Síntese de cloridrato de metilamina. Em larga escala.

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@Frit Buchner, essa síntese tem mais de um século de idade (Marvel et al., 1923, Org. Synth.) e foi confirmada como funcionando por muitos químicos independentes, inclusive eu.
Além disso, toda publicação nesse periódico deve ser revisada por pares, portanto, é uma das fontes mais confiáveis para o químico orgânico prático.
Link para o documento original - https://www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0347
Se você falhar, com certeza está fazendo algo muito errado ou seus reagentes não são o que você espera que sejam.

O clorofórmio poderia ser substituído por DCM, mas de qualquer forma não é necessário.
Se quiser obter bons resultados, é melhor usar paraformaldeído, não formaldeído com metanol; quanto mais MeOH, mais colorido será o RM, de acordo com minha experiência.
Sem o metanol, não é necessário destilar a mistura da reação, basta manter a temperatura abaixo de 100 °C. Funciona mesmo com a temperatura mais alta, mas leva mais tempo.
Você precisa absolutamente de aspirador a vácuo para destilar porções de água se quiser um bom produto branco.
O segredo para uma boa pureza são as cristalizações fracionadas; quanto mais, melhor o resultado.
Usei de 5 a 6 vezes, um pouco mais do que no procedimento original, e obtive resultados fantásticos.
Portanto, após mais de 6 horas a 100C, destile um pouco de água a vácuo, resfrie, filtre por sucção e repita.
As primeiras 2-3 frações serão cloreto de amônio. Em seguida, metilamina*hcl com estrutura cristalina claramente diferente dos primeiros lotes, mais parecida com flocos brilhantes higroscópicos.
O último licor-mãe conterá principalmente dimetilamina*hcl e deve ser descartado se não for necessário.
A etapa final é a cristalização múltipla a partir de etanol ou metanol quente, conforme descrito. Mas isso também não é necessário para muitas sínteses, apenas para remover os últimos vestígios de água, NH3*HCl e Me2NH*HCl.

Portanto, como você pode ver, é um processo demorado, com muitos dias de trabalho, mas você pode começar com um lote bem grande e preparar metilamina pura não rastreável por meses ou anos.
 

Osmosis Vanderwaal

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Segui a síntese original na primeira vez e, na segunda vez, segui uma que me foi dada por um dos especialistas aqui. Refluxei sob vácuo por 4 horas e destilei sob vácuo por 2 horas. No entanto, as temperaturas nunca atingiram o nível desejado, talvez meu vácuo seja mais forte do que o usado em 1910. Na segunda vez, a metilamina hcl e o produto que fiz com ela se pareciam exatamente com as fotos de todos; a metilamina hcl até produziu gás inflamável quando neutralizada com NaOH e água. Mas o produto não tem ação sobre o SNC.
Tenho aqui um litro de formaldeído de grau técnico com 5% de metanol e vou tentar novamente, mas será que preciso destilar o metanol para começar? Vou ler um pouco mais, é verdade que meu cloreto de amônio é de grau de fertilizante e não de grau técnico, poderia ser esse o problema? Como você decide quando "uma rodada" de redução do volume do rm é concluída? Eu estava medindo e parando toda vez que reduzia o volume pela metade, mas só consegui 4 rodadas dessa forma e 4 lotes de cristais. Será que o metanol que uso no final não está seco o suficiente para causar isso? Não imagino que esse tenha sido o problema, pois destilei duas vezes e coloquei 100% p/p, peneira 3a por vários dias
 
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Esse esforço não vale a pena.
E isso é apenas uma especulação dos autores sobre o vácuo, que, por si só, provavelmente não pode influenciar a seletividade, como acontece com o excesso de ácido fórmico também.
Talvez seja apenas o efeito da temperatura reduzida, da agitação mais eficaz do RM por borbulhamento e da conversão mais completa de NH3*HCl, etc.
Os autores posteriores não usam refluxo a vácuo, além disso, esse é um método bastante incomum até hoje.
A redução da temperatura de ebulição também ocorrerá no caso de excesso de MeOH na formalina, por causa da esterificação do ácido fórmico e da formação de formato de metila de baixa ebulição e outros subprodutos, mas, como já observei, tente evitar isso.
 

