Synthese van methylaminehydrochloride. Op grote schaal.

[G.Patton]

Inleiding

Veel chemici maken methylamine van hexamine en HCl-zuur. Ik vind het erg tijdrovend en HCl is behoorlijk smerig. Daarom heb ik ontdekt dat je gemakkelijk veel methylamine van goede kwaliteit kunt maken van ammoniumchloride en formaldehyde (formaline). Het enige nadeel van deze methode is dat je formaldehyde van goede kwaliteit moet hebben. Er mag paraformaldehyde bezinksel in de bodem zitten, dat kan geen kwaad, zelfs niet een beetje, maar formaldehyde moet sterk zijn en geen verdunde troep, 35-40% is prima. Nu de minder onfeilbare methode. Als je doet wat hieronder staat, krijg je ongeveer 600-750 g vrij zuiver dimethylaminevrij methylaminehydrochloride, wat perfect is voor Al/Hg reductieve aminaties.

Uiterlijk: wit poeder;
Kookpunt: 225-230 °C/15 mmHg;
Smeltpunt: 231-233 °C;
Molecuulgewicht: 67,52 g/mol.

Veiligheidsaanwijzing: houd alle manipulaties in een uittrekbare sonde of onder een afzuigkap; methylamine is een tamelijk giftige stof, laat de dampen ervan niet in de luchtwegen terechtkomen. Het gebruik van een ademhalingsmasker is vereist. Inademing van methylamine veroorzaakt ernstige irritatie van de huid, ogen en bovenste luchtwegen. Het leidt eerst tot opwinding en vervolgens tot depressie van het centrale zenuwstelsel. Dood kan optreden door ademhalingsstilstand. Het gebruik van chemisch glas, handschoenen, een chemische jas en een ademhalingsmasker is vereist.

Apparatuur en glaswerk.

• Drie naakte rondbodemkolven 5 L x2;
• Rondbodemkolf met dop 5 L;
• Bekers 5 L x2, 2 L x2;
• Liebig condensor en waterpompsysteem (voor condenskoeling) of watertoevoer;
• Retortstandaard en klem om apparaat vast te zetten;
• Verbindingsbuis;
• Destillatieadapter met vacuümkraan;
• opvangkolf 1 L;
• Laboratoriumthermometer (0 °C tot 200 °C) met kolfadapter;
• Conventionele trechter voor droge stoffen (d 15 cm) en vloeistoffen (d 15-20 cm);
• Laboratoriumweegschaal (1 - 5000 g is geschikt);
• Verwarming;
• Grote Buchnertrechter Ø 25 cm (of Shott-filter) en erlenmeyer 5 L;
• Pyrex schaal 5 L;
• Afzuiging met waterstraal;
• Ijsbad (0 °C);
• Glazen staaf;
• Magneetroerder;
• Droogbuis x2;
• Spatel;
• Vacuümexsiccator (groot);
• Papieren filter.

Reagentia.

• 4 kg (3711 ml, 47-53 mol) Technisch formaldehyde (35-40 %; d 1,078 g/ml bij 20 °C);
• 2 kg (37 mol) technisch ammoniumchloride;
• ~1600 ml absolute ethanol of n-butylalcohol.

Procedure

Methylamine HCl synthese

• G.Patton
• 27 mei 2022
• 3

https://bbgate.com/threads/methylamine-hydrochloride-synthesis-large-scale.617/

NileRed video...

In een 5 liter rondbodemkolf met drie naalden, voorzien van een stop die een condensor vasthoudt die is ingesteld voor neerwaartse destillatie en een thermometer die goed in de vloeistof uitsteekt, worden 4 kg (3711 ml, 47-53 mol) technisch formaldehyde (35-40 %; d 1,078 g/ml bij 20 °C) en 2 kg (37 mol) technisch ammoniumchloride gedaan. Het mengsel wordt op het stoombad verhit tot er geen destillaat meer over komt en vervolgens boven een vlam tot de temperatuur van de oplossing 104 °C bedraagt. Bij ongeveer 90 °C treedt een exotherme reactie op (het moet in het begin af en toe in een waterbad worden gekoeld om de temperatuur onder 104-106 °C te houden).

Spoiler: Oplossing bij 40 °C en 80 °C

De temperatuur wordt op dit punt gehouden tot er geen destillaat meer overkomt (vier tot zes uur).

