Sintesi del cloridrato di metilammina. Su larga scala.

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@Frit Buchner, questa sintesi ha più di un secolo (Marvel et al., 1923, Org. Synth.) ed è stata confermata come funzionante da molti chimici indipendenti, me compreso.
Inoltre, ogni pubblicazione su questa rivista dovrebbe essere sottoposta a revisione paritaria, quindi è una delle fonti più affidabili per i chimici organici pratici.
Link per il documento originale - https://www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0347
Se si fallisce, allora sicuramente si sta facendo qualcosa di molto sbagliato o i reagenti non sono quelli che ci si aspetta.

Il cloroformio potrebbe essere sostituito dal DCM, ma comunque non è necessario.
Se si vogliono ottenere buoni risultati è meglio usare la paraformaldeide, non la formaldeide, con il metanolo; secondo la mia esperienza, più MeOH c'è più la RM è colorata.
Senza metanolo non è necessario distillare la miscela di reazione, basta mantenere la temperatura al di sotto dei 100°C, funziona anche a temperatura elevata, ma richiede più tempo.
È assolutamente necessario un aspiratore a vuoto per distillare porzioni di acqua se si vuole un bel prodotto bianco.
La chiave per una buona purezza è rappresentata dalle cristallizzazioni frazionate, più sono e migliore è il risultato.
Ho usato 5-6 volte, un po' di più rispetto alla procedura originale e ho ottenuto risultati fantastici.
Quindi, dopo oltre 6 ore a 100°C, distillare un po' d'acqua sotto vuoto, raffreddare, filtrare per aspirazione e ripetere.
Le prime 2-3 frazioni saranno cloruro di ammonio. Poi metilammina*hcl con una struttura cristallina chiaramente diversa dai primi lotti, più simile a fiocchi lucidi igroscopici.
L'ultima soluzione madre conterrà principalmente dimetilammina*hcl e dovrà essere scartata se non serve.
Il passo finale è la cristallizzazione multipla da etanolo o metanolo caldo come descritto. Ma non è necessaria per molte sintesi, serve solo a rimuovere le ultime tracce di acqua, NH3*HCl e Me2NH*HCl.

Come si può vedere, si tratta di un lavoro che richiede molto tempo, molti giorni di lavoro, ma si può iniziare con un lotto piuttosto grande e preparare metilammina pura non rintracciabile per mesi o anni.
 

Osmosis Vanderwaal

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La prima volta ho seguito la sintesi originale, mentre la seconda volta ne ho seguita una che mi è stata data da uno degli esperti qui presenti. Ho rifluito sotto vuoto per 4 ore e distillato sotto vuoto per 2 ore. Tuttavia, le temperature non hanno mai raggiunto il livello desiderato, forse il mio vuoto è più forte di quello utilizzato nel 1910. La seconda volta il cloruro di metilammina e il prodotto che ne ho ricavato erano esattamente come le immagini di tutti, il cloruro di metilammina produceva persino gas infiammabili quando veniva neutralizzato con NaOH e acqua. Ma il prodotto non ha azione sul SNC.
Ho qui un litro di formaldeide di grado tecnico con il 5% di metanolo e ho intenzione di riprovare, ma devo distillare il metanolo per iniziare? Leggerò ancora un po', è vero che il mio cloruro di ammonio è di tipo fertilizzante e non tecnico, potrebbe essere questo il problema? Come si fa a decidere quando "un giro" di riduzione del volume del rm è finito? Io lo misuravo e mi fermavo ogni volta che dimezzavo il volume, ma in questo modo ottengo solo 4 cicli e 4 lotti di cristalli. Il metanolo che uso alla fine non è abbastanza secco? Non credo sia questo il problema perché ho distillato due volte e messo in un setaccio al 100% w/w, 3a per diversi giorni.
 
