borohidruro de sodio propiedades químicas,Usos, Producción
descripción
El borohidruro de sodio es un compuesto inorgánico que se muestra como un polvo o terrón cristalino fino blanco a grisáceo. La reacción rápida con metanol producirá hidrógeno a temperatura ambiente. Es higroscópico y fácilmente delicuesced al absorber agua. Punto de ebullición: 500 ° C (vacío); punto de fusión: 400 °C; soluble en agua y alcoholes inferiores, amoníaco, insoluble en éter, benceno, hidrocarburos; densidad relativa (agua = 1): 1. ,07; El borohidruro de sodio se usa generalmente como agente reductor en la síntesis de síntesis inorgánica y orgánica. El borohidruro de sodio tiene una fuerte reducción selectiva, pudiendo reducir selectivamente un grupo carbonilo a un grupo hidroxilo sin reaccionar con la reacción de doble enlace carbono-carbono y triple enlace. Una pequeña cantidad de borohidruro de sodio puede restaurar el nitrilo al aldehído con la cantidad excesiva que se reduce a la amina.
historia
El borohidruro de sodio es descubierto por H. C. Brown y su jefe Schlesinger en 1942 en la Universidad de Chicago encontrado., En ese momento el propósito es estudiar la propiedad de los complejos de monóxido de carbono y borano, pero encontraron la capacidad reductora del borano en el compuesto carbonilo orgánico. Sin embargo, debido a que el borano son sustancias raras en ese momento, por lo que no causó suficiente atención de los químicos orgánicos. El desarrollo de la química del borano debe agradecer a la Segunda Guerra Mundial, cuando el Departamento de Defensa de los EE.UU. necesitaba encontrar un compuestos de uranio volátiles con peso molecular lo más pequeño posible para enriquecer el material fisible uranio 235. El borohidruro de uranio U (BH4) 4 cumple este requisito bastante bien., La síntesis de este compuesto requiere el uso de hidruro de litio. Sin embargo, el suministro de hidruro de litio es bastante limitado, por lo que el hidruro de sodio más barato se utiliza como materia prima, y el borohidruro de sodio se redescubrió en el proceso. Más tarde, debido a la resolución de la cuestión técnica sobre el procesamiento de hexafluoruro de uranio, el Ministerio de defensa renunció al plan de enriquecimiento de uranio-235 a través de borohidruro de uranio, y la investigación de Brown cambia a cómo facilitar la preparación de borohidruro de sodio., Army Signal Corps Company está interesada en la capacidad de producir hidrógeno in situ a gran escala de este compuesto. Bajo su financiamiento, se llevó a cabo una investigación relacionada con la industrialización, lo que resultó en el procedimiento industrial posterior de hacer el proceso de borohidruro de sodio: 4NaH + B (OCH3) 3 → NaBH4 + 3naoch3 con los dos productos sólidos. Obtenga borohidruro de sodio puro con recristalización con solvente etéreo.
la información anterior es editada por el Chemicalbook de Dai Xiongfeng.
