Réactif de Burgess(également connu sous le nom de déshydrateur Burgess) est un réactif de déshydratation couramment utilisé en chimie organique, principalement utilisé pour convertir les amides en nitriles. Cette transformation est très importante en synthèse organique, car le nitrile est un groupe fonctionnel aux multiples usages en chimie organique.
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Les étapes détaillées de synthèse d’un réactif Burgess sont les suivantes :
1. Préparez les réactifs et les solvants : méthanol anhydre, benzène anhydre, P2O5, POCl3, SOCl2, PCl5 et autres agents déshydratants.
2. Mélangez l'amide avec une quantité appropriée d'agent déshydratant, généralement en mélangeant l'amide avec une quantité appropriée de P2O5 et en remuant uniformément.
3. Chauffez le mélange à une température appropriée, généralement 100-150 degrés, pour favoriser la réaction de déshydratation.
4. Pendant le processus de chauffage, l'humidité et les autres substances volatiles présentes dans la solution réactionnelle s'évaporent progressivement et la réaction se poursuit jusqu'à ce qu'elle sèche.
5. Une fois la réaction terminée, refroidissez la solution réactionnelle à température ambiante, puis effectuez une distillation sous vide pour éliminer davantage les agents déshydratants résiduels et autres substances volatiles.
6. Récupérez le distillat obtenu par distillation, généralement du nitrile, et raffinez-le par des opérations telles que la recristallisation ou l'extraction pour obtenir du nitrile de haute pureté.
Voici l’équation chimique de la première méthode :
Les amides réagissent avec des agents déshydratants pour produire des nitriles :
RCONH2 → RCN+H2O
Parmi eux, R représente un groupe hydrocarbure.
Le chauffage favorise la progression de la réaction :
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
Distillation sous vide pour éliminer les agents déshydratants résiduels et autres substances volatiles :
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
Nitrile raffiné :
RCN+H2O → RCONH2
Parmi eux, R représente un groupe hydrocarbure.
Deuxième méthode : utiliser le P2O5 comme agent déshydratant
En plus d'utiliser le P2O5 comme agent déshydratant, il existe plusieurs autres méthodes de synthèse des réactifs de Burgess. Ce qui suit est l’une des méthodes couramment utilisées, qui utilise le chlorure de méthane sulfonyle (CH3SO2Cl) comme agent déshydratant.
Équation chimique
L'amide réagit avec P2O5 :
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
Chauffage et déshydratation :
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
Parmi eux, R représente le groupe hydrocarbure.
Dans cette réaction, le P2O5 réagit avec l'amide pour le convertir en phosphoramide correspondant. Ensuite, le phosphoramide est chauffé pour éliminer l’humidité et générer du nitrile. Dans ce processus, le P2O5 lui-même est à la fois un réactif et un agent déshydratant.
Étapes de synthèse :
1. Ajoutez une quantité appropriée d'amide dans un flacon sec, puis diluez-la à la concentration appropriée avec un solvant anhydre.
Ajout de chlorure de méthane sulfonyle
2. Ajoutez le chlorure de méthane sulfonyle calculé à la solution contenant l'amide. Veillez à ce que le chlorure de méthane sulfonyle soit anhydre, sinon un prétraitement est nécessaire pour en éliminer l'humidité.
Réaction de chauffage
3. Chauffez le mélange à une température appropriée, généralement entre la température ambiante et la température moyenne (25-60 degrés). Cette température dépend de l'amide spécifique et du temps de réaction requis. Continuez à chauffer jusqu'à ce que toute l'eau soit éliminée. Une petite quantité de vapeur d’eau sera générée au cours de ce processus, un condenseur efficace est donc nécessaire pour collecter cette vapeur.
4. Post-traitement et séparation du produit. Une fois toute l’eau éliminée, refroidissez le mélange à température ambiante. En raison de la volatilité du nitrile généré, il peut être séparé des produits restants par simple distillation sous vide. Récupérez cette fraction, qui doit contenir le nitrile généré.
5. Purification du produit. Le nitrile obtenu peut nécessiter une purification supplémentaire pour éliminer toute impureté résiduelle. Ceci peut être réalisé par recristallisation ou raffinage avec des adsorbants appropriés.
