Síntese de cloridrato de metilamina. Em grande escala.

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@Frit Buchner, esta síntese tem mais de um século (Marvel et al., 1923, Org. Synth.) e foi confirmada por muitos químicos independentes, incluindo eu.
Para além disso, todas as publicações nessa revista devem ser revistas por pares, pelo que é uma das fontes mais fiáveis para o químico orgânico prático.
Ligação para o documento original - https://www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0347
Se falhar, então está definitivamente a fazer algo muito errado ou os seus reagentes não são o que espera que sejam.

O clorofórmio pode ser substituído por DCM, mas de qualquer forma não é necessário.
Se quiser obter bons resultados, é melhor utilizar paraformaldeído e não formaldeído com metanol; quanto mais MeOH, mais colorido é o RM, de acordo com a minha experiência.
Sem metanol, não é necessário destilar a mistura reacional, basta manter a temperatura abaixo dos 100°C. Funciona mesmo a uma temperatura muito elevada, mas demora mais tempo.
É absolutamente necessário aspirador de vácuo para destilar porções de água se quiser um produto branco agradável.
A chave para uma boa pureza são as cristalizações fraccionadas, quanto mais, melhor o resultado.
Utilizei 5-6 vezes, um pouco mais do que no procedimento original, e obtive resultados fantásticos.
Assim, após mais de 6 horas a 100C, destilar um pouco de água sob vácuo, arrefecer, filtrar por sucção e repetir.
As primeiras 2-3 fracções serão cloreto de amónio. Depois, metilamina*hcl com uma estrutura cristalina claramente diferente dos primeiros lotes, mais parecida com flocos brilhantes higroscópicos.
O último licor-mãe conterá maioritariamente dimetilamina*hcl e deve ser eliminado se não for necessário.
O passo final é a cristalização múltipla a partir de etanol ou metanol quente, como descrito. Mas também não é necessário para muitas sínteses, apenas para remover os últimos vestígios de água, NH3*HCl e Me2NH*HCl.

Como se pode ver, é um processo moroso, com muitos dias de trabalho, mas é possível começar com um lote bastante grande e preparar metilamina pura não rastreável durante meses ou anos.
 

Osmosis Vanderwaal

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Na primeira vez, segui a síntese original e, na segunda, segui uma que me foi dada por um dos especialistas aqui presentes. Refluxei sob vácuo durante 4 horas e destilei sob vácuo durante 2 horas. No entanto, as temperaturas nunca atingiram o nível pretendido, talvez o meu vácuo seja mais forte do que o que se usava em 1910. Na segunda vez, a metilamina hcl e o produto que fiz com ela eram exatamente iguais às fotografias de toda a gente. 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 de novo, mas será que preciso de destilar o metanol para começar? Vou ler mais um pouco, é verdade que o meu cloreto de amónio é de grau fertilizante e não de grau técnico, poderá ser esse o problema? Como é que se decide quando se termina "uma ronda" de redução do volume do rm? Estava a medi-lo e a parar sempre que reduzia o volume para metade, mas só consegui 4 rondas dessa forma e 4 lotes de cristais. Será que o metanol que utilizo no final não está suficientemente seco? Não imagino que seja esse o problema, porque destilei duas vezes e coloquei-o em 100% p/p, peneira 3a durante vários dias
 
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FENTAMAS

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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 não pode influenciar a seletividade, como acontece também com o excesso de ácido fórmico.
Talvez seja apenas o efeito da redução da temperatura, da agitação mais eficaz do RM por borbulhamento e da conversão mais completa de NH3*HCl, etc.
Os autores mais recentes não utilizam o refluxo no vácuo, além de ser um método bastante invulgar, mesmo hoje em dia.
A redução da temperatura de ebulição também se verificará no caso de excesso de MeOH na formalina, devido à esterificação do ácido fórmico e à formação de formato de metilo de baixo ponto de ebulição e outros subprodutos, mas, como já referi, tente evitá-lo.
 

Osmosis Vanderwaal

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É uma questão justa. Vou ter de o ler novamente com isso em mente (que o vácuo baixa a temperatura e faz com que a barra de agitação gire mais facilmente, etc.). Este documento foi-me enviado por um dos especialistas do site, por isso não o analisei muito bem. Mesmo que eu decida que não está provado que o vácuo em si é a razão pela qual eles conseguiram um rendimento mais elevado, posso decidir que a causa não importa e o efeito sim. Consideramos o efeito da gravidade e do magnetismo e planeamos todos os dias, mesmo que o mecanismo seja discutível. Comprar formaldeído é stressante porque não sou taxidermista nem agricultor. Tenho mais tempo livre do que dinheiro ou coragem para comprar formaldeído sem uma utilização legítima. Não é grátis. Provavelmente optarei por maximizar o meu rendimento em vez da conveniência. Terei 33 dólares neste formaldeído, quer obtenha um kg de cloreto de metilamónio ou um grama dele. Não pode ser comprado legalmente aqui e não há limite para a quantidade que posso usar
 

