borohydrid Sodný Chemické Vlastnosti,Použití,Výroby

popis

borohydrid Sodný je anorganická sloučenina zobrazen jako bílý až téměř bílý jemný krystalický prášek nebo paušální. Rychlá reakce s methanolem vytvoří vodík při pokojové teplotě. Je hygroskopický a snadno deliquesced po absorpci vody. Teplota varu: 500 °C (vakuum); teplota tání: 400 °C; rozpustný ve vodě a nižších alkoholech, amoniak, nerozpustný v etheru, benzenu, uhlovodících; relativní hustota (voda = 1): 1.,07; Borohydrid sodný se obvykle používá jako redukční činidlo při syntéze anorganické a organické syntézy. Borohydrid sodný má silnou selektivní redukci, schopnost selektivně redukovat karbonylovou skupinu je na hydroxylovou skupinu bez reakce s dvojnou vazbou uhlíku a trojnou vazbou. Malé množství borohydridu sodného může obnovit nitril na aldehyd, přičemž přebytečné množství se sníží na Amin.

historie

borohydrid Sodný je objeven H. C. Brown a jeho šéf Schlesinger v roce 1942 na Univerzitě v Chicagu našel., V té době je cílem studovat vlastnost komplexů oxidu uhelnatého a boranu, ale zjistili redukční schopnost boranu na organické karbonylové sloučenině. Nicméně, vzhledem k tomu boranu jsou vzácné látky, v té době, takže to nezpůsobilo dostatečnou pozornost organických chemiků. Vývoj boranu chemie měla poděkovat, že do druhé Světové Války, kdy AMERICKÉ Ministerstvo Obrany potřeboval najít těkavé sloučeniny uranu s molekulovou hmotností jako malé, jak je to možné pro obohacení štěpného materiálu uranu 235. Uran borohydrid u (BH4) 4 splňuje tento požadavek docela dobře., Syntéza této sloučeniny vyžaduje použití hydridu lithného. Dodávka hydridu lithného je však poměrně omezená, takže jako surovina se používá levnější hydrid sodný a v tomto procesu byl znovu objeven borohydrid sodný. Později, z důvodu vyřešení technického problému na zpracování hexafluorid uranu, Ministerstvo obrany vzdal plán na obohacování uranu-235 prostřednictvím uranu borohydride, a Brown se výzkum přesouvá na to, jak usnadnit přípravu borohydrid sodný., Společnost Army Signal Corps se zajímá o schopnost rozsáhlé výroby vodíku in situ této sloučeniny. Pod jejich financování, související industrializace byl výzkum proveden, což vede k pozdější průmyslové postup tvorby borohydrid sodný postup: 4NaH + B (OCH3) 3 → NaBH4 + 3NaOCH3 s dvěma pevný produkt. Získejte čistý borohydrid sodný s rekrystalizací éterického rozpouštědla.
výše uvedené informace jsou editovány chemickou knihou Dai Xiongfeng.

použití

borohydrid sodný (NaBH4) je univerzální redukční činidlo používané v řadě průmyslových procesů., Mezi hlavní aplikace patří organická a farmaceutická syntéza, čištění odpadních vod a bělení papíroviny. Borohydrid sodný hraje tak významnou roli v organické syntéze. Je to dobrý redukční činidlo, které má stabilní výkon a selektivní snížení., To může být použit jako redukční činidla na aldehydy, ketony a kyseliny, chloridy; také jako pěnidlo pro plastové materiály, hydrogenating agent tvorby dihydrostreptomycin, meziprodukt pro výrobu draslíku borohydride, surovin při syntéze boranu, stejně jako léčba agent z papírenského průmyslu a odpady obsahující rtuť vody.

