Синтез гидрохлорида метиламина. Крупномасштабный.

[G.Patton]

Введение

Многие химики делают метиламин из гексамина и кислоты HCl. На мой взгляд, это очень трудоемко, а HCl довольно неприятна. Таким образом, я обнаружил, что можно легко сделать много метиламина хорошего качества из хлорида аммония и формальдегида (формалина). Единственный недостаток этого метода заключается в том, что формальдегид должен быть хорошего качества. В нем может быть осадок параформальдегида на дне, это не вредит, даже немного, но формальдегид должен быть сильным, а не каким-то разбавленным дерьмом, 35-40% вполне подойдет. Теперь перейдем к более-менее надежному методу. Если вы сделаете так, как сказано ниже, то получите около 600-750 г довольно чистого гидрохлорида метиламина без диметиламина, который идеально подходит для восстановительного аминирования Al/Hg.

Внешний вид: белый порошок;
Температура кипения: 225-230 °C/15 мм рт. ст.;
Температура плавления: 231-233 °C;
Молекулярная масса: 67,52 г/моль.

Указания по технике безопасности: все манипуляции проводите в выдвижном зонде или под вытяжкой; метиламин - довольно токсичное вещество, не допускайте попадания его паров в дыхательные пути. Необходимо использовать респираторную маску. Вдыхание метиламина вызывает сильное раздражение кожи, глаз и верхних дыхательных путей. Сначала приводит к возбуждению, а затем к угнетению центральной нервной системы. Смерть может наступить от остановки дыхания. Необходимо использовать химический стакан, перчатки, химический халат и респираторную маску.

Оборудование и стеклянная посуда.

• Три голые круглодонные колбы объемом 5 л x2;
• Круглодонная колба с крышкой 5 л;
• Мензурки 5 л x2, 2 л x2;
• Конденсатор Либига и система водяных насосов (для охлаждения конденсатора) или проточная вода;
• Подставка для реторты и зажим для крепления аппарата;
• Соединительная трубка;
• Адаптер для дистилляции с вакуумным краном;
• Колба-приемник 1 л;
• Лабораторный термометр (от 0 °C до 200 °C) с адаптером для колбы;
• Обычная воронка для сухих веществ (d 15 см) и жидкостей (d 15-20 см);
• Лабораторные весы (подходят 1 - 5000 г);
• Нагреватель;
• Большая воронка Бюхнера Ø 25 см (или фильтр Шотта) и колба 5 л;
• Пирексная посуда 5 л;
• Водоструйный аспиратор;
• Ледяная баня (0 °C);
• Стеклянная палочка;
• Магнитная мешалка;
• Сушильная пробирка x2;
• Шпатель;
• Вакуумный осушитель (большой);
• Бумажный фильтр.

Реактивы.

• 4 кг (3711 мл, 47-53 моль) Технический формальдегид (35-40 %; d 1,078 г/мл при 20 °C);
• 2 кг (37 моль) технического хлорида аммония;
• ~1600 мл абсолютного этанола или н-бутилового спирта.

Процедура

Синтез метиламина HCl

• Г.Паттон
• 27 мая 2022 г.
• 3

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

NileRed видео...

В трехгорлую круглодонную колбу емкостью 5 л, снабженную пробкой, удерживающей конденсатор, установленный для нисходящей перегонки, и термометром, который хорошо погружается в жидкость, помещают 4 кг (3711 мл, 47-53 моль) технического формальдегида (35-40 %; d 1,078 г/мл при 20 °C) и 2 кг (37 моль) технического хлорида аммония. Смесь нагревают на паровой бане до тех пор, пока не перестанет выделяться дистиллят, а затем на пламени, пока температура раствора не достигнет 104 °C. При температуре около 90 °C начинается экзотермическая реакция (в начале ее необходимо время от времени охлаждать на водяной бане, чтобы поддерживать температуру ниже 104-106 °C).