FENTAMAS

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Por isso, verifiquei os meus arquivos antigos e decidi partilhar algumas notas com a comunidade sobre uma síntese bem sucedida semelhante ao método original, mas com paraformaldeído em vez de formalina a 37%.
Só para confirmar que é válido e um dos métodos mais acessíveis para obter uma grande quantidade de metilamina pura para um químico amador.
As minhas proporções foram um pouco diferentes:
Paraformaldeído : NH3*HCl : dH2O como 1 : 1.3 : 1.4
A proporção um pouco maior de amónio para formaldeído deve-se ao facto de eu não estar limitado em cloridrato de NH3 e, para as minhas próximas sínteses, uma pequena quantidade deste não incomoda tanto como a dimetilamina, pelo que decidi mudar um pouco o equilíbrio para produtos menos alquilados. Mas mais tarde reparei que, se fizer mais ciclos de destilação-cristalização como já descrevi acima, a separação é bastante nítida e, após extracções etanólicas a quente, resta uma porção insignificante de NH3*HCl.
A relação entre o paraformol e a água destilada é de 1 para 1,4 para obter uma solução de formaldeído de aproximadamente 40%, partindo do princípio de que a maioria das fontes comerciais fornece 95+-1% de pó, sendo o resto água.
Não testei soluções ainda mais concentradas, mas presumo que ainda seja possível até um certo nível, com uma reação exotérmica um pouco mais pronunciada.
Se começar a aquecer, a certa altura o paraformaldeído é completamente despolimerizado e obtém-se uma solução límpida, não me lembro dos números exactos mas provavelmente perto dos 80-90C, o exoterm é muito suave nesse caso (para um lote num balão de 5-6L e aquecimento lento) e o RM pode manter-se a essas temperaturas durante algum tempo sem aquecimento externo. Se chegar rapidamente a essa temperatura ou se adicionar metanol para reduzir a temperatura de ebulição e induzir a formação de bolhas para a auto-agitação do MR, então talvez a dada altura ultrapasse os 100C e seja necessário arrefecer um pouco manualmente.

A versão muito resumida da síntese é a seguinte:
  1. Misturar paraformaldeído, cloreto de amónio e água destilada e começar a aquecer suavemente num banho de óleo ou no que tiver.
  2. Tentar manter a temperatura próxima mas inferior a 100C durante pelo menos 6h, ou 24h totalmente a 80-90C.
  3. Arrefecer, filtrar os sólidos por sucção (não lavar com nada), transferir o licor-mãe para o RBF e destilar 10-15% do seu volume sob vácuo, controlando para que não ultrapasse os 100C como anteriormente. Repetir 5-6 vezes
  4. Recolher as colheitas de MeNH2*HCl em bruto (verificar visualmente, mas na maior parte dos casos da 3ª à 5ª colheita) e lavar com clorofórmio ou DCM (é necessário um pouco mais) para eliminar os vestígios de dimetilamina. Se a quantidade destes reagentes for limitada, pode lavar apenas a última colheita ou mesmo saltar esta etapa.
  5. Multiplicar as extracções a quente com etanol ou metanol e as cristalizações por arrefecimento para obter a melhor pureza possível. Também opcional
  6. Secagem sob vácuo para eliminar os vestígios de álcool. Opcional.
A beleza desta síntese é que pode ser efectuada em grande escala. Pode mesmo fazer um lote grande durante muito tempo (alguns dias) numa lata de plástico HDPE de 200L a uma temperatura reduzida, depois transferir a RM sequencialmente para uma RBF mais pequena e proceder como acima indicado quando tiver tempo livre. À temperatura ambiente, não há qualquer acumulação apreciável de subprodutos durante pelo menos meses.