borohydrid sodný poskytuje organickým chemikům velmi pohodlný a mírný prostředek pro snížení aldehydů a ketonů. Předtím lidé obvykle používají kov/alkohol přístup ke snížení karbonylové sloučeniny., Borohydrid sodný umožňuje redukci karbonylu aldehydů a ketonů za velmi mírných podmínek za vzniku primárních alkoholů a sekundárních alkoholů. Postup redukce je následující: nejprve rozpusťte substrát v rozpouštědle (typicky methanol nebo ethanol), poté ochlaďte ledovou lázní. Nakonec přidejte do směsi prášek borohydridu sodného, dokud není reakce dokončena. Reakční proces může být sledován chromatografií tenké vrstvy. Pokud rozpouštědlo není alkohol, musíme spolu s reakcí dodatečně dodat methanol nebo ethanol., Borohydrid sodný je redukční činidlo se střední pevností a vykazuje tak dobrou chemickou selektivitu. Snižuje pouze aktivní aldehyd a keton karbonylovou skupinu a nereaguje s esterem, amidem.,iontové reakce

redukční činidlo

borohydrid Sodný je relativně mírné redukční činidlo., Má dobrou účinnost při snižování aldehydů a ketonů. Mezi běžně používaná rozpouštědla patří alkohol, tetrahydrofuran, DMF a voda. Obecně nesnižuje esterovou skupinu, karboxylovou skupinu a amid. Při kombinaci s vhodným rozpouštědlem nebo katalyzovaným kyselinou Lewisovou při vysoké teplotě však může být použita ke snížení slabé karbonylové skupiny, jako je ester.
snižuje aldehydy, ketony mírně a vysoce efektivně. Základní operace: Použití methanolu nebo ethanolu jako rozpouštědla, aldehyd, keton karbonylová sloučenina, směsi s borohydrid sodný s kvalitou 1: 1 je dostačující., Postupný způsob ohřevu lze použít pro ohřev, například začít s 50 stupni a provést refluxní reakci po dostatečné době, jako je 1 hodina; současně použijte TLC ke sledování pokroku. Reakce je obecně velmi důkladná. Obecně platí, že pokud je množství rozpouštědla reakce může vyhnout výskytu bílé lepkavé pasty po dokončení reakce, to je v pořádku. Během reakce není nutné udržovat přísně suché; existovaly i případy, kdy byla voda použita jako rozpouštědlo., Například, pro snížení formyl kyselina benzoová, kde formyl (formaldehyd) je snížena, nejprve neutralizovat karboxylové skupiny s roztokem hydroxidu sodného, a pak provádět reakci ve vodě k úspěchu snížit formyl skupiny.

borohydrid Sodný může rychle rozkládat k uvolnění vodíku v kyselém prostředí, takže to nemůže reagovat v kyselém prostředí, ale může být použit za alkalických podmínek. Borohydrid sodný se rychle rozkládá, aby uvolnil vodíkový plyn při kontaktu s kyselinou, takže nemůže snížit kyselinu samotnou a měl by být použit v kombinaci s jódem., Nejprve ji reagujte karboxylovou kyselinou a přidejte jód, jakmile se bublina zastaví, pokračujte v uvolňování plynu. Poté přidejte ester kyseliny borité rozložený hydrochloridem, abyste získali alkohol. Poznámka: reakce by měla být udržována v suchém THF a THF musí být nejprve refluxem se sodíkem,dokud se benzofenon před použitím nezmění! V opačném případě se během reakce mezi karboxylovou kyselinou a borohydridem sodným objeví namísto čiré kapaliny.
Použít borohydrid sodný a bezvodý chlorid zinečnatý (sušené přes 200 stupňů), aby reagovat v bezvodém THF po dobu 3 hodin k výrobě zinku borohydride., Tato směs roztoku nemusí být izolována a čištěna, než bude jako borohydrid zinku. Při použití k obnovení karboxylové kyseliny nebo esteru v THF při refluxní teplotě je výtěžek dobrý, ale mohou být ovlivněny některé dvojité vazby. Například snížení kyseliny cinnamové bude mít za následek zlomek produktu s dvojnou vazbou.