Spoiler: Kristallen beginnen

Het destillaat, dat bestaat uit bijproducten zoals methylal (bp 42-43 °C), methylformiaat en water, kan worden behandeld met een NaOH-oplossing om methylal (dimethoxymethaan) en natriumformiaat terug te winnen. De inhoud van de reactiekolf wordt afgekoeld tot kamertemperatuur en het afgescheiden ammoniumchloride wordt afgefiltreerd op een grote Buchnertrechter. Je zou een helder geelachtig filtraat moeten krijgen zoals op deze foto.

Spoiler: De moedervloeistof

Het moederwater (in drie naakte rondbodemkolven van 5 L) wordt op het stoombad onder verminderde druk geconcentreerd tot 2500 ml en opnieuw afgekoeld tot kamertemperatuur, waarna een tweede hoeveelheid ammoniumchloride wordt afgescheiden. De totale terugwinning van ammoniumchloride tot dit punt bedraagt 780-815 g. Het moederwater wordt opnieuw geconcentreerd onder verminderde druk tot zich kristallen beginnen te vormen op het oppervlak van de oplossing (1400-1500 ml). Daarna wordt de oplossing afgekoeld tot kamertemperatuur en wordt door filtreren van de koude oplossing een eerste kweek methylaminehydrochloride verkregen die wat ammoniumchloride bevat. De methylamineoplossingen in alle stappen moeten snel worden afgekoeld om kleinere kristalvorming te bevorderen. Op dit punt wordt 625-660 g ruw product verkregen. Het moederwater wordt nu onder verminderde druk geconcentreerd tot ongeveer 1000 ml en afgekoeld, waarna een tweede hoeveelheid methylaminehydrochloride (170-190 g) wordt afgefiltreerd. Deze oogst kristallen wordt gewassen met 250 ml koude chloroform en gefiltreerd om het grootste deel van het aanwezige dimethylaminehydrochloride te verwijderen. Na het wassen weegt het product 140-150 g. Het oorspronkelijke moederwater wordt vervolgens onder verminderde druk zoveel mogelijk verdampt door verhitting op een stoombad, en de dikke stroperige oplossing (ongeveer 350 ml) die overblijft wordt in een bekerglas gegoten en onder af en toe roeren afgekoeld om de vorming van een vaste koek te voorkomen, en de verkregen kristallen worden gewassen met 250 ml koude chloroform, waarna de oplossing wordt gefiltreerd, wat 55-65 g product oplevert. Het moederloog, dat voornamelijk tetramethylmethyleendiaminehydrochloride maar geen trimethylaminehydrochloride bevat, hoeft niet verder te worden geconcentreerd. De totale opbrengst aan methylaminehydrochloride is 830-850 g.

Zuivering

Het product bevat water, ammoniumchloride en wat dimethylaminehydrochloride. Om een zuiver product te verkrijgen wordt het onzuivere methylaminehydrochloride geherkristalliseerd uit absolute ethanol (oplosbaarheid 0,6 g/100 ml bij 15 °C), of bij voorkeur butylalcohol (nog minder oplosbaar). Zuivering van het methylamine HCl is nu aan de orde, dus breng al het ruwe product over in een 5 L rb-kolf en voeg ofwel ~1600 ml absolute ethanol of, idealiter, n-butylalcohol toe. Verwarm gedurende 30 minuten bij reflux met een droge buis met calciumchloride. Laat de onopgeloste vaste deeltjes bezinken (ammoniumchloride), decanteer de heldere oplossing dan door een papieren filter en koel snel af om Methylamine HCl eruit te laten neerslaan. Filtreer snel op de vacuüm Buchnertrechter en breng de kristallen over naar een vacuümexsiccator. Herhaal het reflux-afkoelen-filterproces nog vier keer bij gebruik van absolute Ethanol, of nog twee keer bij gebruik van n-Butylalcohol. De terugwinning van ammoniumchloride bedraagt 100-150 g, waardoor de totale terugwinning 850-950 g bedraagt. De opbrengst aan geherkristalliseerd methylaminehydrochloride is 600-750 g (45-51% van de theorie, gebaseerd op het verbruikte ammoniumchloride).