Fotos:
1,5 kg de paraformaldeído + 1,95 kg de cloreto de amónio num balão de fundo redondo de 6L.
No início pensei que estava cheio demais, mas depois tudo entra em solução sem aumentar muito o volume.
Q9WvFmjYuP
M2JVmsnFPX
V6ndzx9biO
Culturas
Os filtrados subsequentes são ligeiramente mais coloridos.
0EdeaTGym1
Byx70PkfU2
BhTE8YMuq2
para eliminar os últimos vestígios de Me2NH*HCl (dimetilamina)
camada clara de clorofórmio branco-água está abaixo.
Bb7tYfcy03
utilizou abs. EtOH
Aquecer até à ebulição, decantar ainda quente, arrefecer para cristalizar o MeNH2*HCl, filtrar, voltar a colocar a mesma bebida no balão a ferver e repetir (adicionar mais EtOH fresco se necessário)
Repetir até restar apenas NH3*HCl.
No meu caso, havia uma quantidade insignificante no início,
mas de qualquer forma a cristalização é boa para a purificação final da água, vestígios de dimetilamina e clorofórmio.
IF8JHmn3xj

Produto final recristalizado e seco sob vácuo:
(desculpem não ter guardado os números do peso e do rendimento, mas foi uma quantidade bastante decente)
AH2ys4BrFT
 

Manisj@1290

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Fiz metilamina hcl, guardei-a em papel para a secar, mas está a derreter lentamente e está a ficar como um pedaço de água, como posso resolver isto?
 

G.Patton

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Provavelmente, não se obtém HCl de metilamina ou um produto muito impuro.
 

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Ainda não sei qual o efeito do cloridrato de metilamina
 

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A metilamina não tem qualquer influência psicológica.
 

door

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Um amigo disse-me que era muito mais fácil. Ainda não experimentei, mas vocês podem tentar
Ele coloca o pH do óleo a 5,5 e depois ferve-o até aos 110 graus, guarda-o à temperatura ambiente e, passados 2 dias, volta a pegar no líquido que sobrou, ferve-o novamente e faz o mesmo, etc.
 

Manisj@1290

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Em primeiro lugar, adicionei formaldeído a 37% (500 ml) a 250 gramas de cloreto de amónio num balão, destilei-o durante 5 horas a 100 graus Celsius, depois arrefeci a solução e filtrei o cloreto de amónio, depois destilei a solução a 100 graus Celsius. evaporei e filtrei o cloreto de amónio duas vezes, depois evaporei a 110 graus Celsius e obtive metilamina HCl, lavei-o com DCM e filtrei-o com um pano porque não tenho um filtro de vácuo, depois sequei-o em papel. A metilamina hcl vai-se transformando lentamente em pequenas manchas de água, não consegui perceber porque é que isto acontece, é a própria metilamina ou formou-se outra coisa qualquer?
 
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G.Patton

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Antes de mais, é necessário verificar os reagentes. Já efectuou a etapa de purificação? Provavelmente, o seu HCl de metilamina tem muita água e é essa a razão do seu problema.
 
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Manisj@1290

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Sim, já o purifiquei, em etanol.

O problema é este: quando o espremo num pano e o coloco sobre papel para secar, começa a absorver humidade.

Não está a secar e está a derreter cada vez mais, como secá-lo, (e posso fazer base livre de metilamina HCL sem o secar?)
 

G.Patton

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Tente utilizar uma câmara de vácuo ou um dedicador.
 

Manisj@1290

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E quanto à base livre, podemos transformar o HCl de metilamina em base livre sem o secar?
 

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Se eu quiser verificar o meu HCL de metilamina, como é que o posso fazer?
Pode não ser possível verificar o ponto de fusão, uma vez que não é seco e derrete em contacto com o ar.
 

favorance

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Hiii o que é que se passa?
 

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O meu problema é que estou à espera de uma resposta há muito tempo, muita da minha metilamina derreteu devido à humidade, como secá-la, sem secá-la, como podemos fazer uma base livre de metilamina, e a metilamina hcl é minha, como verificá-la, por favor diga isso também.
 

FENTAMAS

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O sal MeNH2*HCl é deliquescente, por isso mantenha-o bem fechado, de preferência num frasco de vidro com gargalo grande. Secá-lo até um certo nível no vácuo, secá-lo completamente só é possível num exsicador sobre agentes de secagem ainda mais fortes ou fervendo-o com benzeno ou tolueno para destilar água como azeótropo, depois filtrar e secar sob vácuo.
Em alternativa, goteje a solução concentrada sobre NaOH, passe o gás MeNH2 através de NaOH adicional e borbulhe em metanol seco e frio num banho de sal e gelo, com agitação.
Se tiver algum metal de sódio ou potássio, existe uma via ainda mais fácil para obter uma solução seca em álcool, mas é provável que não o tenha.
 

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

CH3NO2 + H2 ---> CH3NH2+ H2O
 

Osmosis Vanderwaal

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🤔Parece-me que há uma razão, porque utilizar combustível de aviões modelo para produzir metilamina in vitro é uma via comum... ou se degrada rapidamente ou... parece uma reação energética
 

handle

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Quente, pesado e duro! Agora dói-me o cérebro. Eu ia simplesmente apanhar todo o gás que escapasse do rxn num pouco de HCl e deitar fora o resto. Ou usar o insitu sem demora.
 
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