Toxicity

Kontakt s borohydrid sodný způsobí bolest v krku, kašel, tachypnoe, bolest hlavy, bolest břicha, průjem, závratě, překrvení spojivek a bolest. Při aplikaci bychom měli zabránit prachu, zvýšit ventilaci nebo nosit ochranné masky., Dávejte pozor na ochranu očí, noste zavřené ochranné brýle a nejezte, nepijte a nekuřte v práci. Rychle opustit scénu po otravě, vzít semi-vleže odpočinout, nadýchat se čerstvého vzduchu, vypláchněte oči velkým množstvím vody, svlékli kontaminovaný oděv a opláchněte tělo; Když se dostane do trávicího traktu, okamžitě opláchněte měsíc, pít hodně vody, vyvolat zvracení a okamžitě jít do nemocnice k ošetření. Používejte ochranné masky filtr, když dojde k úniku vyčistit únik.,

Výrobní metody

borohydrid Sodný kyselina boritá ester metoda: Nalijte kyselinu boritou a odpovídající množství methanolu destilací konvice, pomalu se zahřívá na teplotu 54 °C pro celkové reflux 2 h. Pak sbírat azeotropní kapalným methyl boritanu a v roztoku methanolu. Po ošetření azeotropní kapaliny kyselinou sírovou může použití jemné destilace přinést relativní čistý produkt. Krmný vodík sodný získaný reakcí mezi vodíkovým plynem a sodíkem do kondenzační reakční nádrže. Zahřejte za míchání na asi 220 °C a poté začněte přidávat ester kyseliny borité., Zastavení vytápění, jakmile teplota dosáhne 260 °C, Uchovávejte krmivo teplotě 280 °C, pokračujte v míchání po přidání kyseliny borité ester zajistit důkladné reakce. Po dokončení reakce ochlaďte teplotu pod 100 °C, odstředěte, abyste získali peletu kondenzačního produktu. Přidat odpovídající množství vody k hydrolýze reaktoru a pomalu přenos filtru na pelety do hydrolyzační reaktor, udržovat teplotu nižší než 50 °C, zahřejte na 80 °C, po dokončení přidávání filtr na pelety., Odstřeďujte a oddělte, přeneste roztok hydrolýzy do stratifikační nádoby, aby zůstal po dobu 1 hodiny pro automatické vrstvení. Roztok hydrolýzy ve spodní vrstvě odpovídá borohydridu sodného. Reakce vzorec, jak je uvedeno níže:

H3BO3+3CH3OH→B(OCH3)3+3H2O
2Na+H2→2NaH
4NaH+B(OCH3)3→NaBH4+3CH3ONa

Chemické Vlastnosti

borohydrid Sodný je bílý prášek bez zápachu, nebo pelety. Používá se k bělení dřevní buničiny, jako foukací činidlo pro plasty a jako redukční činidlo pro aldehydy a ketony.

fyzikální vlastnosti

bílé krychlové krystaly; hygroskopické; hustota 1.,07 g/cm3; rozkládá se pomalu na asi 400°C ve vakuu nebo ve vlhkém vzduchu; snadno rozpustný ve vodě, rozkládající se a vyvíjející se vodík; také rozpustný v alkoholy, kapalný amoniak, aminy a pyridinu.

použití

Borohydrid sodný se používá jako činidlo při redukci aminokyselin a jejich derivátů. Používá se také při katalýze dehydrogenace amoniaku borane.
redukční činidlo pro aldehydy, ketony a Schiff báze v nevodných rozpouštědlech. Také snižuje kyseliny, estery, chloridy kyseliny, disulfidy, nitrily, anorganické anionty., Dále se používá k výrobě diboranu, jako pěnivého činidla, jako čističe Stop aldehydu, ketonů a peroxidů v organických chemikáliích.
Nanokrystalické superlattices v zlato koloidní roztok byl připraven ligand-indukční použití AuCl3 snižuje s borohydrid sodný.1 Nucleophilic přidáním vodíkových iontů z borohydrid sodný je levný alternativní metoda pro Baylis-Hillmanova reakce na formy -α-methylcinnamic kyselin.,