usos
El borohidruro de sodio (NaBH4) es un agente reductor versátil utilizado en una serie de procesos industriales., Las principales aplicaciones incluyen síntesis orgánica y farmacéutica, tratamiento de aguas residuales y blanqueo de pulpa de papel. El borohidruro de sodio juega un papel tan importante en la síntesis orgánica. Es un buen agente reductor que tiene un rendimiento estable y una reducción selectiva., Se puede utilizar como agentes reductores de aldehídos, cetonas y cloruros ácidos; también como agente espumante para materiales plásticos, agente hidrogenante de la fabricación de dihidroestreptomicina, intermedio de la fabricación de borohidruro de potasio, materias primas en la síntesis de borano, así como el agente de tratamiento de la industria del papel y las aguas residuales que contienen mercurio.el borohidruro de sodio proporciona a los químicos orgánicos un medio muy conveniente y suave para la reducción de aldehídos y cetonas. Antes de esto, las personas generalmente usan el enfoque de metal / alcohol para reducir el compuesto carbonilo., El borohidruro de sodio permite la reducción de carbonilo de aldehídos y cetonas en condiciones muy suaves para producir alcoholes primarios y alcoholes secundarios. El procedimiento de reducción es el siguiente: primero disuelva el sustrato en un solvente (típicamente metanol o etanol), luego enfríe con un baño de hielo. Finalmente, agregue el polvo de borohidruro de sodio a la mezcla hasta que se complete la reacción. El proceso de reacción puede ser monitoreado por cromatografía de capa delgada. Si el solvente no es un alcohol, necesitamos suministrar además metanol o etanol junto con la reacción., El borohidruro de sodio es un agente reductor con resistencia media y, por lo tanto, exhibe una buena selectividad química. Solo reduce el aldehído activo y el grupo carbonilo cetona, y no reacciona con el éster, la amida.,reacción de iones
agente reductor
El borohidruro de sodio es un agente reductor relativamente suave., Tiene una buena eficacia en la reducción de aldehídos y cetonas. Sus solventes comúnmente utilizados incluyen alcohol, tetrahidrofurano, DMF y agua. Generalmente no reduce un grupo éster, un grupo carboxilo y amida. Sin embargo, cuando se combina con un solvente apropiado o catalizado por el ácido de Lewis a alta temperatura, se puede usar para reducir el grupo carbonilo débil, como el éster.reduce los aldehídos, las cetonas de manera suave y alta-eficiente. Operaciones básicas: utilizar metanol o etanol como solvente, aldehído, cetona carbonilo compuesto mezclado con borohidruro de sodio con calidad 1: 1 es suficiente., El método de calentamiento paso a paso se puede usar aplicado para calentar, por ejemplo, comenzar con 50 grados y realizar la reacción de reflujo después de un tiempo suficiente, como 1 hora; use simultáneamente TLC para monitorear el progreso. La reacción es generalmente muy minuciosa. En general, siempre y cuando la cantidad de disolvente de la reacción puede evitar la aparición de una pasta pegajosa blanca después de completar la reacción, eso está bien. No es necesario mantenerlo estrictamente seco durante la reacción; incluso hubo casos en los que se usó agua como disolvente., Por ejemplo, para la reducción del ácido formil benzoico donde se reduce el formil (formaldehído), primero neutralice el grupo carboxilo con hidróxido de sodio, y luego realice una reacción en agua para reducir con éxito el grupo formilo.
El borohidruro de sodio puede descomponerse rápidamente para liberar gas de hidrógeno en condiciones ácidas, por lo que no puede reaccionar en condiciones ácidas, pero se puede usar en condiciones alcalinas. El borohidruro de sodio se descompone rápidamente para liberar gas hidrógeno cuando se entra en contacto con el ácido, por lo que no puede reducir el ácido solo y debe usarse en combinación con yodo., Primero reaccione con un ácido carboxílico y agregue yodo una vez que la burbuja se detenga, continúe liberando gas. Luego agregue el éster de ácido bórico descompuesto por clorhidrato para obtener alcohol. Nota: la reacción debe mantenerse en THF seco, y THF debe ser el primer reflujo con sodio hasta que la benzofenona obtener azul antes de su uso! De lo contrario, la crema, en lugar de líquido transparente, aparecerá durante la reacción entre el ácido carboxílico y el borohidruro de sodio.Use el borohidruro de sodio y el cloruro de zinc anhidro (secado a más de 200 grados) para reaccionar en THF anhidro durante 3 horas para producir un borohidruro de zinc., Esta mezcla de solución no necesita ser aislada y purificada antes de ser como borohidruro de zinc. Cuando se utiliza para restaurar el ácido carboxílico o éster en THF bajo temperatura de reflujo, el rendimiento es bueno, pero puede haber algunos enlaces dobles afectados. Por ejemplo, la reducción del ácido cinámico resultará en una fracción del producto reducido de doble enlace.
