Цель этого поста - подвести итоги нескольких месяцев исследований и тестирования. Было бы здорово, если бы все желающие поделились своими результатами и мыслями, чтобы усовершенствовать этот путь синтеза.
Все реактивы, которые я буду использовать, можно найти в любом хозяйственном магазине, за исключением гелиона, который можно легко купить на разных сайтах, так как он не является контролируемым прекурсором. Думаю, его даже можно купить на amazon в качестве флагмана.
Идея этого синтеза заключается в преобразовании гелионаля (cas:1205-17-0) в гелионовую кислоту (cas:77269-66-0, 3-(2H-1,3-бензодиоксол-5-ил)-2-метилпропаноиновая кислота), затем в гелионамид (cas:858215-05-1, альфа-метил-1,3-бензодиоксол-5-пропанамид) и, наконец, в перегруппировку Хофмана для получения MDA freebase.
Преимущества этого синтеза в том, что он является безрецептурным, а значит, не требует гидроксиламина, использует малотоксичные, недорогие продукты. Кроме того, проблема, с которой часто сталкиваются при другом способе, заключается в увеличении масштаба перегруппировки Бекмана, что часто приводит к получению масла, которое сложно очистить в больших масштабах. (Основываясь на своем опыте и прочитанном)
Это будет очень длинный пост, потому что я постараюсь подробно рассказать обо всем, так что если у вас возникнет вопрос или проблема, вы наверняка найдете решение в этом посте.
Хочу предупредить, что лично я по какой-то причине застрял на последнем шаге, но теоретически и судя по многочисленным постам успешных людей, получить конечный продукт с хорошим выходом вполне возможно.
Первый шаг - окисление гелиона до гелиевой кислоты:
61,5 г гелиона смешивают с 216 мл ацетона и 80 г NaHCO3 при перемешивании в мензурке объемом 1 л. (Совет: добавляйте NaHCO3 в последнюю очередь и понемногу, чтобы не заблокировать магнитную мешалку). Затем постепенно добавьте раствор оксона (110,8 г оксона в 450 мл воды) при перемешивании. Вы можете делать это по каплям, используя капельную воронку или переливая из стакана в стакан. Поскольку реакция является экзотермической, она может привести к закипанию ацетона. Если он станет слишком горячим, прекратите добавлять оксон и дайте реакции вернуться к комнатной температуре. Вы можете использовать ледяную баню во время добавления, но и при комнатной температуре это тоже работает, если вы будете осторожны.
Обычно я заканчиваю добавлять раствор оксона через 1 час. Затем я оставляю реакцию примерно на 2ч-3ч. С помощью TLC я смог определить, что все прореагировало через 3 часа.
Через 3 часа подкислите раствор HCl, чтобы выпала кислота (белые соли на дне мензурки - это не наш продукт, а соли калия из оксона). Добавляйте до тех пор, пока ничего не выпадет в осадок (примерно pH 1-2). Будьте осторожны, так как часть непрореагировавшего NaHCO3 останется, выделяя CO2. В большинстве случаев ничего не выпадает в осадок, кроме оранжевого "масла", поднимающегося на поверхность остального раствора. Это наш продукт, который в конечном итоге застывает. Чтобы заставить его застыть, можно поместить его в холодильник на несколько часов, но это не всегда срабатывает. Лучший способ, который я нашел, - поставить мензурку в морозилку, пока все не затвердеет, а затем дать ей дойти до комнатной температуры. То, что останется твердым, - это наш продукт с солями сульфата калия.
Отфильтруйте желтое твердое вещество, загрязненное солями калия, затем поместите порошкообразное твердое вещество в мензурку с 400-500 мл воды для перемешивания. Это позволит солюбилизировать все загрязнения солями калия. Затем останется только отфильтровать, чтобы получить желтое твердое вещество.
Вы можете оставить гелионовую кислоту таким образом, но я настоятельно советую вам провести кислотно-основную очистку, иначе этап очистки амида будет (еще) более сложным. Для этого приготовьте раствор NaOH (примерно 13 г в 150 мл воды). Подождите, пока раствор остынет, и добавьте кислоту понемногу за раз. Если раствор будет слишком горячим, в итоге вы получите темно-коричневую кислоту вместо белой/светло-коричневой. Затем промойте водную фазу (содержащую сопряженное основание гелиевой кислоты) эфиром или DCM (дает наилучшие результаты). Если их нет, подойдет лигроин или любой другой аполярный растворитель. Затем восстановите водную фазу и подкислите ее HCl. Кислота выпадет в осадок. Если раствор побелел, но осадка не видно, используйте ту же методику, что и выше (морозильная камера). В целом, однако, достаточно поместить мензурку в холодильник. Затем отфильтруйте, и у вас есть ваша кислота.
Вы можете перекристаллизовать ее в воде или этаноле, чтобы получить действительно чистую кислоту, образующую красивые белые кристаллы, но это довольно хлопотно, поскольку кислота плохо растворима в горячей воде (около 10 г/л при 90°C, я бы сказал), и этой базовой очистки кислоты достаточно для получения достойных результатов в дальнейшем.