Příprava

borohydrid Sodný je připraven reagovat hydrid sodný s trimethyl boritanu na asi 250°C: 4 Ne + B(OCH3)3 → NaBH3 + 3NaOCH3
Také, borohydrid sodný mohou být vyrobeny tím, že projde diborane, B2H6, pomocí roztoku hydroxidu sodného methylate, NaOCH3 , v methanolu: 2B2H6 + 3NaOCH3→ 3NaBH3 + B(OCH3)3
Alternativně, diborane mohou být předány prostřednictvím roztoku hydroxidu sodného tetramethoxyborohydride při nízkých teplotách: 3 NaB(OCH3)3 + 2B2H6 → 3NaBH3 + 4B(OCH3)3.

výrobní metody

bisulfát sodný je vedlejším produktem výroby síranu sodného., Jeden proces zahrnuje reakci kyseliny sírové s dusičnan sodný při vysoké teplotě se tvoří kyselina dusičná a hydroxid hydrogensíran sodný: NaNO3 + H2SO3 → NaHSO4 + HNO3(g)
Ve výše uvedené reakce, kyselina dusičná, kyselina se získá jako pára. Je vyčištěn ze systému a shromážděn ve vodě, aby se získal roztok kyseliny dusičné s požadovanou koncentrací. Bisulfát sodný je oddělen frakční krystalizací.

obecný popis

borohydrid sodný je bílý až šedavý krystalický prášek. Borohydrid sodný se rozkládá vodou za vzniku hydroxidu sodného, korozivního materiálu a vodíku, hořlavého plynu., Teplo této reakce může stačit k zapálení vodíku. Samotný materiál se snadno zapálí a po vznícení silně hoří. Borohydrid sodný se používá k výrobě jiných chemikálií, zpracování odpadních vod a pro mnoho dalších použití.

Air & vodní reakce

hydrolýza vytváří dostatek tepla pro zapálení sousedního hořlavého materiálu . Rozpouští se ve vodě s uvolněním tepla, může se pářit a rozstřikovat. Roztok je základní (alkalický). Reakce vody s borohydridem uvolňuje hořlavý vodíkový plyn. Borohydrid sodný hoří ve vzduchu .,

profil reaktivity

borohydrid sodný je silné redukční činidlo. Chemická základna. Absorbuje vlhkost snadno tvořící žíravý roztok. který napadá hliník a zinek. Násilná polymerace acetaldehydu je výsledkem reakcí acetaldehydu s alkalickými materiály, jako je hydroxid sodný. Oxid vápenatý nebo hydroxid sodný reagují s oxidem fosforečným extrémně násilně, když jsou iniciovány lokálním ohřevem . Použití hydroxidu draselného k sušení nečistého tetrahydrofuranu, který obsahuje peroxidy, může být nebezpečné. V minulosti došlo k explozím., Hydroxid sodný se chová podobně jako hydroxid draselný . K vznícení dochází, pokud není směs hydridu a kyseliny sírové ochlazena. Kontakt glycerolu a Borohydridu sodného vede k vznícení, jiné glykoly a methanol jsou exotermické, ale nezapalují se.

Hazard

reaguje s vodou na vývoj vodíku a hydroxidu sodného. Hořlavé, nebezpečné nebezpečí požáru.Uchovávejte mimo kontakt s vlhkostí.

zdravotní riziko

je mírně korozivní pro pokožku. Perorální podání nebointravenózní podání pevné látky nebo jejího roztoku vyvolalo vysokou toxicitu u zvířat.,Požití dávky 160 mg/kg bylo letální torats (NIOSH 1986).

nebezpečí požáru

chování v ohni: rozkládá se a vytváří vysoce hořlavý vodíkový plyn.

