سیانوبرو هیدرید سدیمیک ترکیب آلی است که می تواند برای کاهش ترکیبات آسیل و سایر ترکیبات آلی استفاده شود، بنابراین یکی از عوامل کاهنده رایج در سنتز آلی است. در زیر دو مسیر مصنوعی رایج سدیم سیانوبرو هیدرید ذکر شده است:
1. واکنش سیانید سدیم و بوروهیدرید سدیم
سیانید سدیم و بوروهیدرید سدیم ابتدا مخلوط شده و در دمای اتاق واکنش نشان می دهند. سیانوبرو هیدرید سدیم و هیدروژن در طی واکنش تولید می شوند:
NaCN به اضافه NaBH4→ NaBH3CN به اضافه H2
پس از واکنش، سدیم سیانوبرو هیدرید حاصل را می توان با فیلتر کردن و خشک کردن در خلاء برای به دست آوردن محصول خالص به دست آورد.
مراحل دقیق واکنش به شرح زیر است:
(1) در یک محیط خشک، سیانید سدیم و بوروهیدرید سدیم را با نسبت مولی 1:1 مخلوط کنید و مخلوط را به متانول بی آب خشک اضافه کنید.
(2) مخلوط متانول را به راکتور اضافه کرده و با هم زدن تا دمای واکنش حرارت دهید. معمولاً دمای واکنش 0-5 درجه است که با حمام یخ نمک قابل کنترل است.
(3) به آرامی مقدار مناسبی آب را به صورت قطره ای به مخلوط واکنش اضافه کنید تا واکنش را بهبود بخشد. در طی واکنش، متانول به فرمالدئید و گاز هیدروژن تجزیه می شود، در حالی که سیانید سدیم و بوروهیدرید سدیم واکنش نشان می دهند و NaBH3CN را تشکیل می دهند.
(4) پس از اتمام واکنش، مخلوط واکنش فیلتر می شود تا جامد باقی مانده حذف شود و سپس محصول با آب یا متانول شسته می شود.
2. واکنش سیانید سدیم و تری کلرید بور
سیانید سدیم و تری کلرید بور ابتدا مخلوط شده و در دمای اتاق واکنش نشان می دهند. این واکنش سیانید و هیدروژن تولید می کند و تری کلرید سدیم میانی بوروسیانید (NaCN·BCl3) را تشکیل می دهد. سپس، اسید سولفوریک اضافه شد، ماده میانی هیدرولیز و در خلاء خشک شد تا سیانوبرو هیدرید سدیم به دست آید:
NaCN به اضافه BCl3→ NaCN BCl3
NaCN BCl3به علاوه H2O به اضافه H2بنابراین4→ NaBH3CN به اضافه H3BO3به علاوه NaHSO4
فرآیند واکنش نسبتا ساده است، مراحل به شرح زیر است:
(1) سیانید سدیم و تری کلرید بور را با نسبت مولی 1:1 مخلوط کنید و مقدار کافی استونیتریل، DMF یا DMSO و سایر حلال های آلی را اضافه کنید.
(2) به آرامی اسید رقیق (مانند HCl یا H) را اضافه کنید2بنابراین4) به مخلوط واکنش تحت هم زدن، و مشاهده می شود که مخلوط در طول واکنش به یک سوسپانسیون سفید تبدیل می شود.
(3) واکنش عموماً در دمای اتاق انجام می شود و برای حفظ دمای واکنش می توان از آب خنک کننده یا آب یخ استفاده کرد و واکنش معمولاً 2-4 ساعت طول می کشد.
(4) پس از اتمام واکنش، مخلوط واکنش را با آب رقیق کنید، سپس محصول را با محلول نمک معدنی (مانند محلول استات سدیم) بشویید و در نهایت با اتانول بشویید.
(5) محصول شسته شده را خشک کنید تا NaBH با خلوص بالا به دست آید3CN.
هر دو روش فوق می توانند سیانوبرو هیدرید سدیم را تهیه کنند، اما روش اول راحت تر است، بنابراین در آزمایشگاه رایج تر است.
در اینجا چند روش مصنوعی دیگر برای سنتز سیانوبرو هیدرید سدیم وجود دارد:
1. روش تری کلرید بور:
پس از مخلوط کردن بورات سدیم و اسید هیدروسیانیک، تری کلرید بور اضافه شده و برای به دست آوردن NaBH3CN حرارت داده می شود.
به صورت زیر عمل کنید:
(1) در یک محیط خشک، تری کلرید بور و متانول را با نسبت مولی 1:1 مخلوط کنید.
(2) به آرامی اسید هیدروسیانیک را تحت شرایط هم زدن اضافه کنید و مخلوط واکنش سیانید بور تولید می کند. در طول واکنش، مشاهده شد که مخلوط از قرمز تیره به نارنجی و سپس به زرد روشن تغییر می کند.