Температура плавления чистой гелиевой кислоты составляет около 77°C. Выход : 80 %-90 %
Примечания к синтезу :
-Когда вы подкисляете раствор, вместо того чтобы образовывать "масло", кислота может сделать раствор белым, не выпадая в осадок, поэтому просто заморозьте раствор, как обычно.
- При добавлении оксона реакционная смесь станет желтой, а затем снова оранжевой/коричневой. Это нормально и связано с тем, что образующаяся кислота/примеси меняют цвет в зависимости от pH.
-Я пробовал деминерализованную воду, водопроводную воду и дистиллированную воду, и это не оказало никакого влияния на реакцию (я думал, что ионы в водопроводной воде разрушат оксон, но этого не произошло).
- Всегда добавляйте избыток NaHCO3, как рекомендовано в моем синтезе. Если pH станет кислым, когда весь оксон еще не прореагировал, вы рискуете получить нестабильный и взрывоопасный ТАТП. Однако не бойтесь этого: если вы будете следовать всем правилам, все будет в порядке.
- На самом деле оксон - это тройная соль: 2KHSO5-KHSO4-K2SO4. Интересующий нас вид - KHSO5. Поэтому нам нужно учесть это при расчете необходимых молей оксона (что и было сделано здесь).
-NaHCO3 не позволит pH стать кислым. Он будет реагировать с кислотностью оксона и с образовавшейся гелиевой кислотой, превращая ее в сопряженное основание. NaHCO3 также является очень слабым основанием, что гарантирует, что pH не будет слишком основным. В основных pH оксон нестабилен (pH=9, pH, при котором оксон наименее стабилен).
-Оксон можно купить в секции бассейнов в хозяйственных магазинах. Посмотрите на msds или список состава на продукте.
-Синтез легко масштабируется, но я бы рекомендовал использовать ведро холодной воды, чтобы охладить Rm должным образом при больших масштабах.
-Я пробовал этанол в качестве растворителя три раза, и, похоже, он образует этиловый эфир гелиевой кислоты и другие продукты в зависимости от pH. Я не копал глубже, поэтому не могу сказать больше. Но, возможно, из этого эфира можно получить амид, более простой, чем мой нынешний метод (мочевина + борная кислота + гелиевая кислота).
Нечистая желтая кислота:
Перекристаллизованная кислота
Второй этап - синтез гелионамида
Я попробовал два способа: Сначала я превратил гелионовую кислоту в ее соответствующую аммониевую соль, а затем нагрел ее. Это был провал.
Второй способ сработал, хотя схема этой реакции просто кошмарна, и я думаю, что ее можно легко улучшить, если у вас есть какие-нибудь идеи.
Я следовал процедуре, описанной в публикации "SOLVENT FREE SYNTHESIS OF AMIDE A NOVEL TECHNIQUE".
В основном, смесь мочевины, карбоновой кислоты и борной кислоты тритурируют в течение 5мин-10мин, затем нагревают все это в течение 15мин-30мин в стакане при 160°C-180°C. О том, что реакция завершена, можно узнать по ресолидации (мочевина, гелионам и борная кислота плавятся при 180°C).
Что странно, ведь гелионамид плавится при 123°C. Я полагаю, это связано с водородными связями, которые могут образовывать амиды. Вы увидите, что он образует скорее гель, чем твердое вещество. Я не думаю, что тритурация действительно необходима, так как все плавится при 180°C. Однако, если вы нагреете смесь до 160-170°C, я полагаю, это будет целесообразно, поскольку борная кислота плавится при 171°C. Триатура смеси приведет к понижению температуры плавления. Борная кислота не обязательна, но рекомендуется, так как она значительно повышает выход продукта.
Я пробовал нагревать 4 часа и 11 часов при 180°C с перемешиванием без борной кислоты и получал выходы от 22% до 50%. Но работа была ужасной, потому что чем дольше вы ждете, тем больше мочевины образует всевозможные продукты конденсации.
В моем случае смесь лишь частично затвердела примерно через 1 ч 30 мин при 180°C при перемешивании. Однако я обнаружил (возможно, это была просто случайность), что при нагревании до 170°C все затвердевает через 2 часа. В общем, через 30 минут ничего, или даже часть, не застывает, поэтому я продолжаю реакцию даже через 30 минут. Тем не менее, я еще не до конца освоил этот синтез, поэтому ваша помощь в его оптимизации очень приветствуется.
Вот как я обычно это делаю:
г гелиевой кислоты * 1,5 = количество мочевины, г кислоты * 0,4 = количество борной кислоты.
Это дает большой молярный избыток мочевины, и я думаю в конечном итоге уменьшить его, как только получу хорошие выходы, следуя процедуре публикации.