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Questo sforzo non vale la pena.
E questa è solo una speculazione degli autori sul vuoto, che di per sé probabilmente non può influenzare la selettività, come avviene anche per l'eccesso di acido formico.
Forse è solo l'effetto di una temperatura ridotta, di un'agitazione più efficace della RM mediante gorgogliamento e di una conversione più completa di NH3*HCl, ecc.
Gli autori successivi non usano il riflusso sotto vuoto, inoltre è un metodo piuttosto raro anche al giorno d'oggi.
La riduzione della temperatura di ebollizione si verificherà anche nel caso di un eccesso di MeOH nella formalina, a causa dell'esterificazione dell'acido formico e della formazione di formiato di metile a bassa ebollizione e di altri sottoprodotti, ma come ho già detto, si cerca di evitarlo.
 

Osmosis Vanderwaal

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È un'osservazione corretta. Dovrò rileggerlo tenendo presente questo aspetto (che il vuoto abbassa la temperatura e fa girare più facilmente la barra di agitazione, ecc.) Il documento mi è stato linkato da uno degli esperti del sito, quindi non l'ho esaminato a fondo. Anche se decidessi che non è provato che il vuoto in sé è il motivo per cui hanno ottenuto una resa maggiore, potrei decidere che la causa non è importante e l'effetto sì. Consideriamo l'effetto della gravità e del magnetismo e lo pianifichiamo ogni giorno, anche se il meccanismo è discutibile. Acquistare formaldeide è stressante perché non sono un tassidermista o un agricoltore. Ho più tempo libero che soldi o coraggio per comprare formaldeide senza un uso legittimo. Non è gratis. Probabilmente sceglierò di massimizzare la resa rispetto alla convenienza. Avrò 33 dollari in questa formaldeide, sia che ne ottenga un kg di cloruro di metilammonio o un grammo. Non si può comprare legalmente qui e non c'è limite alla quantità che posso utilizzare.
 

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Ho quindi controllato i miei vecchi archivi e ho deciso di condividere con la comunità alcuni appunti su una sintesi di successo simile al metodo originale, ma con la paraformaldeide al posto della formalina al 37%.
Solo per confermare che si tratta di un metodo valido e di una delle vie più accessibili per ottenere grandi quantità di metilammina pura per i chimici dilettanti.
Le mie proporzioni erano leggermente diverse:
Paraformaldeide : NH3*HCl : dH2O come 1 : 1.3 : 1.4
Il rapporto ammonio/formaldeide un po' più alto è dovuto al fatto che non sono limitato dal cloridrato di NH3 e che per le mie prossime sintesi una piccola quantità non mi disturba quanto la dimetilammina, quindi ho deciso di spostare un po' l'equilibrio verso prodotti meno alchilati. Ma in seguito ho notato che se si fanno più cicli di distillazione-cristallizzazione come ho già descritto sopra, la separazione è abbastanza netta, e dopo estrazioni etanoliche a caldo rimane comunque una porzione trascurabile di NH3*HCl.
Il rapporto tra Paraform. e acqua distillata è di 1 a 1,4 solo per ottenere circa il 40% di soluzione di formaldeide, supponendo che la maggior parte delle fonti commerciali fornisca il 95+-1% di polvere, il resto è acqua.
Non ho testato soluzioni ancora più concentrate, ma presumo che sia ancora possibile fino a un certo livello, con una reazione esotermica un po' più pronunciata.
Se si inizia a riscaldare, a un certo punto la paraformaldeide viene completamente depolimerizzata e si ottiene una soluzione limpida, non ricordo i numeri esatti ma probabilmente è vicina agli 80-90C, l'exoterm è molto delicato in quel caso (per un batch in un matraccio da 5-6L e un riscaldamento lento) e quindi la RM può mantenersi a quelle temperature per un certo tempo già da sola senza riscaldamento esterno. Se si porta a quella T velocemente o si aggiunge del metanolo per ridurre la temperatura di ebollizione e indurre il gorgogliamento per l'autosostentamento di RM, allora forse a un certo punto si supereranno i 100C e si avrà la necessità di raffreddare manualmente un po'.