bezpečnostní profil

jed požitím a intraperitoneálními cestami. Silná zásada. Silné oko, kůže a sliznice dráždivé. Vznítí se ve vzduchu nad 288 ‚ C, když je vystaven jiskře. Potenciálně výbušná reakce s chloridem hlinitým + bis (2-methoxyethyl) etherem. Reaguje s ruthenovými solemi za vzniku pevného produktu, který exploduje při dotyku nebo při kontaktu s vodou., Reaguje na podobě nebezpečně výbušný vodíkový plyn při styku s alkalickými kovy, vody a dalších protická rozpouštědla (např. methanol, ethanol, ethylenglykol, fenol), chlorid hlinitý + bis(2methoxyethy1)ether. Prudce reaguje s bezvodými kyselinami (např. sírovou, fosforečnou, fluorofosforečnou) za vzniku diboranu. Násilná exotermická reakce s dimethylformamidem způsobila průmyslové výbuchy. Směsi s kyselinou sírovou se mohou vznítit., Neslučitelné s palladium, diborane + bis(2-methoxyethylen) ether, polyglykolech, dimetylacetamid, oxidační činidla, kovové soli, jemně dělené kovové sraženiny kobaltu, niklu, mědi, železa, a možná i jiné kovy. Vydává hořlavé páry při kontaktu s kyselými výpary. Materiály citlivé na polymeraci za alkalických podmínek, jako je akrylonitril, mohou polymerizovat při kontaktu s borohydridem sodným. Vyhněte se skladování ve skleněných nádobách. Při zahřátí na rozklad vydává toxické výpary NanO. Viz také hydridy, sloučeniny boru a sloučeniny sodíku.,

Metody Čištění

Po přidání NaBH4 (10g) na čerstvě destilované diglyme (120mL) v suchém tři hrdlem baňka opatřena míchadlem, dusíku na vstupu a výstupu, směs se míchá po dobu 30 minut na 50o až téměř vše nerozpustí. Míchání se zastaví a poté, co se pevná látka usadí, je supernatantní kapalina nucena pod tlakem N2 přes slinutý skleněný filtr do suché baňky. Roztok se pomalu ochladí na 0o a poté se dekantuje z bílých jehel, které se oddělí. Krystaly se suší evakuací po dobu 4 hodin, aby se dal bezvodý NaBH4., Případně po filtraci na 50o roztok se zahřeje na 80 ° za 2 hodiny dát bílé sraženiny podstatně bezvodý NaBH4, které se shromažďují na slinuté sklo filtr podle N2, pak evakuováni na 60o za 2 hodiny . NaBH4 byl také krystalizací z izopropylaminová rozpuštěním v rozpouštědle na reflux, chlazení, filtrování a umožňuje řešení stojí ve filtru baňku připojenou na Suchý led/aceton past. Poté, co většina rozpouštědla přešla do studené pasti, krystaly se odstraní kleštěmi, promyjí se suchým diethyletherem a suší se pod vakuem., Poněkud méně čisté krystaly byly získány rychleji pomocí extrakce Soxhlet s malým množstvím rozpouštědla a extrakcí asi 8 hodin. Krystaly, které se tvoří v baňce, se odfiltrují, poté se promyjí a suší jako dříve. Mezi další rozpouštědla používaná pro krystalizaci patří voda a kapalný amoniak.

likvidace odpadu

může být zničena několika způsoby. Onemethod je následující (Aldrich 1995). Thesolid nebo jeho roztok se rozpustí nebo zředívelký objem vody. Zředěná kyselina octová oraceton se pak pomalu přidává do tohoto roztokuv dobře větraném prostoru., Vodík generovanýz rozkladu borohydridu by mělbýt pečlivě odvzdušněn. PH se upraví na 1. Roztok se pak nechá státněkolik hodin. Poté se neutralizuje na 7 aroztok se pak odpaří do sucha.Zbytek je pak pohřben na skládce schválené pro likvidaci nebezpečných odpadů.Borohydrid sodný může být zničen vlaboratoř alternativními metodami uvedenými pro jiné hydridy.