Затем я поместил все 3 в мензурку с магнитной мешалкой и нагрел до 170°C. Когда все затвердеет или 3/4 затвердеет (около 2 часов), я даю ему вернуться к комнатной температуре, затем добавляю около 10 мл-20 мл 15%-ного раствора аммиака и 100 мл-200 мл воды. Затем я нагреваю смесь до растворения и даю ей вернуться к комнатной температуре, чтобы осадить амид, который не очень хорошо растворяется в холодном состоянии. И вот здесь у меня возникает большая проблема в работе. Амид не хочет выпадать в осадок, и мне приходится выпаривать большую часть добавленной воды, но она сразу же застывает. Использование этанола ничуть не лучше. И каждый раз мне приходится заставлять амид выпадать в осадок, затем перекристаллизовывать его несколько раз в воде и этаноле, и только иногда он соглашается выпасть в виде твердого вещества, а не масла. Я думаю, это связано с тем, что примеси сильно понижают температуру плавления амида. На самом деле коричневое твердое вещество плавится при температуре около 70°C. После очистки белое твердое вещество примерно той же массы плавилось при 123°C. Я думаю, что отчасти это и есть причина появления масла при перекристаллизации в этаноле/горячей воде.
В книге "Простое получение амидов из кислот и аминов путем нагревания их смеси" написано:
" Мы обнаружили, что оптимальные условия для пиролиза смеси амид-карбоновая кислота составляют 160-180°C в течение 10-30 минут. Длительный нагрев может привести к образованию значительного количества смолы, в то время как нагрев в течение короткого времени дает инкоплексовую реакцию. "
Но у меня возникли почти такие же проблемы с Work Up, я проводил реакцию всего 30 минут, и не все затвердело.
Другая процедура предполагает нагревание 1 моль карбоновой кислоты с 0,5 моль мочевины при 160°C в течение 4 часов. Я ее не пробовал, но согласно патенту она дает довольно чистый продукт, хотя выход составляет всего 50%. "СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ 2,109,941 ПАТЕНТНОЕ БЮРО 2,109,94. ПОЛУЧЕНИЕ АМИДОВ "
Я видел людей, извлекающих амиды с помощью смеси кипящей лигроиновой кислоты и этилацетата. Это может быть интересно, но моя цель - использовать как можно меньше органических растворителей. Я не пробовал, так как в данный момент у меня нет под рукой этилацетата.
Если нагревать достаточно долго (180°C), амид начнет сублимироваться, образуя красивые длинные белые кристаллы. К сожалению, это занимает очень много времени, и я получил 400 мг кристаллов только через 11 часов.
Я посмотрел, как люди делают бензамид из бензойной кислоты, и этот способ не слишком отличается от моего, но при этом он очень хорошо работает для бензамида. На youtube есть несколько видео, если вы хотите взглянуть.
Так что я думаю, что реакция работает хорошо, но есть возможности для улучшения в плане количества молей используемой мочевины. Тем не менее, схема действительно нуждается в улучшении. Приведенный в публикации вариант не работает, даже при использовании чистой кислоты.
Реакционная смесь после застывания:
Белый порошок амида:
Перекристаллизованный амид:
Сублимированный амид:
Третий этап, свободное основание MDA
Здесь у меня возникла проблема: выхода нет.
Я следовал процедуре TCCA из публикации "Organic impurity profiling of 3,4-methylenedioxyamphetamine (MDA)
синтезированного из гелиона", и это не помогло. Я уверен в своем амиде. Я также попытался провести реакцию при 18°C, потому что, очевидно, хлорамид образуется слишком медленно при 0°C. Это тоже не помогло. Поэтому я титровал отбеливатель без добавок и использовал его для моего Hofmann, но после всех этих трудов ничего не получил.
Когда я синтезировал с помощью TCCA при 0°C, раствор становился оранжевым после нагревания до 75°C. Характерный запах присутствовал независимо от того, какой путь синтеза я выбрал, но каждый раз в итоге я ничего не получал.
Еще более странно, что при этом выделяется CO2, но после этого ничего не происходит. Я уверен, что мочевина не загрязнена, так что гидразин не образуется. Я оставил реакцию на неделю при комнатной температуре, и посмотрим, получится ли что-нибудь.
Возможно, сорастворитель, такой как этанол, абсолютно необходим. Однако многие люди добились успеха без него, но говорят, что им нужен этанол в качестве сорастворителя при использовании TCCA. (Вы образуете производное карбамата, но оно впоследствии гидролизуется до MDA).