Спойлер: Раствор при 40 °C и 80 °C

Температура поддерживается до тех пор, пока не перестанет выделяться дистиллят (от четырех до шести часов).

Спойлер: Начало кристаллизации

Дистиллят, состоящий из побочных продуктов, таких как метилаль (bp 42-43 °C), метилформиат и вода, может быть обработан раствором NaOH для восстановления метилаля (диметоксиметана) и формиата натрия. Содержимое реакционной колбы охлаждают до комнатной температуры и отделяющийся хлорид аммония отфильтровывают на большой воронке Бюхнера. У вас должен получиться прозрачный желтоватый фильтрат, как на этой картинке.

Спойлер: Маточный раствор

Маточный раствор (в трех круглодонных колбах по 5 л) концентрируют на паровой бане под пониженным давлением до 2500 мл и снова охлаждают до комнатной температуры, после чего отделяется вторая порция хлорида аммония. Общее извлечение хлорида аммония до этого момента составляет 780-815 г. Маточный раствор снова концентрируют под пониженным давлением до появления кристаллов на поверхности раствора (1400-1500 мл). Затем его охлаждают до комнатной температуры и фильтруют холодный раствор, получая первую культуру гидрохлорида метиламина, содержащую некоторое количество хлорида аммония. Растворы метиламина на всех этапах следует охлаждать быстро, чтобы способствовать образованию мелких кристаллов. На этой стадии получают 625-660 г сырого продукта. Маточный раствор концентрируют при пониженном давлении до 1000 мл и охлаждают, после чего отфильтровывают вторую культуру гидрохлорида метиламина (170-190 г). Эту массу кристаллов промывают 250 мл холодного хлороформа и отфильтровывают, чтобы удалить большую часть присутствующего гидрохлорида диметиламина. После промывки продукт весит 140-150 г. Исходный маточный раствор выпаривают при пониженном давлении, насколько это возможно, нагревая на паровой бане, а оставшийся густой сиропообразный раствор (около 350 мл) сливают в стакан и дают остыть при периодическом перемешивании, чтобы предотвратить образование твердой корки, а полученные кристаллы промывают 250 мл холодного хлороформа, раствор фильтруют, получая 55-65 г продукта. Дальнейшее концентрирование маточного раствора, который содержит в основном гидрохлорид тетраметилметилендиамина, но не гидрохлорид триметиламина, не имеет смысла. Общий выход гидрохлорида метиламина составляет 830-850 г.

Очистка

Продукт содержит воду, хлорид аммония и некоторое количество гидрохлорида диметиламина. Для получения чистого продукта нечистый гидрохлорид метиламина перекристаллизовывают из абсолютного этанола (растворимость 0,6 г/100 мл при 15 °C) или, предпочтительно, бутилового спирта (еще менее растворимого). Теперь необходимо провести очистку метиламина HCl, поэтому перенесите весь сырой продукт в колбу rb емкостью 5 л и добавьте ~1600 мл абсолютного этанола или, в идеале, н-бутилового спирта. Нагревайте при температуре рефлюкса с сухой пробиркой с хлоридом кальция в течение 30 минут. Дайте нерастворенным твердым веществам осесть (хлорид аммония), затем декантируйте прозрачный раствор через бумажный фильтр и быстро охладите, чтобы осадить метиламин HCl. Быстро отфильтруйте на вакуумной воронке Бюхнера и перенесите кристаллы в вакуумный десикатор. Повторите процедуру "рефлюкс - отстойник - охлаждение - фильтр" еще четыре раза, если используете абсолютный этанол, или два раза, если используете н-бутиловый спирт. Восстановление хлорида аммония составляет 100-150 г, а общее восстановление - 850-950 г. Выход перекристаллизованного гидрохлорида метиламина составляет 600-750 г (45-51% от теории, исходя из израсходованного хлорида аммония).