Osmosis Vanderwaal

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Esse é um ponto justo. Terei que lê-lo novamente com isso em mente (que o vácuo diminui a temperatura e faz com que a barra de agitação gire mais facilmente, etc.). Esse documento foi vinculado a mim por um dos especialistas do site, portanto, não o examinei com atenção. Mesmo que eu decida que não está provado que o vácuo em si é o motivo pelo qual eles obtiveram um rendimento maior, posso decidir que a causa não importa e o efeito sim. Consideramos o efeito da gravidade e do magnetismo e planejamos isso todos os dias, mesmo que o mecanismo seja discutível. Comprar formaldeído é estressante porque não sou taxidermista ou fazendeiro. Tenho mais tempo livre do que dinheiro ou coragem para comprar formaldeído sem um uso legítimo. Ele não é gratuito. Provavelmente optarei por maximizar meu rendimento em vez da conveniência. Terei US$ 33 nesse formaldeído, quer eu obtenha um kg de cloreto de metilamônio ou um grama dele. Ele não pode ser comprado legalmente aqui e não há limite para a quantidade que posso usar
 

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Portanto, verifiquei meus arquivos antigos e decidi compartilhar algumas anotações com a comunidade sobre uma síntese bem-sucedida semelhante ao método original, mas com paraformaldeído em vez de formalina a 37%.
Apenas para confirmar que é válido e um dos caminhos mais acessíveis para obter uma grande quantidade de metilamina pura para químicos amadores.
Minhas proporções foram um pouco diferentes:
Paraformaldeído : NH3*HCl : dH2O como 1 : 1,3 : 1.4
A proporção um pouco maior de amônio para formaldeído é porque não estou limitado ao cloridrato de NH3 e, para minhas próximas sínteses, uma pequena quantidade dele não incomoda tanto quanto a dimetilamina, então decidi mudar um pouco o equilíbrio para produtos menos alquilados. Porém, mais tarde, percebi que, se fizer mais ciclos de destilação-cristalização, como já descrevi acima, a separação é bastante nítida e, após extrações etanólicas a quente, resta uma porção insignificante de NH3*HCl.
A proporção de Paraform. para água destilada é de 1 para 1,4 apenas para obter aproximadamente 40% de solução de formaldeído, supondo que a maioria das fontes comerciais forneça 95+-1% de pó, sendo o restante água.
Não testei soluções ainda mais concentradas, mas presumo que ainda seja possível até certo nível, com uma reação exotérmica um pouco mais pronunciada.
Se você começar a aquecê-lo, em algum momento o paraformaldeído será totalmente despolimerizado e será obtida uma solução clara, não me lembro dos números exatos, mas provavelmente perto de 80-90 °C. O exoterm é muito suave nesse caso (para um lote em um frasco de 5-6 litros e aquecimento lento) e o RM pode se manter nessas temperaturas por algum tempo sozinho, sem aquecimento externo. Se você chegar a essa temperatura rapidamente ou adicionar um pouco de metanol para reduzir a temperatura de ebulição e induzir a formação de bolhas para a agitação automática do RM, talvez em algum momento você ultrapasse os 100 °C e precise esfriar um pouco manualmente.

A versão muito resumida da síntese é assim:
  1. Misture paraformaldeído, cloreto de amônio e água de distribuição e comece a aquecer suavemente em banho de óleo ou o que tiver.
  2. Tente manter a temperatura próxima, mas abaixo de 100C, por pelo menos 6 horas ou 24 horas totalmente a 80-90C.
  3. Resfrie, filtre os sólidos por sucção (não lave com nada), transfira o licor-mãe para o RBF e destile 10-15% do volume sob vácuo, controlando para que não ultrapasse 100C como antes. Repita de 5 a 6 vezes
  4. Pegue as colheitas brutas de MeNH2*HCl (verifique visualmente, mas, na maioria dos casos, da 3ª à 5ª e 6ª colheitas) e lave com clorofórmio ou DCM (precisa de um pouco mais) para eliminar os traços de dimetilamina. Se você tiver uma quantidade limitada desses reagentes, poderá lavar apenas a última colheita ou até mesmo pular essa etapa.
  5. Multiplique as extrações a quente com etanol ou metanol abs. e as cristalizações por resfriamento para obter a melhor pureza possível. Também opcional
  6. Secagem a vácuo para remover os traços de álcool. Opcional.
A beleza dessa síntese é que você pode utilizá-la em escala realmente grande. Até mesmo fazer um grande lote de longa duração (alguns dias) em uma lata plástica de HDPE de 200L em temperatura reduzida e, em seguida, transferir o RM sequencialmente para um RBF menor e proceder como acima quando tiver tempo livre. Em temperatura ambiente, não há acúmulo apreciável de subprodutos por pelo menos meses.

Fotos:
1,5 kg de paraformaldeído + 1,95 kg de cloreto de amônio em um frasco de fundo redondo de 6L.
No início, achei que estava cheio demais, mas depois tudo entrou em solução sem aumentar muito o volume.
Q9WvFmjYuP
M2JVmsnFPX
V6ndzx9biO
Os filtrados subsequentes são ligeiramente mais coloridos.
0EdeaTGym1
Byx70PkfU2
BhTE8YMuq2
para remover os últimos vestígios de Me2NH*HCl (dimetilamina)
A camada clara de clorofórmio branco-água está abaixo.
Bb7tYfcy03
usei abs. de fabricação própria. EtOH
Aqueça até a ebulição, decante ainda quente, resfrie para cristalizar o MeNH2*HCl, filtre, retorne a mesma bebida espirituosa para o frasco em ebulição e repita (adicione mais EtOH fresco, se necessário)
Repita até que reste apenas NH3*HCl.
No meu caso, havia uma quantidade insignificante dele no início,
mas, de qualquer forma, a cristalização é boa para a purificação final da água, dos traços de dimetilamina e clorofórmio.
IF8JHmn3xj