Из публикации :
Синтез с использованием трихлоризоциануровой кислоты. α-Метил-1,3-бензо
диоксол-5-пропанамид (0,4 г, 1,92 ммоль) растворяли в воде
(14 мл), по каплям добавляли NaOH (1,45 мл, 10,61 ммоль) и перемешивали
в течение 15 минут на льду при 0 ◦ C. Трихлоризоциануровая кислота (149,9 мг,
0,65 мкмоль), и реакционную смесь оставили на льду при 0 ◦ C
еще на 1 ч. Затем реакционную смесь довели до комнатной
температуры, затем 75 ◦C и выдерживали в течение 30 мин. Реакционную смесь
выливали в делительную воронку и экстрагировали дихлорметаном
(3 × 30 мл). Органический слой промывали деионизированной водой
(25 мл) и рассолом (25 мл), высушили над безводным сульфатом натрия и
фильтровали под вакуумом. Органические слои объединили, и растворитель
был удален с помощью роторного испарителя. При синтезе из неочищенного
α-метил-1,3-бензодиоксол-5-пропанамида, конечный продукт представлял собой
черно-коричневый грунт (270,3 - 382,2 мг). При синтезе из очищенного
α-метил-1,3-бензодиоксол-5-пропанамида, конечный продукт представлял собой
коричневое прозрачное масло (286,4 - 351,5 мг).
Синтез с использованием гипохлорита натрия. Очищенный α-метил-1,3-
бензодиоксол-5-пропанамид (0,4 г, 1,92 ммоль) растворяют в воде
(14 мл), по каплям добавляли NaOH (1,45 мл, 10,61 ммоль) и перемешивали
в течение 15 мин на льду при 0 ◦ C. Добавили раствор гипохлорита натрия (6,4 мл,
94,3 ммоль), и реакционную смесь оставили на льду при 0 ◦ C
еще на 1 ч. Затем реакционную смесь доводили до комнатной температуры, затем до 75 ◦ C и выдерживали.
затем 75 ◦ C и выдерживали в течение 30 мин. Реакционную смесь
выливали в делительную воронку и экстрагировали дихлорметаном
(3 × 30 мл). Органический слой промывали деионизированной водой
(25 мл) и рассолом (25 мл), высушили над безводным сульфатом натрия и
отфильтровывали под вакуумом. Органические слои объединили, и растворитель
был удален с помощью роторного испарителя. Конечный продукт представлял собой черно-
коричневый грунт (248,1 - 293,3 мг).
Для работы я пробовал экстрагировать лигроином или DCM, затем газом с HCl или тритурацией с водной HCl и выпариванием водной фазы. В обоих случаях я ничего не получил. Если кто-нибудь когда-нибудь проводил эту реакцию, я был бы рад услышать от вас.
Итак, две большие проблемы, с которыми я сталкиваюсь в данный момент, - это разработка второго шага и третьей реакции. Тем не менее, я думаю, что этот синтез очень оптимизируемый.
Поэтому я надеюсь, что мы сможем улучшить его вместе.
Не стесняйтесь указывать на мои ошибки и делиться своим опытом, если вы уже проводили этот синтез.
Если вы хотите посмотреть сами, вот все источники, которые я использовал во время исследования:
"Простое получение амидов из кислот и аминов путем нагревания их смеси" (Бранко С. Юршич* и Зоран Здравковски, факультет химии, Университет Нового Орлеана, Новый Орлеан, Луизиана 70148)
"Анализ продуктов пиролиза мочевины при 132,5-190 °C"
"Прямое образование амидов между карбоновыми кислотами и аминами: Механизм и разработка новых каталитических решений" (CHARVILLE, HAYLEY)
"СИНТЕЗ АМИДОВ БЕЗ РАСТВОРИТЕЛЕЙ - НОВАЯ МЕТОДИКА" (ЧИРАГКУМАР ДЖ ГОХИЛ1, МАЛЛЕШАППА Н НУЛВИ)
"ПАТЕНТНОЕ БЮРО США 2,109,9412,109,94.ПОЛУЧЕНИЕ АМИДОВ"
"Легкое окисление альдегидов до кислот и эфиров с помощью оксона" (Бенджамин Р. Трэвис, Минакши Сивакумар, Г. Олатунджи Холлист и Бабак Борхан)
"Окисление альдегидов с помощью Oxone® в водном ацетоне" (Кевин С. Вебб и Стивен Дж. Рускай)
"Выходы перегруппировки Хофмана" The Vespiary
"Легкое одноразовое превращение альдегидов в амиды" The Vespiary
"Необычный подпольный лабораторный синтез 3,4-метилендиоксиамфетамина (МДА)" (Терри А. Даль Касон, Шарлотта А. Корбетт а, Питер К. Пул а, Джеймс А. де Хасет, Дэвид К. Гоулдторп)
"Анализ примесей в МДА, синтезированном из неограниченных соединений" (Кэтрин Купер)
"Фракционирование изотопов в процессе синтеза MDMA.HCl из гелиона" (Джастин Кормик, Джеймс Ф. Картер, Тимоти Карри, Карни Мэтисон, Сара Л. Крессвелл)
"Профилирование органических примесей в 3,4-метилендиоксиамфетамине (МДА), синтезированном из гелиона" (Александра Л. Мерсиека, Харрисон К. Фурсман, Морган Алонзо, Скотт Чедвик, Эндрю М. McDonagh)
Есть и множество других источников, но они здесь не уместны. Если вы не можете найти публикации, я могу предоставить вам DOI.
