Burgess reagens(även känd som Burgess dehydrator) är ett vanligt använt dehydratiseringsreagens inom organisk kemi, främst för att omvandla amider till nitriler. Denna omvandling är mycket viktig i organisk syntes, eftersom nitril är en funktionell grupp med flera användningsområden inom organisk kemi.
(Produktlänk: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/burgess-reagent-synthesis-cas-29684-56-8.html)
De detaljerade stegen för att syntetisera ett Burgess-reagens är som följer:
1. Förbered reagens och lösningsmedel: vattenfri metanol, vattenfri bensen, P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5 och andra dehydratiseringsmedel.
2. Blanda amiden med en lämplig mängd dehydratiseringsmedel, vanligtvis genom att blanda amiden med en lämplig mängd P2O5 och rör om jämnt.
3. Värm blandningen till en lämplig temperatur, vanligtvis 100-150 grad , för att främja uttorkningsreaktionen.
4. Under uppvärmningsprocessen förångas fukten och andra flyktiga ämnen i reaktionslösningen gradvis, och reaktionen fortsätter tills den torkar.
5. Efter att reaktionen är avslutad, kyl reaktionslösningen till rumstemperatur och utför sedan vakuumdestillation för att ytterligare avlägsna kvarvarande dehydratiseringsmedel och andra flyktiga ämnen.
6. Samla upp destillatet som erhållits från destillation, vanligtvis nitril, och förfina det genom operationer som omkristallisation eller extraktion för att erhålla högren nitril.
Följande är den kemiska ekvationen för den första metoden:
Amider reagerar med dehydratiseringsmedel för att producera nitriler:
RCONH2 → RCN+H2O
Bland dem representerar R kolvätegrupp.
Uppvärmning främjar reaktionens framsteg:
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
Vakuumdestillation för att avlägsna kvarvarande dehydratiseringsmedel och andra flyktiga ämnen:
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
Raffinerad nitril:
RCN+H2O → RCONH2
Bland dem representerar R kolvätegrupp.
Andra metoden: Använd P2O5 som uttorkningsmedel
Förutom att använda P2O5 som ett dehydratiseringsmedel, finns det flera andra metoder för att syntetisera Burgess-reagenser. Följande är en av de vanligaste metoderna, som använder metansulfonylklorid (CH3SO2Cl) som ett dehydratiseringsmedel.
Kemisk ekvation
Amid reagerar med P2O5:
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
Uppvärmning och uttorkning:
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
Bland dem representerar R kolvätegruppen.
I denna reaktion reagerar P2O5 med amid för att omvandla den till motsvarande fosforamid. Därefter värms fosforamiden för att avlägsna fukt och generera nitril. I denna process är P2O5 i sig både en reaktant och ett dehydratiseringsmedel.
Syntessteg:
1. Tillsätt en lämplig mängd amid till en torr kolv och späd den sedan till lämplig koncentration med vattenfritt lösningsmedel.
Tillsätter metansulfonylklorid
2. Tillsätt den beräknade metansulfonylkloriden till lösningen innehållande amid. Var noga med att se till att metansulfonylklorid är vattenfri, annars krävs förbehandling för att avlägsna fukt från den.
Uppvärmningsreaktion
3. Värm blandningen till en lämplig temperatur, vanligtvis mellan rumstemperatur och medeltemperatur (25-60 grad). Denna temperatur beror på den specifika amiden och den erforderliga reaktionstiden. Fortsätt värma tills allt vatten har tagits bort. En liten mängd vattenånga kommer att genereras under denna process, så en effektiv kondensor behövs för att samla upp denna ånga.
4. Efterbehandling och produktseparering. Efter att allt vatten har tagits bort, kyl blandningen till rumstemperatur. På grund av flyktigheten hos den genererade nitrilen kan den separeras från de återstående produkterna genom enkel vakuumdestillation. Samla denna fraktion, som bör innehålla den genererade nitrilen.