Стандартный прогон из 250 г хлорида аммония и 500 г 37% формальдегида (содержащего 15% метанола) дает 100-134 г гидрохлорида метиламина, 27 г гидрохлорида диметиламина и 81 г восстановленного хлорида аммония. Дистиллят содержит метилаль (диметилацеталь формальдегида) и метилформиат, который после обработки NaOH может дать 25 г формиата натрия и 30 г метилаля, поскольку эти соединения не могут быть разделены дробной перегонкой, остается нейтрализация. Хлорид аммония очень слабо растворим в концентрированном растворе хлорида метиламмония, что делает разделение соединений довольно резким.

 

[WundaBearz41]

Большое спасибо за то, что выложили это! Это очень впечатляюще. Не знаете ли вы, какое оборудование необходимо для синтеза "A standard run"?

 

[MadHatter]

На самом деле меня интересует гексамин/HCl-путь. Эти прекурсоры доступны мне в изобилии.

 

[MadHatter]

NVM. Нашел на Родиуме. Вот и все, я полагаю, что часть, которую вы считаете трудоемкой, - это этап фильтрации?

1. 140 г гексамина (1 моль) медленно растворили в 400 мл воды и добавили 400 мл 37%-ной HCl (4 моль). Если соляную кислоту добавить непосредственно в HMTA, то много потеряется, так как хлорид аммония начнет отделяться почти сразу.

2. Смесь нагревали на термостатируемой нагревательной плите, и содержимое медленно перегоняли, пока температура медленно поднималась от 100°C до 109°C в течение 1-2 часов, за это время выделилось много CO2, и было собрано около 75 мл дистиллята с запахом формальдегида.

3. Раствор концентрировали под вакуумом до выпадения большого количества твердых частиц, которые отфильтровывали, и раствор еще больше концентрировали, фильтровали и т.д., пока все не выкристаллизовалось. Последний урожай кристаллов выкристаллизовывался очень трудно, поэтому необходимо следить за тем, чтобы не сжечь содержимое колбы, и не допускать повышения температуры выше, скажем, 75°C.

4. Белое твердое вещество поместили в 150 мл теплого метанола (или этанола) и отфильтровали. Нерастворимую часть перекристаллизовали из воды, получив 40 г чистого хлорида аммония, похожего на очень крупные снежинки.

5. Метанольный раствор выпарили, перекристаллизовали из метанола и промыли ацетоном, чтобы получить расслаивающуюся кристаллическую массу, которую высушили в сушильном шкафу над CaCl2, чтобы получить гидрохлорид метиламина в виде пушистого мягкого порошка.

 

[G.Patton]

см. раздел "Оборудование и стеклянная посуда" в этой теме

 

[cockysavage]

как сделать раствор метиламина a.q из метиламина hcl ？

 

[MadHatter]

Вы растворяете его в воде.
Серьезно.
Да.

 

[cockysavage]

Кто-то сказал мне, что мне нужен фрибазовый метиламин

 

[UWe9o12jkied91d]

Да, гидрохлорид метиламина превратится в свободную основу метиламина в присутствии раствора NaOH. После того как весь метиламин растворится и образовавшийся органический слой перестанет увеличиваться, слои разделятся, верхний слой - это ваш свободный амин. Вы берете эту массу и смешиваете ее с водой.

 

[mejdubulok]

Господи! Я обожаю этот форум. здесь самая ценная информация. все доступно, все понятно. О, благослови вас бог, @G.Patton Я должен это попробовать. Обязательно напишу о результатах. миллион лайков.

