакції розбавте реакційну суміш водою, потім промийте продукт розчином неорганічної солі (наприклад, розчином ацетату натрію) і, нарешті, промийте етанолом.
(5) Висушіть промитий продукт для отримання NaBH високої чистоти3CN.
Ціаноборгідрид натрію можна отримати обома вищезгаданими способами, але перший спосіб більш зручний, тому він більш поширений в лабораторії.
Ось деякі інші синтетичні методи синтезу ціаноборгідриду натрію:
1. Метод трихлориду бору:
Після змішування борату натрію та синильної кислоти додають трихлорид бору та нагрівають до отримання NaBH3CN.
Дійте наступним чином:
(1) У сухому середовищі змішайте трихлорид бору та метанол у молярному співвідношенні 1:1.
(2) Повільно додайте синильну кислоту при перемішуванні, і реакційна суміш утворить ціанід бору. Під час реакції спостерігалося зміна суміші з темно-червоного на оранжевий, а потім на світло-жовтий.
(3) Додайте ціанід натрію та достатню кількість метанолу та продовжуйте перемішувати реакційну суміш. На цьому етапі ціанід бору реагує з ціанідом натрію з утворенням NaBH3CN і NaCl.
(4) Після завершення реакції реакційну суміш фільтрують для видалення залишків твердої речовини. Потім продукт промивають водою або метанолом.
(5) Нарешті, промитий продукт сушать для отримання NaBH високої чистоти3CN.
2. Формальдегідний метод:
Після змішування формальдегіду і синильної кислоти під дією лугу додають гідроксид натрію з отриманням NaBH3CN.
Конкретні кроки такі:
(1) Змішайте формальдегід і ціанід натрію в молярному співвідношенні 2:1 і додайте достатню кількість ацетонітрилу, ДМФ або ДМСО та інших органічних розчинників.
(2) Повільно додайте ціанід бору при перемішуванні; зазвичай кількість ціаніду бору в 1.2-1.5 разів перевищує кількість формальдегіду, і його можна розбавити органічними розчинниками, такими як ацетонітрил, ДМФ або ДМСО.
(3) Після додавання ціаніду бору продовжуйте перемішувати реакційну суміш. Реакцію, як правило, проводять при кімнатній температурі, а рН потрібно контролювати приблизно на нейтральному рівні. Час реакції зазвичай становить кілька годин.
(4) Після реакції реакційну суміш можна розбавити водою, а продукт промити розчином неорганічної солі (наприклад, розчином ацетату натрію) і, нарешті, промити етанолом.
(5) Висушіть промитий продукт для отримання NaBH високої чистоти3CN.
3. Акрилонітрильний метод:
Після змішування акрилонітрилу та синильної кислоти додають гідроксид натрію та борну кислоту для отримання NaBH3CN.
Конкретні кроки такі:
(1) Змішайте акрилонітрил і ціанід натрію в молярному співвідношенні 1:1,5 і додайте достатню кількість органічного розчинника, такого як метанол або ацетонітрил.
(2) Повільно додайте ціанід бору при перемішуванні; зазвичай кількість ціаніду бору в 1.2-1.5 разів перевищує кількість акрилонітрилу, і його можна розбавити органічним розчинником.
(3) Після додавання ціаніду бору продовжуйте перемішувати реакційну суміш. Температура реакції зазвичай становить кімнатну температуру, а час реакції зазвичай становить кілька годин.
(4) Після реакції реакційну суміш можна розбавити водою, а продукт промити розчином неорганічної солі (наприклад, розчином ацетату натрію) і, нарешті, промити етанолом.
(5) Висушіть промитий продукт для отримання NaBH високої чистоти3CN.
4. Метод гідроціану натрію:
Після змішування гідроціанату натрію та гідроксиду натрію додайте борогідрид натрію та нагрійте до 60 градусів, щоб отримати NaBH3CN.
Конкретні кроки такі:
(1) Змішайте ціанід натрію та гідроціанат натрію в молярному співвідношенні 2:1 і додайте достатньо води.
(2) Повільно додайте гідроксид натрію при перемішуванні, поки значення рН розчину не досягне 10-11.
(3) Далі повільно додайте синильну кислоту, щоб контролювати значення рН на рівні 7-8, зазвичай потрібно безперервне перемішування та нагрівання (приблизно 60 градусів).
(4) За умови перемішування та нагрівання повільно додайте ціанід бору, зазвичай кількість ціаніду бору в 1.2-1.5 разів більше, ніж синильна кислота, і її можна розбавити водою.
(5) Після реакції продукт можна промити розчином неорганічної солі (наприклад, розчином ацетату натрію) і, нарешті, промити етанолом.
(6) Висушіть промитий продукт для отримання NaBH високої чистоти3CN.
Серед цих інших синтетичних методів метод трихлориду бору є одним із найбільш часто використовуваних методів. Інші методи також можна проводити в лабораторії, але необхідно вибрати найбільш підходящий метод для виробництва відповідно до експериментального середовища та власних потреб.