toxicidad
el contacto con borohidruro de sodio causará dolor de garganta, tos, taquipnea, dolor de cabeza, dolor abdominal, diarrea, mareos, hiperemia conjuntival y dolor. Al aplicarlo, debemos evitar el polvo, aumentar la ventilación o usar máscaras protectoras., Preste atención a la protección de los ojos, Use gafas protectoras cerradas y no coma, beba ni fume en el trabajo. Salga rápidamente de la escena después de la intoxicación, tome reposo semi-supino, respire aire fresco, enjuague los ojos con abundante agua, despojarse de la ropa contaminada y enjuague el cuerpo; si entra en el tracto digestivo, enjuague inmediatamente el mes, beba mucha agua para inducir el vómito e inmediatamente vaya al hospital para recibir tratamiento. Use un filtro de máscaras protectoras cuando se produzca una fuga para limpiar la fuga.,
Métodos de producción
método del éster del ácido bórico del borohidruro de sodio: vierta el ácido bórico y la cantidad apropiada de metanol a la caldera de destilación, calentada lentamente a 54 ° C para el reflujo total 2h. Después del tratamiento del líquido azeotrópico por ácido sulfúrico, el uso de destilación fina puede producir un producto puro relativo. Introducir hidrógeno de sodio obtenido por reacción entre hidrógeno gaseoso y sodio en el tanque de reacción de condensación. Calentar con agitación a unos 220 °C y luego comenzar a agregar éster de ácido bórico., Deje de calentar una vez que la temperatura alcance los 260 ° C; mantenga la temperatura de alimentación por debajo de 280 °C, continúe agitando después de la adición de éster de ácido bórico para garantizar la reacción completa. Después de la finalización de la reacción, enfriar la temperatura por debajo de 100 °C, centrifugar para obtener un pellet de producto de condensación. Agregue una cantidad adecuada de agua al reactor de hidrólisis y transfiera lentamente el pellet del filtro al reactor de hidrólisis, mantenga la temperatura inferior a 50 °C, caliente a 80 °C después de completar la adición del pellet del filtro., Centrifugar y separar, transferir la solución de hidrólisis al recipiente de estratificación para mantener inmóvil durante 1h Para Capas Automáticas. La solución de hidrólisis en la capa inferior corresponde al borohidruro de sodio. La fórmula de reacción es la siguiente:
H3BO3 + 3CH3OH→B(OCH3)3+3H2O
2Na+H2→2nah
4NaH+B (OCH3)3→NaBH4+3ch3ona
propiedades químicas
El borohidruro de sodio es un polvo o pellet blanco e inodoro. Se utiliza para blanquear la pulpa de madera, como agente espumante para plásticos y como agente reductor para aldehídos y cetonas.
propiedades físicas
cristales cúbicos blancos; higroscópico; Densidad 1.,07 g / cm3; se descompone lentamente a unos 400°C En vacío o en aire húmedo; soluble en agua, descomposición y evolución de hidrógeno; también soluble en alcoholes, amoníaco líquido, aminas y piridina.
