Cyanoborohydrure de sodiumest un composé organique qui peut être utilisé pour réduire les composés acylés et d'autres composés organiques, c'est donc l'un des agents réducteurs couramment utilisés en synthèse organique. Voici deux voies de synthèse courantes du cyanoborohydrure de sodium :
1. Réaction du cyanure de sodium et du borohydrure de sodium
Le cyanure de sodium et le borohydrure de sodium sont d'abord mélangés et mis à réagir à température ambiante. Du cyanoborohydrure de sodium et de l'hydrogène sont générés au cours de la réaction :
NaCN plus NaBH4→ NaBH3CN plus H2
Après la réaction, le cyanoborohydrure de sodium résultant peut être obtenu par filtration et séchage sous vide pour obtenir le produit pur.
Les étapes détaillées de la réaction sont les suivantes :
(1) Dans un environnement sec, mélanger le cyanure de sodium et le borohydrure de sodium dans un rapport molaire de 1:1 et ajouter le mélange au méthanol anhydre sec.
(2) Ajouter le mélange de méthanol dans le réacteur et chauffer à la température de réaction sous agitation. Habituellement, la température de réaction est de 0-5 degré, qui peut être contrôlée avec un bain de glace et de sel.
(3) Ajouter lentement goutte à goutte une quantité appropriée d'eau au mélange réactionnel pour favoriser la réaction. Au cours de la réaction, le méthanol se décompose en formaldéhyde et en hydrogène gazeux, tandis que le cyanure de sodium et le borohydrure de sodium réagissent pour former du NaBH3CN.
(4) Une fois la réaction terminée, le mélange réactionnel est filtré pour éliminer le solide résiduel, puis le produit est lavé avec de l'eau ou du méthanol.
2. Réaction du cyanure de sodium et du trichlorure de bore
Le cyanure de sodium et le trichlorure de bore sont d'abord mélangés et mis à réagir à température ambiante. La réaction produit du cyanure et de l'hydrogène et forme le trichlorure de sodium borocyanure intermédiaire (NaCN·BCl3). Ensuite, de l'acide sulfurique a été ajouté, l'intermédiaire a été hydrolysé et séché sous vide pour donner du cyanoborohydrure de sodium :
NaCN plus BCl3→ NaCN BCl3
NaCN BCl3plus H2O plus H2DONC4→ NaBH3CN plus H3BO3plus NaHSO4
Le processus de réaction est relativement simple, les étapes sont les suivantes :
(1) Mélangez le cyanure de sodium et le trichlorure de bore dans un rapport molaire de 1:1 et ajoutez une quantité suffisante d'acétonitrile, de DMF ou de DMSO et d'autres solvants organiques.
(2) Ajouter lentement de l'acide dilué (tel que HCl ou H2DONC4) au mélange réactionnel sous agitation, et on peut observer que le mélange se transforme en une suspension blanche au cours de la réaction.
(3) La réaction est généralement effectuée à température ambiante, et de l'eau de refroidissement ou de l'eau glacée peut être utilisée pour maintenir la température de réaction, et la réaction prend généralement 2-4 heures.
(4) Une fois la réaction terminée, diluer le mélange réactionnel avec de l'eau, puis laver le produit avec une solution de sel inorganique (telle qu'une solution d'acétate de sodium) et enfin laver avec de l'éthanol.
(5) Sécher le produit lavé pour obtenir du NaBH de haute pureté3CN.
Les deux méthodes ci-dessus peuvent préparer le cyanoborohydrure de sodium, mais la première méthode est plus pratique, elle est donc plus courante en laboratoire.
Voici quelques autres méthodes de synthèse pour la synthèse du cyanoborohydrure de sodium :
1. Méthode au trichlorure de bore :
Après mélange de borate de sodium et d'acide cyanhydrique, du trichlorure de bore est ajouté et chauffé pour obtenir NaBH3CN.
Procédez comme suit:
(1) Dans un environnement sec, mélanger le trichlorure de bore et le méthanol à un rapport molaire de 1:1.
(2) Ajouter lentement de l'acide cyanhydrique sous agitation et le mélange réactionnel produira du cyanure de bore. Au cours de la réaction, on a observé que le mélange virait du rouge foncé à l'orange puis au jaune clair.
(3) Ajouter du cyanure de sodium et une quantité suffisante de méthanol, et continuer à agiter le mélange réactionnel. Dans cette étape, le cyanure de bore réagit avec le cyanure de sodium pour former NaBH3CN et NaCl.