5. Produktrening. Den erhållna nitrilen kan kräva ytterligare rening för att avlägsna eventuella kvarvarande föroreningar. Detta kan uppnås genom omkristallisation eller raffinering med lämpliga adsorbenter.
6. Avfallshantering. Använd metansulfonylklorid är ett farligt avfall som inte direkt kan släppas ut i miljön. Den ska förvaras i lämpliga behållare och lämnas till ett professionellt avfallshanteringsföretag för kassering.
7. Registrering och datainsamling. Under hela syntesprocessen ska alla steg och data registreras, såsom reaktionstemperatur, reaktionstid, mängd råmaterial och produkter etc., för efterföljande analys och eventuella förbättringar.
Tredje metoden: Använd trifluorättiksyraanhydrid (TFAA) - trietylamin som ett dehydratiseringsmedel
Förutom att använda P2O5 och metansulfonylklorid som dehydratiseringsmedel, finns det flera andra metoder för att syntetisera Burgess-reagens. Följande är en av de vanligaste metoderna, som använder trifluorättiksyraanhydrid (TFAA) - trietylamin som ett dehydratiseringsmedel.
Kemisk ekvation
Amid reagerar med trifluorättiksyraanhydrid:
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
Trietylaminbehandling:
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+(C2H5) 3N-H++C4F6O3-
Produktseparation:
RCONH-CN destillationsseparation
Bland dem representerar R en alkylgrupp, TFAA representerar trifluorättiksyraanhydrid och (C2H5)3N representerar trietylamin.
I denna reaktion reagerar trifluorättiksyraanhydrid först med amid för att omvandla den till motsvarande trifluorättiksyraamid. Sedan reagerar trietylamin med trifluoracetamid för att omvandla den till nitril. Slutligen separeras den genererade nitrilen från reaktionsblandningen genom destillation.
Syntessteg:
1. Tillsätt en lämplig mängd amid till en torr kolv och späd den sedan till lämplig koncentration med vattenfritt lösningsmedel.
Tillsätt trifluorättiksyraanhydrid och trietylamin
2. Tillsätt den beräknade trifluorättiksyraanhydriden och trietylaminen i tur och ordning till lösningen innehållande amid. Se till att alla reagenser är vattenfria, annars krävs förbehandling för att avlägsna fukt från dem.
3. Uppvärmningsreaktion. Värm blandningen till en lämplig temperatur, vanligtvis mellan rumstemperatur och medeltemperatur (25-60 grad). Denna temperatur beror på den specifika amiden och den erforderliga reaktionstiden. Fortsätt värma tills allt vatten har tagits bort. Denna process kommer att generera en stor mängd flyktiga ämnen, så en effektiv kondensor behövs för att samla upp dessa ångor.
4. Efter behandling och produktseparation, när allt vatten har avlägsnats, kyl blandningen till rumstemperatur. På grund av flyktigheten hos den genererade nitrilen kan den separeras från de återstående produkterna genom enkel vakuumdestillation. Samla denna fraktion, som bör innehålla den genererade nitrilen.
5. Produktrening kan kräva ytterligare rening för att avlägsna eventuella kvarvarande föroreningar från den erhållna nitrilen. Detta kan uppnås genom omkristallisation eller raffinering med lämpliga adsorbenter.
6. Avfallsbehandling, använd trifluorättiksyraanhydrid, trietylamin och genererade nitriler är alla farligt avfall och kan inte släppas ut direkt i miljön. Den ska förvaras i lämpliga behållare och lämnas till ett professionellt avfallshanteringsföretag för kassering.
7. Registrering och datainsamling: Under hela syntesprocessen ska alla steg och data registreras, såsom reaktionstemperatur, reaktionstid, mängd råmaterial och produkter etc., för efterföljande analys och eventuell förbättring.
8. Verifiering och kvalitetskontroll: Efter avslutad syntes bör lämpliga analysmetoder (såsom masspektrometri, kärnmagnetisk resonans, infraröd spektroskopi, etc.) användas för att verifiera produktens renhet och struktur. Om möjligt bör även jämförelser göras med kända standarder.