usos
El borohidruro de sodio se utiliza como reactivo en la reducción de aminoácidos y sus derivados. También se utiliza en la catálisis de deshidrogenación de borano de amoníaco.agente reductor de aldehídos, cetonas y bases Schiff en disolventes no acuosos. También reduce ácidos, ésteres, cloruros ácidos, disulfuros, nitrilos, aniones inorgánicos., Además se utiliza para generar diborano, como agente espumante, como eliminador de trazas de aldehído, cetonas y peróxidos en productos químicos orgánicos.superlattices nanocristalinos en solución coloide de oro se han preparado por inducción de ligando utilizando AuCl3 reducido con borohidruro de sodio.1 la adición nucleofílica de iones de hidruro del borohidruro de sodio es un método alternativo de bajo costo para la reacción de Baylis-Hillman a los ácidos de forma-α-metilcinámico.,
preparación
El borohidruro de sodio se prepara reaccionando hidruro de sodio con borato de trimetilo a aproximadamente 250°C: 4 NaH + B(OCH3)3 → NaBH3 + 3naoch3
También, el borohidruro de sodio se puede hacer pasando diborano, B2H6, a través de una solución de metilato de sodio, NaOCH3 , en metanol: 2B2H6 + 3naoch3→ 3nabh3 + B(OCH3)3
alternativamente, el diborano puede ser pasar a través de una solución de tetrametoxiborohidruro de sodio a bajas temperaturas: 3 NAB(OCH3)3 + 2b2h6 → 3nabh3 + 4B(OCH3)3.
Métodos de producción
el bisulfato de sodio es un subproducto de la fabricación de sulfato de sodio., Un proceso implica reaccionar ácido sulfúrico con nitrato de sodio a alta temperatura para formar ácido nítrico y bisulfato de sodio: NaNO3 + H2SO3 → NaHSO4 + HNO3(g)
En la reacción anterior, el ácido nítrico se obtiene como vapor. Se purga del sistema y se recoge en agua para obtener una solución de ácido nítrico de la concentración deseada. El bisulfato de sodio se separa por cristalización fraccionada.
descripción general
El borohidruro de sodio es un polvo cristalino blanco a grisáceo. El borohidruro de sodio se descompone por el agua para formar hidróxido de sodio, un material corrosivo, e hidrógeno, un gas inflamable., El calor de esta reacción puede ser suficiente para encender el hidrógeno. El material en sí se enciende fácilmente y se quema vigorosamente una vez encendido. El borohidruro de sodio se utiliza para fabricar otros productos químicos, tratar aguas residuales y para muchos otros usos.
Air & Water Reactions
Hydrolysis generates enough heat to ignite adjacent combustible material . Se disuelve en agua con la liberación de calor, puede vapor y salpicaduras. La solución es básica (alcalina). La reacción del agua con el borohidruro libera gas hidrógeno inflamable. El borohidruro de sodio se quema en el aire .,
perfil de reactividad
El borohidruro de sodio es un potente agente reductor. Una base química. Absorbe la humedad fácilmente formando solución cáustica. que ataca el aluminio y el zinc. Una polimerización violenta de acetaldehído resulta de las reacciones de acetaldehído con materiales alcalinos como el hidróxido de sodio. El óxido de calcio o el hidróxido de sodio reaccionan con el pentóxido de fósforo de forma extremadamente violenta cuando se inicia por calentamiento local . El uso de hidróxido de potasio para secar el tetrahidrofurano impuro, que contiene peróxidos, puede ser peligroso. Las explosiones han ocurrido en el pasado., El hidróxido de sodio se comporta de manera similar al hidróxido de potasio . La ignición ocurre si una mezcla del hidruro y del ácido sulfúrico no se refresca. El contacto del glicerol y el borohidruro de sodio conduce a la ignición, otros glicoles y metanol son exotérmicos pero no se inflaman.
Hazard
reacciona con el agua para evolucionar hidrógeno e hidróxido de sodio. Riesgo de incendio inflamable y peligroso.Almacene fuera de contacto con la humedad.
