Natriumcyanoborhydridär en organisk förening som kan användas för att reducera acylföreningar och andra organiska föreningar, så det är ett av de vanligaste reduktionsmedlen i organisk syntes. Följande är två vanliga syntetiska vägar för natriumcyanoborhydrid:
1. Reaktion av natriumcyanid och natriumborhydrid
Natriumcyanid och natriumborhydrid blandas först och reageras vid rumstemperatur. Natriumcyanoborohydrid och väte genereras under reaktionen:
NaCN plus NaBH4→ NaBH3CN plus H2
Efter reaktionen kan den resulterande natriumcyanoborhydriden erhållas genom filtrering och torkning under vakuum för att erhålla den rena produkten.
De detaljerade stegen i reaktionen är som följer:
(1) Blanda natriumcyanid och natriumborhydrid i en torr miljö i ett molförhållande av 1:1 och tillsätt blandningen till torr vattenfri metanol.
(2) Tillsätt metanolblandningen till reaktorn och värm till reaktionstemperaturen under omrörning. Vanligtvis är reaktionstemperaturen 0-5 grad, vilket kan kontrolleras med ett is-saltbad.
(3) Tillsätt långsamt en lämplig mängd vatten droppvis till reaktionsblandningen för att främja reaktionen. Under reaktionen sönderdelas metanol till formaldehyd och vätgas, medan natriumcyanid och natriumborhydrid reagerar och bildar NaBH3CN.
(4) Efter att reaktionen är fullbordad filtreras reaktionsblandningen för att avlägsna den kvarvarande fasta substansen, och sedan tvättas produkten med vatten eller metanol.
2. Reaktion av natriumcyanid och bortriklorid
Natriumcyanid och bortriklorid blandas först och reageras vid rumstemperatur. Reaktionen producerar cyanid och väte och bildar mellanprodukten natriumtrikloridborocyanid (NaCN·BCl3). Sedan tillsattes svavelsyra, mellanprodukten hydrolyserades och torkades under vakuum för att ge natriumcyanoborhydrid:
NaCN plus BCl3→ NaCN BCl3
NaCN BCl3plus H2O plus H2SÅ4→ NaBH3CN plus H3BO3plus NaHSO4
Reaktionsprocessen är relativt enkel, stegen är som följer:
(1) Blanda natriumcyanid och bortriklorid i ett molförhållande av 1:1 och tillsätt en tillräcklig mängd acetonitril, DMF eller DMSO och andra organiska lösningsmedel.
(2) Tillsätt långsamt utspädd syra (som HCl eller H2SÅ420 blandningen under omrörning, och det kan observeras att blandningen övergår till en vit suspension under reaktionen.
(3) Reaktionen utförs i allmänhet vid rumstemperatur, och kylvatten eller isvatten kan användas för att upprätthålla reaktionstemperaturen, och reaktionen tar vanligtvis 2-4 timmar.
(4) Efter att reaktionen är avslutad, späd reaktionsblandningen med vatten, tvätta sedan produkten med en oorganisk saltlösning (såsom natriumacetatlösning), och tvätta slutligen med etanol.
(5) Torka den tvättade produkten för att erhålla högrent NaBH3CN.
Båda ovanstående metoder kan förbereda natriumcyanoborohydrid, men den första metoden är bekvämare, så den är vanligare i laboratoriet
Här är några andra syntetiska metoder för syntes av natriumcyanoborhydrid:
1. Bortrikloridmetod:
Efter blandning av natriumborat och cyanvätesyra tillsätts bortriklorid och upphettas för att erhålla NaBH3CN.
Fortsätt enligt följande:
(1) Blanda bortriklorid och metanol i en torr miljö i ett molförhållande av 1:1.
(2) Tillsätt långsamt cyanvätesyra under omröringsbetingelser, och reaktionsblandningen kommer att producera borcyanid. Under reaktionens gång observerades blandningen att ändras från mörkröd till orange och sedan till ljusgul.
(3) Tillsätt natriumcyanid och en tillräcklig mängd metanol och fortsätt att röra om reaktionsblandningen. I detta steg reagerar borcyanid med natriumcyanid för att bilda NaBH3CN och NaCl.