Все реактивы, которые я буду использовать, можно найти в любом хозяйственном магазине, за исключением гелиона, который можно легко купить на разных сайтах, так как он не является контролируемым прекурсором. Думаю, его даже можно купить на amazon в качестве флагмана.
Идея этого синтеза заключается в преобразовании гелионаля (cas:1205-17-0) в гелионовую кислоту (cas:77269-66-0, 3-(2H-1,3-бензодиоксол-5-ил)-2-метилпропаноиновая кислота), затем в гелионамид (cas:858215-05-1, альфа-метил-1,3-бензодиоксол-5-пропанамид) и, наконец, в перегруппировку Хофмана для получения MDA freebase.
Преимущества этого синтеза в том, что он является безрецептурным, а значит, не требует гидроксиламина, использует малотоксичные, недорогие продукты. Кроме того, проблема, с которой часто сталкиваются при другом способе, заключается в увеличении масштаба перегруппировки Бекмана, что часто приводит к получению масла, которое сложно очистить в больших масштабах. (Основываясь на своем опыте и прочитанном)
Это будет очень длинный пост, потому что я постараюсь подробно рассказать обо всем, так что если у вас возникнет вопрос или проблема, вы наверняка найдете решение в этом посте.
Хочу предупредить, что лично я по какой-то причине застрял на последнем шаге, но теоретически и судя по многочисленным постам успешных людей, получить конечный продукт с хорошим выходом вполне возможно.
Первый шаг - окисление гелиона до гелиевой кислоты:
61,5 г гелиона смешивают с 216 мл ацетона и 80 г NaHCO3 при перемешивании в мензурке объемом 1 л. (Совет: добавляйте NaHCO3 в последнюю очередь и понемногу, чтобы не заблокировать магнитную мешалку). Затем постепенно добавьте раствор оксона (110,8 г оксона в 450 мл воды) при перемешивании. Вы можете делать это по каплям, используя капельную воронку или переливая из стакана в стакан. Поскольку реакция является экзотермической, она может привести к закипанию ацетона. Если он станет слишком горячим, прекратите добавлять оксон и дайте реакции вернуться к комнатной температуре. Вы можете использовать ледяную баню во время добавления, но и при комнатной температуре это тоже работает, если вы будете осторожны.
Обычно я заканчиваю добавлять раствор оксона через 1 час. Затем я оставляю реакцию примерно на 2ч-3ч. С помощью TLC я смог определить, что все прореагировало через 3 часа.
Через 3 часа подкислите раствор HCl, чтобы выпала кислота (белые соли на дне мензурки - это не наш продукт, а соли калия из оксона). Добавляйте до тех пор, пока ничего не выпадет в осадок (примерно pH 1-2). Будьте осторожны, так как часть непрореагировавшего NaHCO3 останется, выделяя CO2. В большинстве случаев ничего не выпадает в осадок, кроме оранжевого "масла", поднимающегося на поверхность остального раствора. Это наш продукт, который в конечном итоге застывает. Чтобы заставить его застыть, можно поместить его в холодильник на несколько часов, но это не всегда срабатывает. Лучший способ, который я нашел, - поставить мензурку в морозилку, пока все не затвердеет, а затем дать ей дойти до комнатной температуры. То, что останется твердым, - это наш продукт с солями сульфата калия.
Отфильтруйте желтое твердое вещество, загрязненное солями калия, затем поместите порошкообразное твердое вещество в мензурку с 400-500 мл воды для перемешивания. Это позволит солюбилизировать все загрязнения солями калия. Затем останется только отфильтровать, чтобы получить желтое твердое вещество.
Вы можете оставить гелионовую кислоту таким образом, но я настоятельно советую вам провести кислотно-основную очистку, иначе этап очистки амида будет (еще) более сложным. Для этого приготовьте раствор NaOH (примерно 13 г в 150 мл воды). Подождите, пока раствор остынет, и добавьте кислоту понемногу за раз. Если раствор будет слишком горячим, в итоге вы получите темно-коричневую кислоту вместо белой/светло-коричневой. Затем промойте водную фазу (содержащую сопряженное основание гелиевой кислоты) эфиром или DCM (дает наилучшие результаты). Если их нет, подойдет лигроин или любой другой аполярный растворитель. Затем восстановите водную фазу и подкислите ее HCl. Кислота выпадет в осадок. Если раствор побелел, но осадка не видно, используйте ту же методику, что и выше (морозильная камера). В целом, однако, достаточно поместить мензурку в холодильник. Затем отфильтруйте, и у вас есть ваша кислота.
Вы можете перекристаллизовать ее в воде или этаноле, чтобы получить действительно чистую кислоту, образующую красивые белые кристаллы, но это довольно хлопотно, поскольку кислота плохо растворима в горячей воде (около 10 г/л при 90°C, я бы сказал), и этой базовой очистки кислоты достаточно для получения достойных результатов в дальнейшем.