Een standaardrun, van 250 g ammoniumchloride en 500 g 37% formaldehyde (met 15% methanol), levert 100-134 g methylaminehydrochloride, 27 gram dimethylaminehydrochloride en 81 gram teruggewonnen ammoniumchloride op. Het destillaat bevat methylal (formaldehyde-dimethylacetal) en methylformiaat, dat na behandeling met NaOH 25 g natriumformiaat en 30 gram methylal kan opleveren, aangezien de verbinding niet gescheiden kan worden door gefractioneerde destillatie, moet er geneutraliseerd worden. Ammoniumchloride is zeer slecht oplosbaar in een geconcentreerde oplossing van methylammoniumchloride, waardoor de scheiding van de verbindingen vrij scherp is.

 

[WundaBearz41]

Hartelijk dank voor het plaatsen van dit artikel! Dit is behoorlijk spectaculair. Weet je welke apparatuur er nodig is voor de "A standaard run" synthese?

 

[MadHatter]

Ik ben eigenlijk geïnteresseerd in de hexamine/HCl-route. Deze precursoren zijn er in overvloed voor mij.

 

[MadHatter]

NVM. Gevonden op Rhodium. Dit is het, ik denk dat het deel dat volgens jou tijdrovend is, de filterstap is?

1. 140 gram hexamine (1 mol) werd langzaam opgelost in 400 ml water en 400 ml 37% HCl (4 mol) werd toegevoegd. Als het zoutzuur direct aan de HMTA wordt toegevoegd, gaat er veel verloren, omdat ammoniumchloride zich vrijwel direct begint af te scheiden.

2. Het mengsel werd verwarmd op een verwarmingsplaat met temperatuurregeling en de inhoud werd langzaam gedestilleerd terwijl de temperatuur gedurende 1-2 uur langzaam steeg van 100°C naar 109°C. Gedurende deze tijd werd er veel CO2 geëvolueerd en werd er ongeveer 75 ml naar formaldehyde ruikend destillaat opgevangen.

3. De oplossing werd onder vacuüm geconcentreerd tot er veel vaste stoffen neersloegen, die werden afgefiltreerd, en de oplossing werd verder geconcentreerd, gefiltreerd enzovoort tot alles gekristalliseerd was. De laatste oogst kristallen was erg moeilijk uit te kristalliseren, en er moet op gelet worden dat de inhoud van de erlenmeyer niet verbrandt; de erlenmeyer mag niet warmer worden dan bijvoorbeeld 75°C.

4. De witte vaste stoffen werden in 150 ml warme methanol (of ethanol) gedaan en gefiltreerd. Het onoplosbare deel werd geherkristalliseerd uit water, wat 40 gram zuiver ammoniumchloride opleverde, dat eruitzag als hele grote sneeuwvlokken.

5. De methanoloplossing werd verdampt, geherkristalliseerd uit methanol en gewassen met aceton, om een vervloeiende kristallijne massa te krijgen, die werd gedroogd in een exsiccator boven CaCl2, om methylaminehydrochloride te krijgen als een pluizig zacht poeder.

 

[G.Patton]

zie Apparatuur en glaswerk in dit onderwerp

 

[cockysavage]

hoe maak je methylamine a.q. oplossing van methylamine hcl ？

 

[MadHatter]

Je lost het op in water.
Serieus.
Duh.

 

[cockysavage]

iemand vertelde me dat ik freebase methylamine nodig heb

 

[UWe9o12jkied91d]

Ja, methylaminehydrochloride verandert in methylaminevrije base in aanwezigheid van NaOH-oplossing. Nadat alle methylamine is opgelost en de gevormde organische laag niet meer groter wordt scheiden de lagen zich, de bovenste laag is je freebase amine.Je neemt dat gewicht en mengt het met water

 

[mejdubulok]

Jezus Christus! Ik hou van dit forum. dit is de meest waardevolle informatie. alles is beschikbaar, alles is duidelijk. Oh, god zegene je, @G.Patton Ik moet het proberen. Ik zal zeker schrijven over de resultaten. een miljoen likes.

 

[Osmosis Vanderwaal]

Iemand van wie ik niets weet, is 1/2 weg door deze synthese een schaal gelijk aan de schaal waarop je cijfers geeft ( 250g/500g) hij hoopte methanol te gebruiken hij heeft waarschijnlijk niet gedestilleerd als een gallon als voorruit gewassen vloeistof in plaats van butyl of abs.ethyl. hoeveel gaat hij nodig hebben? Hij heeft waarschijnlijk ook niet 2 liter bleekwater gereageerd met...400 ml aceton. Beide dingen hoeven waarschijnlijk niet opnieuw te worden gedestilleerd, maar als dat wel zo is, hoeveel chloroform heeft hij dan nodig? Voor deze 259g/500g batch. Hij heeft misschien niet genoeg formaldehyde om het nog een keer te doen ( maar waarschijnlijk ook niet)Ik hoop dat iemand deze man kan helpen ik weet het niet eens want hij zit er nu niet tot zijn knieën in en weet waarschijnlijk precies wat hij doet. @G.Patton
Hoeveel denk je dat er ongeveer voor nodig is?

