Reagente de Burgess(também conhecido como desidratador Burgess) é um reagente de desidratação comumente usado em química orgânica, usado principalmente para converter amidas em nitrilas. Essa transformação é muito importante na síntese orgânica, pois a nitrila é um grupo funcional com múltiplas utilizações na química orgânica.
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As etapas detalhadas para sintetizar um reagente de Burgess são as seguintes:
1. Prepare reagentes e solventes: metanol anidro, benzeno anidro, P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5 e outros agentes desidratantes.
2. Misture a amida com uma quantidade apropriada de agente desidratante, geralmente misturando a amida com uma quantidade apropriada de P2O5 e agitando uniformemente.
3. Aqueça a mistura a uma temperatura adequada, geralmente 100-150 grau, para promover a reação de desidratação.
4. Durante o processo de aquecimento, a umidade e outras substâncias voláteis na solução de reação evaporam gradualmente e a reação continua até secar.
5. Após a conclusão da reação, resfrie a solução de reação até a temperatura ambiente e, em seguida, realize a destilação a vácuo para remover ainda mais os agentes desidratantes residuais e outras substâncias voláteis.
6. Coletar o destilado obtido da destilação, geralmente nitrila, e refiná-lo por meio de operações como recristalização ou extração para obter nitrila de alta pureza.
A seguir está a equação química para o primeiro método:
Amidas reagem com agentes desidratantes para produzir nitrilas:
RCONH2 → RCN+H2O
Entre eles, R representa o grupo hidrocarboneto.
O aquecimento promove o progresso da reação:
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
Destilação a vácuo para remover agentes desidratantes residuais e outras substâncias voláteis:
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
Nitrilo refinado:
RCN+H2O → RCONH2
Entre eles, R representa o grupo hidrocarboneto.
Segundo método: Use P2O5 como agente desidratante
Além de usar o P2O5 como agente desidratante, existem vários outros métodos para sintetizar reagentes de Burgess. A seguir está um dos métodos comumente usados, que utiliza cloreto de metanossulfonila (CH3SO2Cl) como agente desidratante.
Equação química
Amida reage com P2O5:
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
Aquecimento e desidratação:
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
Entre eles, R representa o grupo hidrocarboneto.
Nesta reação, o P2O5 reage com a amida para convertê-la na fosforamida correspondente. Em seguida, a fosforamida é aquecida para remover a umidade e gerar nitrila. Neste processo, o próprio P2O5 é tanto um reagente quanto um agente desidratante.
Etapas de síntese:
1. Adicione uma quantidade apropriada de amida a um frasco seco e dilua-a até a concentração apropriada com solvente anidro.
Adicionando cloreto de metano sulfonil
2. Adicione o cloreto de metanossulfonila calculado à solução contendo amida. Tenha cuidado para garantir que o cloreto de metanossulfonila seja anidro, caso contrário, será necessário um pré-tratamento para remover a umidade dele.
Reação de aquecimento
3. Aqueça a mistura a uma temperatura apropriada, geralmente entre a temperatura ambiente e a temperatura média (25-60 graus). Esta temperatura depende da amida específica e do tempo de reação necessário. Continue aquecendo até que toda a água seja removida. Uma pequena quantidade de vapor de água será gerada durante este processo, portanto é necessário um condensador eficaz para coletar esse vapor.
4. Pós-tratamento e separação do produto. Depois que toda a água for removida, resfrie a mistura à temperatura ambiente. Devido à volatilidade da nitrila gerada, ela pode ser separada dos demais produtos através de simples destilação a vácuo. Colete esta fração, que deve conter a nitrila gerada.
5. Purificação do produto. O nitrilo obtido pode necessitar de purificação adicional para remover quaisquer impurezas residuais. Isto pode ser conseguido através de recristalização ou refino com adsorventes apropriados.
6. Eliminação de resíduos. O cloreto de metanossulfonila usado é um resíduo perigoso que não pode ser descartado diretamente no meio ambiente. Deve ser armazenado em recipientes apropriados e entregue a uma empresa profissional de eliminação de resíduos para eliminação.
7. Registro e coleta de dados. Ao longo de todo o processo de síntese, todas as etapas e dados deverão ser registrados, como temperatura de reação, tempo de reação, quantidade de matérias-primas e produtos, etc., para posterior análise e possíveis melhorias.
Terceiro método: Use anidrido trifluoroacético (TFAA) - trietilamina como agente desidratante
Além de usar P2O5 e cloreto de metanossulfonila como agentes desidratantes, existem vários outros métodos para sintetizar reagentes de Burgess. A seguir está um dos métodos comumente usados, que utiliza anidrido trifluoroacético (TFAA) - trietilamina como agente desidratante.
Equação química
Amida reage com anidrido trifluoroacético:
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
Tratamento com trietilamina:
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+(C2H5) 3N-H++C4F6O3-
Separação de produtos:
Separação de destilação RCONH-CN
Entre eles, R representa o grupo alquil, TFAA representa anidrido trifluoroacético e (C2H5) 3N representa trietilamina.
Nesta reação, o anidrido trifluoroacético reage primeiro com a amida para convertê-la na amida trifluoroacética correspondente. Então, a trietilamina reage com a trifluoroacetamida para convertê-la em nitrila. Finalmente, a nitrila gerada é separada da mistura reacional por destilação.
Etapas de síntese:
1. Adicione uma quantidade apropriada de amida a um frasco seco e dilua-a até a concentração apropriada com solvente anidro.
Adicione anidrido trifluoroacético e trietilamina
2. Adicione o anidrido trifluoroacético calculado e a trietilamina sequencialmente à solução contendo amida. Certifique-se de que todos os reagentes sejam anidros, caso contrário será necessário um pré-tratamento para remover a umidade deles.
3. Reação de aquecimento. Aqueça a mistura a uma temperatura apropriada, geralmente entre a temperatura ambiente e a temperatura média (25-60 grau). Esta temperatura depende da amida específica e do tempo de reação necessário. Continue aquecendo até que toda a água seja removida. Este processo irá gerar uma grande quantidade de substâncias voláteis, portanto é necessário um condensador eficaz para coletar esses vapores.
4. Após o tratamento e separação do produto, quando toda a água for removida, resfrie a mistura até a temperatura ambiente. Devido à volatilidade da nitrila gerada, ela pode ser separada dos demais produtos através de simples destilação a vácuo. Colete esta fração, que deve conter a nitrila gerada.
5. A purificação do produto pode exigir purificação adicional para remover quaisquer impurezas residuais do nitrilo obtido. Isto pode ser conseguido através de recristalização ou refino com adsorventes apropriados.
6. O tratamento de resíduos, o anidrido trifluoroacético usado, a trietilamina e os nitrilos gerados são todos resíduos perigosos e não podem ser descarregados diretamente no meio ambiente. Deve ser armazenado em recipientes apropriados e entregue a uma empresa profissional de eliminação de resíduos para eliminação.
7. Registro e coleta de dados: Ao longo de todo o processo de síntese, todas as etapas e dados deverão ser registrados, como temperatura de reação, tempo de reação, quantidade de matérias-primas e produtos, etc., para posterior análise e possível melhoria.
8. Verificação e controle de qualidade: Após a conclusão da síntese, métodos analíticos apropriados (como espectrometria de massa, ressonância magnética nuclear, espectroscopia infravermelha, etc.) devem ser utilizados para verificar a pureza e estrutura do produto. Se possível, também devem ser feitas comparações com padrões conhecidos.