Температура плавления чистой гелиевой кислоты составляет около 77°C. Выход : 80 %-90 %
Примечания к синтезу :
-Когда вы подкисляете раствор, вместо того чтобы образовывать "масло", кислота может сделать раствор белым, не выпадая в осадок, поэтому просто заморозьте раствор, как обычно.
- При добавлении оксона реакционная смесь станет желтой, а затем снова оранжевой/коричневой. Это нормально и связано с тем, что образующаяся кислота/примеси меняют цвет в зависимости от pH.
-Я пробовал деминерализованную воду, водопроводную воду и дистиллированную воду, и это не оказало никакого влияния на реакцию (я думал, что ионы в водопроводной воде разрушат оксон, но этого не произошло).
- Всегда добавляйте избыток NaHCO3, как рекомендовано в моем синтезе. Если pH станет кислым, когда весь оксон еще не прореагировал, вы рискуете получить нестабильный и взрывоопасный ТАТП. Однако не бойтесь этого: если вы будете следовать всем правилам, все будет в порядке.
- На самом деле оксон - это тройная соль: 2KHSO5-KHSO4-K2SO4. Интересующий нас вид - KHSO5. Поэтому нам нужно учесть это при расчете необходимых молей оксона (что и было сделано здесь).
-NaHCO3 не позволит pH стать кислым. Он будет реагировать с кислотностью оксона и с образовавшейся гелиевой кислотой, превращая ее в сопряженное основание. NaHCO3 также является очень слабым основанием, что гарантирует, что pH не будет слишком основным. В основных pH оксон нестабилен (pH=9, pH, при котором оксон наименее стабилен).
-Оксон можно купить в секции бассейнов в хозяйственных магазинах. Посмотрите на msds или список состава на продукте.
-Синтез легко масштабируется, но я бы рекомендовал использовать ведро холодной воды, чтобы охладить Rm должным образом при больших масштабах.
-Я пробовал этанол в качестве растворителя три раза, и, похоже, он образует этиловый эфир гелиевой кислоты и другие продукты в зависимости от pH. Я не копал глубже, поэтому не могу сказать больше. Но, возможно, из этого эфира можно получить амид, более простой, чем мой нынешний метод (мочевина + борная кислота + гелиевая кислота).
Нечистая желтая кислота:
Перекристаллизованная кислота
Второй этап - синтез гелионамида
Я попробовал два способа: Сначала я превратил гелионовую кислоту в ее соответствующую аммониевую соль, а затем нагрел ее. Это был провал.
Второй способ сработал, хотя схема этой реакции просто кошмарна, и я думаю, что ее можно легко улучшить, если у вас есть какие-нибудь идеи.
Я следовал процедуре, описанной в публикации "SOLVENT FREE SYNTHESIS OF AMIDE A NOVEL TECHNIQUE".
В основном, смесь мочевины, карбоновой кислоты и борной кислоты тритурируют в течение 5мин-10мин, затем нагревают все это в течение 15мин-30мин в стакане при 160°C-180°C. О том, что реакция завершена, можно узнать по ресолидации (мочевина, гелионам и борная кислота плавятся при 180°C).
Что странно, ведь гелионамид плавится при 123°C. Я полагаю, это связано с водородными связями, которые могут образовывать амиды. Вы увидите, что он образует скорее гель, чем твердое вещество. Я не думаю, что тритурация действительно необходима, так как все плавится при 180°C. Однако, если вы нагреете смесь до 160-170°C, я полагаю, это будет целесообразно, поскольку борная кислота плавится при 171°C. Триатура смеси приведет к понижению температуры плавления. Борная кислота не обязательна, но рекомендуется, так как она значительно повышает выход продукта.
Я пробовал нагревать 4 часа и 11 часов при 180°C с перемешиванием без борной кислоты и получал выходы от 22% до 50%. Но работа была ужасной, потому что чем дольше вы ждете, тем больше мочевины образует всевозможные продукты конденсации.
В моем случае смесь лишь частично затвердела примерно через 1 ч 30 мин при 180°C при перемешивании. Однако я обнаружил (возможно, это была просто случайность), что при нагревании до 170°C все затвердевает через 2 часа. В общем, через 30 минут ничего, или даже часть, не застывает, поэтому я продолжаю реакцию даже через 30 минут. Тем не менее, я еще не до конца освоил этот синтез, поэтому ваша помощь в его оптимизации очень приветствуется.
Вот как я обычно это делаю:
г гелиевой кислоты * 1,5 = количество мочевины, г кислоты * 0,4 = количество борной кислоты.
Это дает большой молярный избыток мочевины, и я думаю в конечном итоге уменьшить его, как только получу хорошие выходы, следуя процедуре публикации.