 

[G.Patton]

Hallo, ik begrijp een deel van uw toespraak over gewassen vloeistof en bleekmiddel niet. Kunt u alstublieft duidelijk schrijven? Er is een lijst met reagentia. Je moet ze in zuivere vorm krijgen. Destilleer ze zeker.

 

[Osmosis Vanderwaal]

Ja, ik heb het nogal cryptisch gemaakt. Eigenlijk wil ik weten hoeveel chloroform en methanol ik nodig heb om het product van een reactie tussen 250 ml ammoniumchloride en 500 g formaldahyde schoon te maken. Ik moet deze chemicaliën maken, dus ik wil geen middelen verspillen door meer te maken dan ik nodig heb.

 

[G.Patton]

Er staan getallen in het artikel, tel ze proportioneel voor je batchschaal.

 

[Osmosis Vanderwaal]

Helaas ben ik twee keer gezakt voor deze synth. Ik heb verschillende dollars verloren. Er is gewoon te veel giswerk. Ik kijk nu naar de nitromethaanreactie, die lijkt meer rechttoe rechtaan. Ik ben ontmoedigd door deze route

 

[Mo0odi]

Kan deze procedure worden uitgevoerd in een snelkookpan om te koken?

 

[FENTAMAS]

@Frit Buchner, deze synthese is meer dan een eeuw oud (Marvel et al., 1923, Org. Synth.) en de werking ervan is bevestigd door vele onafhankelijke chemici, waaronder ikzelf.
Bovendien moet elke publicatie in dat tijdschrift peer reviewed zijn, dus het is een van de meest betrouwbare bronnen voor praktische organische chemici.
Link voor het originele document - https://www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0347
Als het je niet lukt, dan doe je zeker iets heel erg fout of zijn je reagentia niet wat je ervan verwacht.

Chloroform zou vervangen kunnen worden door DCM, maar het is in ieder geval niet nodig.
Als je goede resultaten wilt kun je beter paraformaldehyde gebruiken, geen formaldehyde met methanol, hoe meer MeOH hoe gekleurder RM in mijn ervaring.
Zonder methanol hoef je het reactiemengsel niet te destilleren, houd de temperatuur gewoon onder de 100C, het werkt zelfs bij een lagere temperatuur, het duurt alleen wat langer.
Je hebt absoluut een vacuüm aspirator nodig voor het destilleren van delen water als je een mooi wit product wilt.
De sleutel voor een goede zuiverheid is gefractioneerde kristallisatie, hoe meer, hoe beter resultaat.
Ik heb 5-6 keer gebruikt, een beetje meer dan in de oorspronkelijke procedure en ik kreeg fantastische resultaten.
Dus na 6+ uur 100C, destilleer wat water onder vacuüm, koel af, zuig af, filter en herhaal.
De eerste 2-3 fracties zullen ammoniumchloride zijn. Dan methylamine*hcl met een kristalstructuur die duidelijk verschilt van de eerste batches, meer als hygroscopische glanzende vlokken.
Het laatste moederwater bevat voornamelijk dimethylamine*hcl en moet worden weggegooid als je het niet nodig hebt.
De laatste stap is meervoudige kristallisatie uit hete abs. ethanol of methanol zoals beschreven. Maar ook dit is niet nodig voor veel syntheses, het is alleen om de laatste restjes water, NH3*HCl en Me2NH*HCl te verwijderen.

Dus zoals je kunt zien is het tijdrovend, vele dagen werk, maar je kunt met een vrij grote batch beginnen en maanden of jaren lang niet te traceren pure methylamine bereiden.