6. Élimination des déchets. Le chlorure de méthanesulfonyle usagé est un déchet dangereux qui ne peut pas être directement rejeté dans l’environnement. Il doit être stocké dans des conteneurs appropriés et remis à une entreprise professionnelle d'élimination des déchets pour élimination.
7. Enregistrement et collecte de données. Tout au long du processus de synthèse, toutes les étapes et données doivent être enregistrées, telles que la température de réaction, le temps de réaction, la quantité de matières premières et de produits, etc., pour une analyse ultérieure et d'éventuelles améliorations.
Troisième méthode : utiliser l'anhydride trifluoroacétique (TFAA) - triéthylamine comme agent déshydratant
En plus d'utiliser le P2O5 et le chlorure de méthanesulfonyle comme agents déshydratants, il existe plusieurs autres méthodes de synthèse des réactifs de Burgess. Ce qui suit est l'une des méthodes couramment utilisées, qui utilise l'anhydride trifluoroacétique (TFAA) - triéthylamine comme agent déshydratant.
Équation chimique
L'amide réagit avec l'anhydride trifluoroacétique :
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
Traitement à la triéthylamine :
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+(C2H5) 3N-H++C4F6O3-
Séparation des produits :
Séparation par distillation RCONH-CN
Parmi eux, R représente un groupe alkyle, TFAA représente l'anhydride trifluoroacétique et (C2H5) 3N représente la triéthylamine.
Dans cette réaction, l'anhydride trifluoroacétique réagit d'abord avec l'amide pour le convertir en amide trifluoroacétique correspondant. Ensuite, la triéthylamine réagit avec le trifluoroacétamide pour le convertir en nitrile. Enfin, le nitrile généré est séparé du mélange réactionnel par distillation.
Étapes de synthèse :
1. Ajoutez une quantité appropriée d'amide dans un flacon sec, puis diluez-la à la concentration appropriée avec un solvant anhydre.
Ajouter l'anhydride trifluoroacétique et la triéthylamine
2. Ajoutez successivement l'anhydride trifluoroacétique calculé et la triéthylamine à la solution contenant l'amide. Assurez-vous que tous les réactifs sont anhydres, sinon un prétraitement est nécessaire pour en éliminer l'humidité.
3. Réaction de chauffage. Chauffez le mélange à une température appropriée, généralement entre la température ambiante et la température moyenne (25-60 degré). Cette température dépend de l'amide spécifique et du temps de réaction requis. Continuez à chauffer jusqu'à ce que toute l'eau soit éliminée. Ce processus génère une grande quantité de substances volatiles, un condenseur efficace est donc nécessaire pour collecter ces vapeurs.
4. Après le traitement et la séparation du produit, lorsque toute l'eau est éliminée, refroidir le mélange à température ambiante. En raison de la volatilité du nitrile généré, il peut être séparé des produits restants par simple distillation sous vide. Récupérez cette fraction, qui doit contenir le nitrile généré.
5. La purification du produit peut nécessiter une purification supplémentaire pour éliminer toutes les impuretés résiduelles du nitrile obtenu. Ceci peut être réalisé par recristallisation ou raffinage avec des adsorbants appropriés.
6. Le traitement des déchets, l'anhydride trifluoroacétique usagé, la triéthylamine et les nitriles générés sont tous des déchets dangereux et ne peuvent pas être directement rejetés dans l'environnement. Il doit être stocké dans des conteneurs appropriés et remis à une entreprise professionnelle d'élimination des déchets pour élimination.
7. Enregistrement et collecte de données : tout au long du processus de synthèse, toutes les étapes et données doivent être enregistrées, telles que la température de réaction, le temps de réaction, la quantité de matières premières et de produits, etc., pour une analyse ultérieure et une éventuelle amélioration.
8. Vérification et contrôle qualité : Une fois la synthèse terminée, des méthodes analytiques appropriées (telles que la spectrométrie de masse, la résonance magnétique nucléaire, la spectroscopie infrarouge, etc.) doivent être utilisées pour vérifier la pureté et la structure du produit. Si possible, des comparaisons doivent également être effectuées avec des normes connues.