(3) سیانید سدیم و مقدار کافی متانول را اضافه کنید و به هم زدن مخلوط واکنش ادامه دهید. در این مرحله سیانید بور با سیانید سدیم واکنش داده و NaBH را تشکیل می دهد3CN و NaCl.
(4) پس از اتمام واکنش، مخلوط واکنش فیلتر می شود تا ماده جامد باقیمانده حذف شود. سپس محصول با آب یا متانول شسته می شود.
(5) در نهایت، محصول شسته شده برای به دست آوردن NaBH با خلوص بالا خشک می شود3CN.
2. روش فرمالدئید:
پس از اختلاط فرمالدئید و اسید هیدروسیانیک، هیدروکسید سدیم تحت اثر قلیایی اضافه می شود تا NaBH3CN بدست آید.
مراحل مشخص به شرح زیر است:
(1) فرمالدئید و سیانید سدیم را با نسبت مولی 2:1 مخلوط کنید و مقدار کافی استونیتریل، DMF یا DMSO و سایر حلال های آلی را اضافه کنید.
(2) سیانید بور را به آرامی تحت هم زدن اضافه کنید، معمولا مقدار سیانید بور 1.{2}}.5 برابر فرمالدئید است و می توان آن را با حلال های آلی مانند استونیتریل، DMF یا DMSO رقیق کرد.
(3) پس از افزودن سیانید بور، به هم زدن مخلوط واکنش ادامه دهید. واکنش عموماً در دمای اتاق انجام می شود و pH باید در حدود خنثی کنترل شود. زمان واکنش معمولا چند ساعت است.
(4) پس از واکنش، مخلوط واکنش را می توان با آب رقیق کرد و محصول را با محلول نمک معدنی (مانند محلول استات سدیم) شست و شو داد و در نهایت با اتانول شسته شد.
(5) محصول شسته شده را خشک کنید تا NaBH با خلوص بالا به دست آید3CN.
3. روش اکریلونیتریل:
پس از مخلوط کردن اکریلونیتریل و هیدروسیانیک اسید، هیدروکسید سدیم و اسید بوریک برای بدست آوردن NaBH3CN اضافه می شود.
مراحل مشخص به شرح زیر است:
(1) اکریلونیتریل و سیانید سدیم را با نسبت مولی 1:1.5 مخلوط کنید و مقدار کافی حلال آلی مانند متانول یا استونیتریل اضافه کنید.
(2) سیانید بور را به آرامی با هم زدن اضافه کنید، معمولا مقدار سیانید بور 1.{2}}.5 برابر اکریلونیتریل است و می توان آن را با حلال آلی رقیق کرد.
(3) پس از افزودن سیانید بور، به هم زدن مخلوط واکنش ادامه دهید. دمای واکنش عموماً در دمای اتاق است و زمان واکنش معمولاً چندین ساعت است.
(4) پس از واکنش، مخلوط واکنش را می توان با آب رقیق کرد و محصول را با محلول نمک معدنی (مانند محلول استات سدیم) شست و شو داد و در نهایت با اتانول شسته شد.
(5) محصول شسته شده را خشک کنید تا NaBH با خلوص بالا به دست آید3CN.
4. روش هیدروسیانات سدیم:
پس از مخلوط کردن هیدروسیانات سدیم و هیدروکسید سدیم، بوروهیدرید سدیم را اضافه کرده و تا 60 درجه حرارت دهید تا NaBH3CN بدست آید.
مراحل مشخص به شرح زیر است:
(1) سیانید سدیم و هیدروسیانات سدیم را به نسبت مولی 2:1 مخلوط کرده و به اندازه کافی آب اضافه کنید.
(2) به آرامی هیدروکسید سدیم را با هم زدن اضافه کنید تا مقدار pH محلول به 10-11 برسد.
(3) سپس اسید هیدروسیانیک را به آرامی اضافه کنید تا مقدار pH را در حدود 7-8 کنترل کنید، که معمولاً به هم زدن و حرارت دادن مداوم نیاز دارد (حدود 60 درجه).
(4) به شرط هم زدن و حرارت دادن، سیانید بور را به آرامی اضافه کنید، معمولا مقدار سیانید بور 1.{2}}.5 برابر هیدروسیانیک اسید است و می توان آن را با آب رقیق کرد.
(5) پس از واکنش، محصول را می توان با محلول نمک معدنی (مانند محلول استات سدیم) شست و در نهایت با اتانول شستشو داد.
(6) محصول شسته شده را خشک کنید تا NaBH با خلوص بالا به دست آید3CN.
در میان این روشهای مصنوعی، روش تری کلرید بور یکی از متداولترین روشها است. روش های دیگر را نیز می توان در آزمایشگاه انجام داد، اما باید با توجه به محیط آزمایشی و نیاز خود، مناسب ترین روش تولید را انتخاب کرد.