バージェス試薬(バージェス脱水剤としても知られています) は有機化学で一般的に使用される脱水試薬で、主にアミドをニトリルに変換するために使用されます。 ニトリルは有機化学において多用途に使用される官能基であるため、この変換は有機合成において非常に重要です。
(製品リンク: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/burgess-reagent-Synthetic-cas-29684-56-8.html)
バージェス試薬を合成する詳細な手順は次のとおりです。
1. 試薬と溶媒を準備します: 無水メタノール、無水ベンゼン、P2O5、POCl3、SOCl2、PCl5、およびその他の脱水剤。
2. アミドを適切な量の脱水剤と混合します。通常は、アミドを適切な量の P2O5 と混合し、均一に撹拌します。
3. 混合物を適切な温度 (通常は 100-150 度) に加熱して、脱水反応を促進します。
4. 加熱処理により、反応液中の水分やその他の揮発性物質が徐々に蒸発し、乾燥するまで反応が継続します。
5. 反応終了後、反応液を室温まで冷却し、減圧蒸留して残留脱水剤等の揮発性物質をさらに除去します。
6. 蒸留により得られる留出物（通常はニトリル）を回収し、再結晶や抽出などの操作により精製して高純度のニトリルを得る。
最初の方法の化学式は次のとおりです。
アミドは脱水剤と反応してニトリルを生成します。
RCONH2 → RCN+H2O
このうち、Ｒは炭化水素基を表す。
加熱すると反応の進行が促進されます。
RCONH2+H2O → RCN+2H2O
真空蒸留して残留脱水剤やその他の揮発性物質を除去します。
P2O5 → P2O3+O2
POCl3 → PCl3+O2
SOCl2 → SO2+Cl2
PCl5 → PCl3+Cl2
精製ニトリル:
RCN+H2O → RCONH2
このうち、Ｒは炭化水素基を表す。
2 番目の方法: P2O5 を脱水剤として使用する
P2O5 を脱水剤として使用する以外にも、バージェス試薬を合成する方法がいくつかあります。 以下は一般的に使用される方法の 1 つで、脱水剤として塩化メタンスルホニル (CH3SO2Cl) を使用します。
化学式
アミドは P2O5 と反応します。
RCONH2+P2O5 → RCONH-P2O5
加熱と脱水：
RCONH-P2O5 → RCONH2+P2O5
このうち、Ｒは炭化水素基を表す。
この反応では、P2O5 がアミドと反応して、対応するホスホルアミドに変換されます。 次に、ホスホルアミドを加熱して水分を除去し、ニトリルを生成します。 このプロセスでは、P2O5 自体が反応物であると同時に脱水剤でもあります。
合成手順:
1. 乾いたフラスコに適量のアミドを加え、無水溶媒で適切な濃度に希釈します。
メタンスルホニルクロリドの添加
2. 計算した塩化メタンスルホニルをアミドを含む溶液に加えます。 塩化メタンスルホニルが無水であることを確認するように注意してください。そうでない場合は、メタンスルホニルクロリドから水分を除去するための前処理が必要です。
加熱反応
3. 混合物を適切な温度、通常は室温と中温 (25-60 度) の間で加熱します。 この温度は、特定のアミドと必要な反応時間によって異なります。 水分がなくなるまで加熱を続けます。 このプロセス中に少量の水蒸気が生成されるため、この蒸気を収集するには効果的な凝縮器が必要です。
4. 後処理と生成物の分離。 すべての水を除去した後、混合物を室温まで冷却します。 生成されたニトリルは揮発性があるため、単純な真空蒸留によって残りの生成物から分離できます。 生成されたニトリルを含むこの画分を収集します。
5. 製品の精製。 得られたニトリルは、残留不純物を除去するためにさらに精製する必要がある場合があります。 これは、再結晶化または適切な吸着剤を使用した精製によって実現できます。
6. 廃棄物の処理。 使用済み塩化メタンスルホニルは有害廃棄物であり、環境に直接排出できません。 適切な容器に保管し、専門の廃棄物処理業者に引き渡して処分してください。
7. 記録とデータ収集。 合成プロセス全体を通じて、その後の分析や改善の可能性のために、反応温度、反応時間、原材料と生成物の量など、すべてのステップとデータを記録する必要があります。
3 番目の方法: トリフルオロ酢酸無水物 (TFAA) - トリエチルアミンを脱水剤として使用する
P2O5 と塩化メタンスルホニルを脱水剤として使用することに加えて、バージェス試薬を合成する方法は他にもいくつかあります。 以下は一般的に使用される方法の 1 つで、無水トリフルオロ酢酸 (TFAA) - トリエチルアミンを脱水剤として使用します。
化学式
アミドはトリフルオロ酢酸無水物と反応します。
RCONH2+C4F6O3 → RCONH-C4F6O3
トリエチルアミン処理:
RCONH-C4F6O3+(C2H5) 3N → RCONH-CN+(C2H5) 3N-H++C4F6O3-
製品の分離:
RCONH-CN蒸留分離
このうち、Ｒはアルキル基を表し、ＴＦＡＡは無水トリフルオロ酢酸を表し、（Ｃ ２ Ｈ ５ ） ３ Ｎはトリエチルアミンを表す。
この反応では、無水トリフルオロ酢酸がまずアミドと反応して、対応するトリフルオロ酢酸アミドに変換されます。 次に、トリエチルアミンはトリフルオロアセトアミドと反応してニトリルに変換されます。 最後に、生成したニトリルを蒸留によって反応混合物から分離します。
合成手順:
1. 乾いたフラスコに適量のアミドを加え、無水溶媒で適切な濃度に希釈します。
無水トリフルオロ酢酸とトリエチルアミンを加えます
2. 計算された無水トリフルオロ酢酸とトリエチルアミンを、アミドを含む溶液に順番に加えます。 すべての試薬が無水であることを確認してください。そうでない場合は、試薬から水分を除去するための前処理が必要です。
3. 加熱反応。 混合物を適切な温度、通常は室温と中温 (25-60 度) の間で加熱します。 この温度は、特定のアミドと必要な反応時間によって異なります。 水分がなくなるまで加熱を続けます。 このプロセスでは大量の揮発性物質が生成されるため、これらの蒸気を収集するには効果的な凝縮器が必要です。
4. 処理と生成物の分離後、すべての水を除去したら、混合物を室温まで冷却します。 生成されたニトリルは揮発性があるため、単純な真空蒸留によって残りの生成物から分離できます。 生成されたニトリルを含むこの画分を収集します。
5. 製品の精製には、得られたニトリルから残留不純物を除去するためにさらなる精製が必要な場合があります。 これは、再結晶化または適切な吸着剤を使用した精製によって実現できます。
6. 廃棄物処理、使用済み無水トリフルオロ酢酸、トリエチルアミン、生成されたニトリルはすべて有害廃棄物であり、環境に直接排出することはできません。 適切な容器に保管し、専門の廃棄物処理業者に引き渡して処分してください。
7. 記録とデータ収集: 合成プロセス全体を通じて、その後の分析や改善の可能性のために、反応温度、反応時間、原材料と生成物の量など、すべてのステップとデータを記録する必要があります。
8. 検証と品質管理: 合成の完了後、適切な分析方法 (質量分析、核磁気共鳴、赤外分光法など) を使用して生成物の純度と構造を検証する必要があります。 可能であれば、既知の標準との比較も行う必要があります。