Produto final recristalizado e seco a vácuo:
(desculpe, não salvei os números de peso e rendimento, mas foi uma quantidade bastante razoável)
AH2ys4BrFT
 

Manisj@1290

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Fiz metilamina hcl, mantive-a em papel para secá-la, mas ela está derretendo lentamente e está se tornando um pedaço de água.
 

G.Patton

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Provavelmente, você não obterá HCl de metilamina ou um produto muito impuro.
 

ZMI_AA0B

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Ainda não sei qual é o efeito do cloridrato de metilamina
 

G.Patton

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A metilamina não tem influência psicológica.
 

door

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Um amigo me disse que é muito mais fácil. Ainda não experimentei, mas vocês podem tentar
Ele coloca o pH do óleo a 5,5 e depois o ferve a 110 graus, armazena-o em temperatura ambiente e, depois de dois dias, volta para pegar o líquido restante, ferve-o novamente e faz o mesmo, etc.
 

Manisj@1290

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Em primeiro lugar, adicionei formaldeído 37% (500 ml) a 250 gramas de cloreto de amônio em um frasco, destilei por 5 horas a 100 graus Celsius, resfriei a solução e filtrei o cloreto de amônia, destilei a solução a 100 graus Celsius, evaporei e filtrei o cloreto de amônio duas vezes, evaporei a 110 graus Celsius e obtive metilamina HCl, lavei com DCM e filtrei com um pano porque não tenho um filtro a vácuo, depois sequei em papel. Coloquei a metilamina hcl e lentamente ela se tornou uma pequena mancha de água. Não consegui entender por que isso está acontecendo, se é a própria metilamina ou se formou alguma outra coisa.
 
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G.Patton

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Antes de tudo, é preciso verificar seus reagentes. Você já realizou a etapa de purificação? Provavelmente, o HCl de metilamina tem muita água e esse é o motivo do seu problema.
 
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Manisj@1290

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Sim, eu o purifiquei em etanol.

Esse é o problema: quando eu o espremo em um pano e o mantenho no papel para secar, ele começa a absorver umidade.

Ele não está secando e está derretendo cada vez mais. Como secá-lo (e posso fazer a base livre de metilamina HCL sem secá-lo?)
 

G.Patton

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Tente usar câmara de vácuo ou dedicador.
 

Manisj@1290

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E quanto à base livre, podemos transformar o HCl de metilamina em base livre sem secá-lo?
 

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Se eu quiser verificar meu Methylamine HCL, como posso fazer isso?
Talvez não seja possível verificar o ponto de fusão, pois ele não é seco e derrete em contato com o ar.
 

favorance

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Hiii, o que está acontecendo?
 

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Algum especialista pode resolver meu problema, estou esperando a resposta há muito tempo, grande parte da minha metilamina derreteu devido à umidade, como secá-la, sem secá-la, como podemos fazer base livre de metilamina, e a metilamina hcl é minha, como verificá-la, por favor, diga isso também.
 

FENTAMAS

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@Manisj@1290, o sal MeNH2*HCl é deliquescente, portanto, mantenha-o bem fechado, melhor em um frasco de vidro com gargalo grande. Seque-o até certo ponto a vácuo; só é possível secá-lo totalmente em um dessecador com agentes secantes ainda mais fortes ou fervendo-o com benzeno ou tolueno para destilar água como azeótropo, depois filtre e seque a vácuo.
Como alternativa, goteje sua solução concentrada sobre NaOH, passe o gás MeNH2 por NaOH adicional e borbulhe em metanol seco e frio em um banho de gelo e sal com agitação.
Se você tiver algum metal de sódio ou potássio, há um caminho ainda mais fácil para obter uma solução seca em álcool, mas é provável que você não o tenha.
 

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Uma opção um pouco mais simples para produzir metilamina seria reduzir o nitrometano CH3NO2 a metilamina CH3NH2 por meio de amálgama de Al/Hg.

CH3NO2 + H2 ---> CH3NH2+ H2O
 

Osmosis Vanderwaal

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🤔Acho que há um motivo, pois usar combustível de avião modelo para produzir metilamina in vitro é uma rota comum... ou ele se degrada rapidamente ou... parece uma reação energética
 

handle

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Quente, pesado e duro! Meu cérebro está doendo agora. Eu ia simplesmente capturar todo o gás que escapasse do rxn em um pouco de HCl e jogar o resto fora. Ou usar o insitu sem demora.
 
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