(4) Efter att reaktionen är fullbordad filtreras reaktionsblandningen för att avlägsna kvarvarande fast material. Produkten tvättas sedan med vatten eller metanol.
(5) Slutligen torkas den tvättade produkten för att erhålla NaBH med hög renhet3CN.
2. Formaldehydmetod:
Efter blandning av formaldehyd och cyanvätesyra tillsätts natriumhydroxid under inverkan av alkali för att erhålla NaBH3CN.
Specifika steg är följande:
(1) Blanda formaldehyd och natriumcyanid i ett molförhållande av 2:1 och tillsätt en tillräcklig mängd acetonitril, DMF eller DMSO och andra organiska lösningsmedel.
(2) Tillsätt långsamt borcyanid under omrörning, vanligtvis är mängden borcyanid 1.2-1,5 gånger den för formaldehyd, och den kan spädas ut med organiska lösningsmedel som acetonitril, DMF eller DMSO.
(3) Efter tillsats av borcyanid, fortsätt att röra om reaktionsblandningen. Reaktionen utförs i allmänhet vid rumstemperatur och pH-värdet måste kontrolleras till ungefär neutralt. Reaktionstiden är vanligtvis flera timmar.
(4) Efter reaktionen kan reaktionsblandningen spädas med vatten och produkten tvättas med en oorganisk saltlösning (såsom natriumacetatlösning) och tvättas slutligen med etanol.
(5) Torka den tvättade produkten för att erhålla högrent NaBH3CN.
3. Akrylnitrilmetod:
Efter blandning av akrylnitril och cyanvätesyra tillsätts natriumhydroxid och borsyra för att erhålla NaBH3CN.
Specifika steg är följande:
(1) Blanda akrylnitril och natriumcyanid i ett molförhållande av 1:1,5 och tillsätt en tillräcklig mängd organiskt lösningsmedel såsom metanol eller acetonitril.
(2) Tillsätt långsamt borcyanid under omrörning, vanligtvis är mängden borcyanid 1,2-1,5 gånger den för akrylnitril, och den kan spädas med organiskt lösningsmedel.
(3) Efter tillsats av borcyanid, fortsätt att röra om reaktionsblandningen. Reaktionstemperaturen är i allmänhet vid rumstemperatur, och reaktionstiden är vanligtvis flera timmar.
(4) Efter reaktionen kan reaktionsblandningen spädas med vatten och produkten tvättas med en oorganisk saltlösning (såsom natriumacetatlösning) och tvättas slutligen med etanol.
(5) Torka den tvättade produkten för att erhålla högrent NaBH3CN.
4. Natriumhydrocyanatmetod:
Efter blandning av natriumhydrocyanat och natriumhydroxid, tillsätt natriumborhydrid och värm till 60 grader för att erhålla NaBH3CN.
Specifika steg är följande:
(1) Blanda natriumcyanid och natriumhydrocyanat i ett molförhållande av 2:1 och tillsätt tillräckligt med vatten.
(2) Tillsätt långsamt natriumhydroxid under omrörning tills lösningens pH-värde når 10-11.
(3) Tillsätt sedan cyanväte långsamt för att kontrollera pH-värdet runt 7-8, vilket vanligtvis kräver kontinuerlig omrörning och uppvärmning (cirka 60 grader).
(4) Under omrörning och uppvärmning, tillsätt borcyanid långsamt, vanligtvis är mängden borcyanid 1,2-1,5 gånger den för cyanvätesyra, och den kan spädas ut med vatten.
(5) Efter reaktionen kan produkten tvättas med en oorganisk saltlösning (såsom natriumacetatlösning) och slutligen tvättas med etanol.
(6) Torka den tvättade produkten för att erhålla högrent NaBH3CN.
Bland dessa andra syntetiska metoder är bortrikloridmetoden en av de mest använda metoderna. Även andra metoder kan utföras i laboratoriet, men det är nödvändigt att välja den mest lämpade metoden för produktion utifrån experimentmiljön och de egna behoven.