La versione molto breve della sintesi è la seguente:
  1. Mescolare paraformaldeide, cloruro di ammonio e acqua distillata e iniziare a riscaldare dolcemente su un bagno d'olio o su qualsiasi altro dispositivo.
  2. Cercare di mantenere una temperatura vicina ma inferiore a 100°C per almeno 6 ore, o 24 ore a 80-90°C.
  3. Raffreddare, filtrare i solidi per aspirazione (non lavare con nulla), trasferire l'acqua madre in RBF e distillare il 10-15% del suo volume sotto vuoto, controllando che non superi i 100C come prima. Ripetere 5-6 volte
  4. Prendere le colture grezze di MeNH2*HCl (controllare visivamente, ma nella maggior parte dei casi dalla 3a alla 5a coltura) e lavare con cloroformio o DCM (ne serve un po' di più) per eliminare le tracce di dimetilammina. Se si dispone di una quantità limitata di questi reagenti, si può lavare solo l'ultima coltura o addirittura saltare questo passaggio.
  5. Moltiplicare le estrazioni a caldo con etanolo o metanolo e le cristallizzazioni per raffreddamento per ottenere la migliore purezza possibile. Anche opzionale
  6. Essiccazione sotto vuoto per eliminare le tracce di alcol. Opzionale.
Il bello di questa sintesi è che si può arrivare a una scala molto ampia. Si possono fare anche grandi lotti di lunga durata (alcuni giorni) in una lattina di plastica HDPE da 200 litri a T ridotta, poi trasferire RM in sequenza in RBF più piccoli e procedere come sopra quando si ha tempo libero. A temperatura ambiente non c'è biuld-up apprezzabile di sottoprodotti per almeno mesi.

Immagini:
1,5 kg di paraformaldeide + 1,95 kg di cloruro di ammonio in un pallone a fondo tondo da 6 litri.
All'inizio ho pensato che si trattasse di un riempimento eccessivo, ma poi tutto è andato in soluzione senza aumentare di molto il volume.
Q9WvFmjYuP
M2JVmsnFPX
V6ndzx9biO
I filtrati successivi sono leggermente più colorati.
0EdeaTGym1
Byx70PkfU2
BhTE8YMuq2
per eliminare le ultime tracce di Me2NH*HCl (dimetilammina).
lo strato chiaro di acqua e cloroformio bianco è sotto.
Bb7tYfcy03
usato abs. EtOH
Riscaldare fino all'ebollizione, decantare ancora caldo, raffreddare per cristallizzare il MeNH2*HCl, filtrare, riportare lo stesso spirito nel pallone in ebollizione e ripetere (aggiungere altro EtOH fresco se si perde).
Ripetere finché non rimane solo NH3*HCl.
Nel mio caso, all'inizio c'era una quantità trascurabile di questo evento,
ma comunque la cristallizzazione è utile per la purificazione finale da acqua, tracce di dimetilammina e cloroformio.
IF8JHmn3xj

Prodotto finale ricristallizzato ed essiccato sotto vuoto:
(scusate se non ho salvato i numeri di peso e resa, ma era una quantità abbastanza decente)
AH2ys4BrFT
 

Manisj@1290

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Ho fatto la metilammina hcl, l'ho tenuta su carta per farla asciugare, ma si sta sciogliendo lentamente e sta diventando come un grumo d'acqua, come posso risolvere questo problema?
 

G.Patton

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Probabilmente, non si ottiene metilammina HCl o un prodotto molto impuro.
 

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Ancora non conosco l'effetto del cloridrato di metilammina
 

G.Patton

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La metilammina non ha alcuna influenza psicologica.
 

door

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Un amico mi ha detto che è molto più facile. Non l'ho provato, ma voi potete provare.
Ha portato il pH dell'olio a 5,5 e poi l'ha fatto bollire fino a 110 gradi, l'ha conservato a temperatura ambiente e dopo 2 giorni è tornato a prendere il liquido rimasto, l'ha fatto bollire di nuovo e così via.
 