 

[Osmosis Vanderwaal]

Некий человек, о котором я ничего не знаю, проходит 1/2 пути через этот синтез на одной шкале, равной шкале, на которой вы приводите цифры (250 г/500 г), он надеялся использовать метанол, который он, вероятно, не перегонял, если галлон, если жидкость для промывки лобового стекла вместо бутила или абс.этила. сколько ему понадобится? Вероятно, он также не прореагировал на 2 галлона отбеливателя с 400 мл ацетона. Обе эти вещи, вероятно, не нужно перегонять, но если это так, сколько хлороформа ему также понадобится? Для этой партии 259 г/500 г. Возможно, у него не хватит формальдегида, чтобы сделать это еще раз (но, скорее всего, нет) Я надеюсь, что кто-то может помочь этому парню, которого я даже не знаю, потому что он не коленом глубоко в нем прямо сейчас и, вероятно, точно знает, что он делает. @G.Patton
Сколько, по-вашему, нужно?

 

[G.Patton]

Здравствуйте, я не понимаю часть вашей речи о промывочной жидкости и отбеливателе. Не могли бы вы написать яснее? Здесь приведен список реактивов. Вам нужно получить их в чистом виде. Для уверенности перегоните их.

 

[Osmosis Vanderwaal]

Да, я сделал это довольно загадочно. В основном я хотел бы знать, сколько хлороформа и метанола мне понадобится для очистки продукта реакции между 250 мл хлорида аммония и 500 г формальдагида. Мне нужно сделать эти химикаты, поэтому я не хочу тратить ресурсы, делая больше, чем мне нужно.

 

[G.Patton]

В статье есть цифры, пересчитайте их пропорционально для вашего масштаба партии.

 

[Osmosis Vanderwaal]

К сожалению, я дважды проваливал этот синтез. Я потерял несколько долларов. Слишком много догадок. Сейчас я смотрю на реакцию с нитрометаном, она кажется более простой. Я обескуражен этим маршрутом.

 

[Mo0odi]

Можно ли проводить эту процедуру в скороварке для приготовления пищи?

 

[FENTAMAS]

@Frit Buchner, этому синтезу уже более века (Marvel et al., 1923, Org. Synth.), и его работоспособность подтверждена многими независимыми химиками, включая меня.
Более того, каждая публикация в этом журнале должна пройти рецензирование, поэтому он является одним из самых надежных источников для практических химиков-органиков.
Ссылка на оригинальный документ - https://www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0347.
Если вы потерпели неудачу, значит, вы определенно делаете что-то очень неправильно или ваши реагенты не такие, как вы ожидаете.

Хлороформ можно заменить на DCM, но в любом случае это не обязательно.
Если вы хотите получить хорошие результаты, лучше использовать параформальдегид, а не формальдегид с метанолом, чем больше MeOH, тем более цветной RM, по моему опыту.
Без метанола вам не нужно перегонять реакционную смесь, просто держите температуру ниже 100C, это работает даже при высокой температуре, просто займет больше времени.
Вам обязательно нужен вакуумный аспиратор для перегонки порций воды, если вы хотите получить красивый белый продукт.
Ключ к хорошей чистоте - дробная кристаллизация, чем больше, тем лучше результат.
Я использовал 5-6 раз, немного больше, чем в оригинальной процедуре, и получил фантастические результаты.
Итак, после 6+ часов работы при 100C, перегоните немного воды под вакуумом, охладите, отсосите фильтр и повторите.
Первые 2-3 фракции будут хлоридом аммония. Затем метиламин*hcl с кристаллической структурой, явно отличающейся от первых партий, больше похожей на гигроскопичные блестящие хлопья.
Последний маточный раствор будет содержать в основном диметиламин*hcl и должен быть отброшен, если он не нужен.
Последний этап - многократная кристаллизация из горячего абс. этанола или метанола, как описано выше. Но это также не обязательно для многих синтезов, это просто для удаления последних следов воды, NH3*HCl и Me2NH*HCl.

Так что, как видите, это трудоемко, много дней работы, но вы можете начать с довольно большой партии и готовить неслеживаемый чистый метиламин в течение месяца или года.