 

[Osmosis Vanderwaal]

De eerste keer volgde ik de originele synthese en de tweede keer volgde ik er een die ik kreeg van een van de experts hier. Ik refluxte 4 uur onder vacuüm en destilleerde 2 uur onder vacuüm. De temps bereikten echter nooit het beoogde niveau, misschien is mijn vacuüm sterker dan ze in 1910 gebruikten. Dat is wat ik veronderstelde. De tweede keer zag de methylamine hcl en het product dat ik ermee maakte er precies zo uit als ieders foto's. De methylamine hcl produceerde zelfs brandbaar gas toen het geneutraliseerd werd met NaOH en water. Maar het product heeft geen cns werking.
Ik heb hier een liter formaldehyde van technische kwaliteit met 5%methanol en ik ga het opnieuw proberen, maar moet ik om te beginnen de methanol eruit destilleren? Ik ga nog wat verder lezen, het klopt dat mijn ammoniumchloride van kunstmestkwaliteit is en niet van technische kwaliteit, kan dat het probleem zijn? Hoe bepaal je wanneer "een ronde" van het verminderen van het volume van de rm klaar is? Ik was het aan het meten en stopte elke keer als ik het volume halveerde, maar op die manier krijg ik maar 4 rondes en 4 batches kristallen. Zou het komen doordat de methanol die ik aan het eind gebruik niet droog genoeg is? Ik kan me echter niet voorstellen dat dat het probleem was, want ik heb het twee keer gedestilleerd en een paar dagen in 100% w/w, 3a zeef gedaan.

 

[FENTAMAS]

Wat? Dat heeft geen zin refluxen onder vacuüm, je moet het in de buurt van 100C houden, of zelfs 60-80C dag of zo. Als de tijd beperkt is kun je het onderbreken en de volgende keer verder gaan, er zal niets ergs gebeuren. Controleer dus gewoon de temperatuur van het reactiemengsel.
WAT??
Distilleer elke keer 10-15% van het RM-volume onder vacuüm.
er kan nog meer troep zijn.

 

[Osmosis Vanderwaal]

Het grote voordeel van refluxen onder vacuüm is dat de verhouding tussen monomethylamine en di en trimethylamine veel hoger is, zoals beschreven in
Jones, H. I., & Wheatley, R. (1918). DE BEREIDING VAN METHYLAMINE. Journal of the American Chemical Society, 40(9), 1411-1415. doi:10.1021/ja02242a007
10.1021/ja02242a007
Hoogtepunten zijn onder andere;
tabellering van resultaten brengt verschillende feiten duidelijk naar voren:

Link naar het document

 

[FENTAMAS]

Die moeite is het niet waard.
En dat is slechts speculatie van de auteurs over vacuüm, dat zelf waarschijnlijk geen invloed heeft op de selectiviteit, net als bij mierenzuuroverschotten.
Misschien is het gewoon het effect van lagere temperatuur, effectiever roeren van RM door borrelen en meer volledige conversie van NH3*HCl, etc.
Latere auteurs gebruiken geen vacuümreflux en bovendien is het zelfs tegenwoordig een vrij ongebruikelijke methode.
Lagere kooktemperatuur zal ook optreden in het geval van een overmaat MeOH in formaline, vanwege verestering van mierenzuur en de vorming van laagkokend methylformiaat en andere bijproducten, maar zoals ik al opmerkte, probeer het te vermijden.

 

[Osmosis Vanderwaal]

Dat is een goed punt. Ik zal het nog eens moeten lezen met dat in gedachten (dat het vacuüm de temperatuur verlaagt en de roerstaaf makkelijker laat draaien, enz.) Dit document werd naar mij gelinkt door een van de experts op de site, dus ik heb het niet grondig bestudeerd. Zelfs als ik besluit dat het niet bewezen is dat het vacuüm zelf de reden is dat ze een hogere opbrengst haalden, zou ik kunnen besluiten dat de oorzaak er niet toe doet en het effect wel. We houden rekening met het effect van zwaartekracht en magnetisme en maken er elke dag plannen voor, ook al is het mechanisme discutabel. Formaldehyde kopen is stressvol omdat ik geen taxidermist of boer ben. Ik heb meer vrije tijd dan geld of moed om formaldehyde te kopen zonder legitiem gebruik. Het is niet gratis. Ik zal er waarschijnlijk voor kiezen om mijn opbrengst te maximaliseren boven gemak. Ik heb $33 in deze formaldehyde, of ik er nu een kg methylammoniumchloride of een gram van krijg. Het kan hier niet legaal gekocht worden en er komt geen einde aan de hoeveelheid die ik kan gebruiken.