Manisj@1290

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Prima di tutto, ho aggiunto formaldeide 37% (500 ml) a 250 grammi di cloruro di ammonio in un matraccio, ho distillato per 5 ore a 100 celsi, poi ho raffreddato la soluzione e ho filtrato il cloruro di ammoniaca, poi ho distillato la soluzione a 100 celsi. ho evaporato e filtrato due volte il cloruro di ammonio, poi ho evaporato a 110 celsi e ho ottenuto metilammina HCl, l'ho lavata con DCM e l'ho filtrata con un panno perché non ho un filtro a vuoto, poi l'ho asciugata su carta. Ho messo la metilammina HCl e lentamente è diventata una piccola macchia d'acqua, non sono riuscito a capire, perché sta succedendo questo, è la metilammina stessa, o si è formato qualcos'altro, per favore ditemi come risolverlo.
 
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G.Patton

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Prima di tutto, è necessario controllare i reagenti. Avete effettuato la fase di purificazione? Probabilmente la metilammina HCl contiene molta acqua e questo è il motivo del problema.
 
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Manisj@1290

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Sì, l'ho purificato in etanolo.

Il problema è che quando lo stringo in un panno e lo tengo sulla carta ad asciugare, inizia ad assorbire umidità.

Non si asciuga e si scioglie sempre di più, come posso asciugarla (e posso fare una base libera di metilammina HCL senza asciugarla?).
 

G.Patton

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Cercare di utilizzare una camera a vuoto o un dedicatore.
 

Manisj@1290

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Per quanto riguarda la base libera, possiamo trasformare la metilammina HCl in base libera senza essiccarla?
 

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Se voglio controllare la mia metilammina HCL, come posso farlo?
Non è possibile controllare il punto di fusione perché non è secco e si scioglie a contatto con l'aria.
 

favorance

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Ciao, cosa succede?
 

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Qualche esperto può risolvere il mio problema, sto aspettando la risposta da molto tempo, molta della mia metilammina si è sciolta a causa dell'umidità, come asciugarla, senza asciugarla, come possiamo fare la base senza metilammina, e la metilammina hcl è mia, come controllarla, per favore dite anche questo.
 

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@Manisj@1290, il sale MeNH2*HCl è deliquescente, quindi va tenuto ben chiuso, meglio se in una bottiglia di vetro con collo largo. Essiccare fino a un certo livello sotto vuoto, per ottenere un'essiccazione completa è possibile solo in un essiccatore con agenti essiccanti ancora più forti o facendolo bollire con benzene o toluene per distillare acqua come azeotropo, quindi filtrare e asciugare sotto vuoto.
In alternativa, far gocciolare la soluzione concentrata su NaOH, far passare il gas MeNH2 attraverso NaOH aggiuntivo e far bollire in metanolo secco freddo in bagno di ghiaccio e sale con agitazione.
Se si dispone di un po' di sodio o potassio metallico, c'è una via ancora più semplice per ottenere una soluzione secca in alcol, ma è probabile che non l'abbiate.
 

handle

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Un'opzione un po' più semplice per produrre metilammina sarebbe quella di ridurre il nitrometano CH3NO2 a metilammina CH3NH2 tramite amalgama di Al/Hg.

CH3NO2 + H2 ---> CH3NH2+ H2O
 

Osmosis Vanderwaal

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🤔Mi sembra che ci sia un motivo, perché l'uso di carburante per aeromodelli per produrre metilammina in vitro è un percorso comune... o si degrada rapidamente o... sembra una reazione energica
 

handle

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Caldo, pesante e duro! Ora mi fa male il cervello. Stavo per catturare tutto il gas che fuoriesce dall'impianto in un po' di HCl e scaricare il resto. Oppure usare l'insitu senza indugio.
 
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