 

[Osmosis Vanderwaal]

В первый раз я следовал оригинальному синтону, а во второй раз - тому, который мне дал один из экспертов. Я перегонял под вакуумом в течение 4 часов и дистиллировал под вакуумом в течение 2 часов. Однако температура так и не достигла целевого уровня, возможно, мой вакуум сильнее, чем тот, который использовали в 1910 году. Во второй раз метиламин гкл и продукт, который я сделал из него, выглядели точно так же, как на фотографиях, метиламин гкл даже выделил горючий газ при нейтрализации с помощью NaOH и воды. Но продукт не оказывает никакого действия на ЦНС.
У меня есть литр технического формальдегида с 5% метанола, и я собираюсь попробовать снова, но нужно ли отгонять метанол для начала? Я собираюсь прочитать еще немного, это правда, что мой хлорид аммония является удобрением класса, а не технического класса может быть это проблема? Как вы определяете, когда "раунд" уменьшения объема рм закончен? Я измерял его и останавливался каждый раз, когда уменьшал объем вдвое, но таким образом получилось только 4 раунда и 4 партии кристаллов. Может ли метанол, который я использую в конце, быть недостаточно сухим? Я не могу представить, что это было проблемой, потому что я перегонял его дважды и поместил в 100% w/w, 3a сито в течение нескольких дней.

 

[FENTAMAS]

Что? Это бессмысленный рефлюкс под вакуумом, вы должны держать около 100C, или даже 60-80C день или около того. Если время ограничено, вы можете прервать процесс и продолжить в следующий раз, ничего страшного не произойдет. Поэтому, пожалуйста, просто контролируйте температуру реакционной смеси.
WAT?
Перегоняйте каждый раз 10-15% от объема РМ под вакуумом.
Может быть, есть еще какая-нибудь хрень.

 

[Osmosis Vanderwaal]

Рефлюксирование под вакуумом имеет большое преимущество, поскольку соотношение монометиламина к ди- и триметиламину гораздо выше, как указано в статье
Jones, H. I., & Wheatley, R. (1918). ПОЛУЧЕНИЕ МЕТИЛАМИНА. Журнал Американского химического общества, 40(9), 1411-1415. doi:10.1021/ja02242a007
10.1021/ja02242a007
Основные моменты;
табуляция результатов наглядно демонстрирует несколько фактов:

Ссылка на документ

 

[FENTAMAS]

Такие усилия не стоят того.
И это всего лишь предположение авторов о вакууме, который сам по себе, скорее всего, не может влиять на селективность, как и избыток муравьиной кислоты.
Возможно, это просто эффект пониженной температуры, более эффективного перемешивания РМ с помощью барботирования и более полной конверсии NH3*HCl и т.д.
Поздние авторы не используют вакуумный рефлюкс, более того, это довольно редкий метод и в настоящее время.
Понижение температуры кипения также будет в случае избытка MeOH в формалине, из-за этерификации муравьиной кислоты и образования низкокипящего метилформиата и других побочных продуктов, но, как я уже отметил, старайтесь этого избегать.

 

[Osmosis Vanderwaal]

Это справедливое замечание. Мне придется перечитать его еще раз с учетом этого (что вакуум снижает температуру и облегчает вращение мешалки, и т. д.). Этот документ мне прислал один из экспертов сайта, поэтому я не стал его тщательно изучать. Даже если я решу, что не доказано, что вакуум сам по себе является причиной того, что они достигли более высокого выхода, я могу решить, что причина не имеет значения, а следствие имеет. Мы учитываем эффект гравитации и магнетизма и планируем его каждый день, несмотря на то что его механизм вызывает споры. Покупка формальдегида - это стресс, потому что я не таксидермист и не фермер. У меня больше свободного времени, чем денег или храбрости, чтобы покупать формальдегид без законного применения. Это не бесплатно. Скорее всего, я предпочту максимизировать урожайность, а не удобство. У меня будет 33 доллара в этом формальдегиде, независимо от того, получу ли я из него килограмм хлористого метиламмония или грамм. Здесь его нельзя купить легально, и количество, которое я могу использовать, не ограничено.