Peligro para la Salud
es ligeramente corrosivo para la piel. La ingesta Oral o la administración intravenosa del sólido o su solución produjo una alta toxicidad en animales.,La ingestión de una dosis de 160 mg/kg fue letal para torats (NIOSH 1986).
riesgo de Incendio
comportamiento en el fuego: descompone y produce gas hidrógeno altamente inflamable.
perfil de seguridad
veneno por ingestión y vía intraperitoneal. Un álcali fuerte. Irritante grave de los ojos, la piel y las membranas mucosas. Se enciende en el aire por encima de 288’C cuando se expone a la chispa. Reacción potencialmente explosiva con cloruro de aluminio + éter bis(2-metoxietil). Reacciona con las sales de rutenio para formar un producto sólido que explota cuando se toca o en contacto con el agua., Reacciona para formar gas hidrógeno peligrosamente explosivo en contacto con álcali, agua y otros solventes proticos (por ejemplo, metanol, etanol, etilenglicol, fenol), cloruro de aluminio + éter bis(2metoxietia1). Reacciona violentamente con ácidos anhidros (por ejemplo, sulfúrico, fosfórico, fluorofosfórico) para formar diborano. La reacción exotérmica violenta con dimetil formamida ha causado explosiones industriales. Las mezclas con ácido sulfúrico pueden inflamarse., Incompatible con paladio, diborano + bis (2-metoxietil) éter, poliglicoles, dimetilacetamida, oxidantes, sales metálicas, precipitados metálicos finamente divididos de cobalto, níquel, cobre, hierro y posiblemente otros metales. Emite vapores inflamables en contacto con vapores ácidos. Los materiales sensibles a la polimerización en condiciones alcalinas, como el acrilonitrilo, pueden polimerizarse al entrar en contacto con el borohidruro de sodio. Evite el almacenamiento en recipientes de vidrio. Cuando se calienta a la descomposición emite vapores tóxicos de NanO. Véase también hidruros, compuestos de boro y compuestos de sodio.,
Métodos de purificación
después de agregar NaBH4 (10g) a diglyme (120ml) recién destilado en un matraz seco de tres cuellos equipado con un agitador, entrada y salida de nitrógeno, la mezcla se agita durante 30 minutos a 50o hasta que casi todo el sólido se haya disuelto. Se detiene la agitación y, una vez que el sólido se ha asentado, el líquido sobrenadante es forzado Bajo presión de N2 a través de un filtro de vidrio sinterizado en un matraz seco. La solución se enfría lentamente a 0o y luego se decanta de las agujas blancas que se separaron. Los cristales se secan evacuando durante 4 horas para dar NaBH4 anhidro., Alternativamente, después de la filtración a 50o, la solución se calienta a 80o durante 2 horas para dar un precipitado blanco de NaBH4 sustancialmente anhidro que se recoge en un filtro de vidrio sinterizado bajo N2, luego se evacua a 60o durante 2 horas . NaBH4 también se ha cristalizado a partir de isopropilamina disolviéndola en el disolvente al reflujo, enfriándola, filtrándola y permitiendo que la solución permanezca en un matraz filtrante conectado a una trampa de hielo seco/acetona. Después de que la mayor parte del disolvente ha pasado a la trampa fría, los cristales se eliminan con fórceps, se lavan con éter dietílico seco y se secan al vacío., Los cristales algo menos puros se obtuvieron más rápidamente utilizando la extracción de Soxhlet con solo una pequeña cantidad de disolvente y extrayendo durante aproximadamente 8 horas. Los cristales que se forman en el matraz se filtran, luego se lavan y se secan como antes. Otros disolventes utilizados para la cristalización incluyen el agua y el amoníaco líquido.
eliminación de residuos
puede destruirse de varias maneras. Un método es el siguiente (Aldrich 1995). El sólido o su solución se disuelve o diluye en un gran volumen de agua. El ácido acético diluido oracetona se agrega lentamente a esta solución en un área bien ventilada., El hidrógeno generado a partir de la descomposición del borohidruro debe ser ventilado cuidadosamente. El pH se ajusta a 1. La solución se deja reposar por varias horas. Luego se neutraliza a 7, yla solución se evapora a sequedad.El residuo se entierra en un vertedero aprobado para la eliminación de residuos peligrosos.El borohidruro de sodio puede destruirse en el laboratorio por métodos alternativos mencionados para otros hidruros.