Затем я поместил все 3 в мензурку с магнитной мешалкой и нагрел до 170°C. Когда все затвердеет или 3/4 затвердеет (около 2 часов), я даю ему вернуться к комнатной температуре, затем добавляю около 10 мл-20 мл 15%-ного раствора аммиака и 100 мл-200 мл воды. Затем я нагреваю смесь до растворения и даю ей вернуться к комнатной температуре, чтобы осадить амид, который не очень хорошо растворяется в холодном состоянии. И вот здесь у меня возникает большая проблема в работе. Амид не хочет выпадать в осадок, и мне приходится выпаривать большую часть добавленной воды, но она сразу же застывает. Использование этанола ничуть не лучше. И каждый раз мне приходится заставлять амид выпадать в осадок, затем перекристаллизовывать его несколько раз в воде и этаноле, и только иногда он соглашается выпасть в виде твердого вещества, а не масла. Я думаю, это связано с тем, что примеси сильно понижают температуру плавления амида. На самом деле коричневое твердое вещество плавится при температуре около 70°C. После очистки белое твердое вещество примерно той же массы плавилось при 123°C. Я думаю, что отчасти это и есть причина появления масла при перекристаллизации в этаноле/горячей воде.
В книге "Простое получение амидов из кислот и аминов путем нагревания их смеси" написано:
" Мы обнаружили, что оптимальные условия для пиролиза смеси амид-карбоновая кислота составляют 160-180°C в течение 10-30 минут. Длительный нагрев может привести к образованию значительного количества смолы, в то время как нагрев в течение короткого времени дает инкоплексовую реакцию. "
Но у меня возникли почти такие же проблемы с Work Up, я проводил реакцию всего 30 минут, и не все затвердело.
Другая процедура предполагает нагревание 1 моль карбоновой кислоты с 0,5 моль мочевины при 160°C в течение 4 часов. Я ее не пробовал, но согласно патенту она дает довольно чистый продукт, хотя выход составляет всего 50%. "СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ 2,109,941 ПАТЕНТНОЕ БЮРО 2,109,94. ПОЛУЧЕНИЕ АМИДОВ "
Я видел людей, извлекающих амиды с помощью смеси кипящей лигроиновой кислоты и этилацетата. Это может быть интересно, но моя цель - использовать как можно меньше органических растворителей. Я не пробовал, так как в данный момент у меня нет под рукой этилацетата.
Если нагревать достаточно долго (180°C), амид начнет сублимироваться, образуя красивые длинные белые кристаллы. К сожалению, это занимает очень много времени, и я получил 400 мг кристаллов только через 11 часов.
Я посмотрел, как люди делают бензамид из бензойной кислоты, и этот способ не слишком отличается от моего, но при этом он очень хорошо работает для бензамида. На youtube есть несколько видео, если вы хотите взглянуть.
Так что я думаю, что реакция работает хорошо, но есть возможности для улучшения в плане количества молей используемой мочевины. Тем не менее, схема действительно нуждается в улучшении. Приведенный в публикации вариант не работает, даже при использовании чистой кислоты.
Реакционная смесь после застывания:
Белый порошок амида:
Перекристаллизованный амид:
Сублимированный амид:
Третий этап, свободное основание MDA
Здесь у меня возникла проблема: выхода нет.
Я следовал процедуре TCCA из публикации "Organic impurity profiling of 3,4-methylenedioxyamphetamine (MDA)
синтезированного из гелиона", и это не помогло. Я уверен в своем амиде. Я также попытался провести реакцию при 18°C, потому что, очевидно, хлорамид образуется слишком медленно при 0°C. Это тоже не помогло. Поэтому я титровал отбеливатель без добавок и использовал его для моего Hofmann, но после всех этих трудов ничего не получил.
Когда я синтезировал с помощью TCCA при 0°C, раствор становился оранжевым после нагревания до 75°C. Характерный запах присутствовал независимо от того, какой путь синтеза я выбрал, но каждый раз в итоге я ничего не получал.
Еще более странно, что при этом выделяется CO2, но после этого ничего не происходит. Я уверен, что мочевина не загрязнена, так что гидразин не образуется. Я оставил реакцию на неделю при комнатной температуре, и посмотрим, получится ли что-нибудь.
Возможно, сорастворитель, такой как этанол, абсолютно необходим. Однако многие люди добились успеха без него, но говорят, что им нужен этанол в качестве сорастворителя при использовании TCCA. (Вы образуете производное карбамата, но оно впоследствии гидролизуется до MDA).