(4) Une fois la réaction terminée, le mélange réactionnel est filtré pour éliminer les matières solides résiduelles. Le produit est ensuite lavé à l'eau ou au méthanol.
(5) Enfin, le produit lavé est séché pour obtenir du NaBH de haute pureté3CN.
2. Méthode au formaldéhyde :
Après mélange de formaldéhyde et d'acide cyanhydrique, de la soude est ajoutée sous l'action d'alcali pour obtenir NaBH3CN.
Les étapes spécifiques sont les suivantes :
(1) Mélangez le formaldéhyde et le cyanure de sodium dans un rapport molaire de 2:1 et ajoutez une quantité suffisante d'acétonitrile, de DMF ou de DMSO et d'autres solvants organiques.
(2) Ajoutez lentement du cyanure de bore sous agitation, généralement la quantité de cyanure de bore est 1,2-1.5 fois celle du formaldéhyde, et il peut être dilué avec des solvants organiques tels que l'acétonitrile, le DMF ou le DMSO.
(3) Après avoir ajouté du cyanure de bore, continuer à agiter le mélange réactionnel. La réaction est généralement effectuée à température ambiante et le pH doit être contrôlé autour de la neutralité. Le temps de réaction est généralement de plusieurs heures.
(4) Après la réaction, le mélange réactionnel peut être dilué avec de l'eau et le produit est lavé avec une solution de sel inorganique (telle qu'une solution d'acétate de sodium) et finalement lavé avec de l'éthanol.
(5) Sécher le produit lavé pour obtenir du NaBH de haute pureté3CN.
3. Méthode à l'acrylonitrile :
Après mélange d'acrylonitrile et d'acide cyanhydrique, de la soude et de l'acide borique sont ajoutés pour obtenir NaBH3CN.
Les étapes spécifiques sont les suivantes :
(1) Mélangez l'acrylonitrile et le cyanure de sodium dans un rapport molaire de 1:1,5 et ajoutez une quantité suffisante de solvant organique tel que le méthanol ou l'acétonitrile.
(2) Ajouter lentement le cyanure de bore sous agitation, généralement la quantité de cyanure de bore est 1,2-1.5 fois celle de l'acrylonitrile, et il peut être dilué avec un solvant organique.
(3) Après avoir ajouté du cyanure de bore, continuer à agiter le mélange réactionnel. La température de réaction est généralement à température ambiante, et le temps de réaction est généralement de plusieurs heures.
(4) Après la réaction, le mélange réactionnel peut être dilué avec de l'eau et le produit est lavé avec une solution de sel inorganique (telle qu'une solution d'acétate de sodium) et finalement lavé avec de l'éthanol.
(5) Sécher le produit lavé pour obtenir du NaBH de haute pureté3CN.
4. Méthode à l'hydrocyanate de sodium :
Après avoir mélangé l'hydrocyanate de sodium et l'hydroxyde de sodium, ajouter le borohydrure de sodium et chauffer à 60 degrés pour obtenir NaBH3CN.
Les étapes spécifiques sont les suivantes :
(1) Mélanger le cyanure de sodium et l'hydrocyanate de sodium dans un rapport molaire de 2:1 et ajouter suffisamment d'eau.
(2) Ajouter lentement de l'hydroxyde de sodium sous agitation jusqu'à ce que le pH de la solution atteigne 10-11.
(3) Ensuite, ajoutez lentement de l'acide cyanhydrique pour contrôler la valeur du pH à environ 7-8, nécessitant généralement une agitation et un chauffage continus (environ 60 degrés).
(4) Sous condition d'agitation et de chauffage, ajoutez lentement le cyanure de bore, généralement la quantité de cyanure de bore est 1,2-1.5 fois celle de l'acide cyanhydrique, et il peut être dilué avec de l'eau.
(5) Après la réaction, le produit peut être lavé avec une solution de sel inorganique (telle qu'une solution d'acétate de sodium) et finalement lavé avec de l'éthanol.
(6) Sécher le produit lavé pour obtenir du NaBH de haute pureté3CN.
Parmi ces autres méthodes de synthèse, la méthode au trichlorure de bore est l'une des méthodes les plus couramment utilisées. D'autres méthodes peuvent également être réalisées en laboratoire, mais il faut choisir la méthode de production la plus adaptée en fonction du milieu expérimental et de ses propres besoins.