Из публикации :
Синтез с использованием трихлоризоциануровой кислоты. α-Метил-1,3-бензо
диоксол-5-пропанамид (0,4 г, 1,92 ммоль) растворяли в воде
(14 мл), по каплям добавляли NaOH (1,45 мл, 10,61 ммоль) и перемешивали
в течение 15 минут на льду при 0 ◦ C. Трихлоризоциануровая кислота (149,9 мг,
0,65 мкмоль), и реакционную смесь оставили на льду при 0 ◦ C
еще на 1 ч. Затем реакционную смесь довели до комнатной
температуры, затем 75 ◦C и выдерживали в течение 30 мин. Реакционную смесь
выливали в делительную воронку и экстрагировали дихлорметаном
(3 × 30 мл). Органический слой промывали деионизированной водой
(25 мл) и рассолом (25 мл), высушили над безводным сульфатом натрия и
фильтровали под вакуумом. Органические слои объединили, и растворитель
был удален с помощью роторного испарителя. При синтезе из неочищенного
α-метил-1,3-бензодиоксол-5-пропанамида, конечный продукт представлял собой
черно-коричневый грунт (270,3 - 382,2 мг). При синтезе из очищенного
α-метил-1,3-бензодиоксол-5-пропанамида, конечный продукт представлял собой
коричневое прозрачное масло (286,4 - 351,5 мг).
Синтез с использованием гипохлорита натрия. Очищенный α-метил-1,3-
бензодиоксол-5-пропанамид (0,4 г, 1,92 ммоль) растворяют в воде
(14 мл), по каплям добавляли NaOH (1,45 мл, 10,61 ммоль) и перемешивали
в течение 15 мин на льду при 0 ◦ C. Добавили раствор гипохлорита натрия (6,4 мл,
94,3 ммоль), и реакционную смесь оставили на льду при 0 ◦ C
еще на 1 ч. Затем реакционную смесь доводили до комнатной температуры, затем до 75 ◦ C и выдерживали.
затем 75 ◦ C и выдерживали в течение 30 мин. Реакционную смесь
выливали в делительную воронку и экстрагировали дихлорметаном
(3 × 30 мл). Органический слой промывали деионизированной водой
(25 мл) и рассолом (25 мл), высушили над безводным сульфатом натрия и
отфильтровывали под вакуумом. Органические слои объединили, и растворитель
был удален с помощью роторного испарителя. Конечный продукт представлял собой черно-
коричневый грунт (248,1 - 293,3 мг).
Для работы я пробовал экстрагировать лигроином или DCM, затем газом с HCl или тритурацией с водной HCl и выпариванием водной фазы. В обоих случаях я ничего не получил. Если кто-нибудь когда-нибудь проводил эту реакцию, я был бы рад услышать от вас.
Итак, две большие проблемы, с которыми я сталкиваюсь в данный момент, - это разработка второго шага и третьей реакции. Тем не менее, я думаю, что этот синтез очень оптимизируемый.
Поэтому я надеюсь, что мы сможем улучшить его вместе.
Не стесняйтесь указывать на мои ошибки и делиться своим опытом, если вы уже проводили этот синтез.
Если вы хотите посмотреть сами, вот все источники, которые я использовал во время исследования:
"Простое получение амидов из кислот и аминов путем нагревания их смеси" (Бранко С. Юршич* и Зоран Здравковски, факультет химии, Университет Нового Орлеана, Новый Орлеан, Луизиана 70148)
"Анализ продуктов пиролиза мочевины при 132,5-190 °C"
"Прямое образование амидов между карбоновыми кислотами и аминами: Механизм и разработка новых каталитических решений" (CHARVILLE, HAYLEY)
"СИНТЕЗ АМИДОВ БЕЗ РАСТВОРИТЕЛЕЙ - НОВАЯ МЕТОДИКА" (ЧИРАГКУМАР ДЖ ГОХИЛ1, МАЛЛЕШАППА Н НУЛВИ)
"ПАТЕНТНОЕ БЮРО США 2,109,9412,109,94.ПОЛУЧЕНИЕ АМИДОВ"
"Легкое окисление альдегидов до кислот и эфиров с помощью оксона" (Бенджамин Р. Трэвис, Минакши Сивакумар, Г. Олатунджи Холлист и Бабак Борхан)
"Окисление альдегидов с помощью Oxone® в водном ацетоне" (Кевин С. Вебб и Стивен Дж. Рускай)
"Выходы перегруппировки Хофмана" The Vespiary
"Легкое одноразовое превращение альдегидов в амиды" The Vespiary
"Необычный подпольный лабораторный синтез 3,4-метилендиоксиамфетамина (МДА)" (Терри А. Даль Касон, Шарлотта А. Корбетт а, Питер К. Пул а, Джеймс А. де Хасет, Дэвид К. Гоулдторп)
"Анализ примесей в МДА, синтезированном из неограниченных соединений" (Кэтрин Купер)
"Фракционирование изотопов в процессе синтеза MDMA.HCl из гелиона" (Джастин Кормик, Джеймс Ф. Картер, Тимоти Карри, Карни Мэтисон, Сара Л. Крессвелл)
"Профилирование органических примесей в 3,4-метилендиоксиамфетамине (МДА), синтезированном из гелиона" (Александра Л. Мерсиека, Харрисон К. Фурсман, Морган Алонзо, Скотт Чедвик, Эндрю М. McDonagh)
Есть и множество других источников, но они здесь не уместны. Если вы не можете найти публикации, я могу предоставить вам DOI.