natriumborhydrid Kemiske Egenskaber,Anvendelser,Produktion

beskrivelse

natriumborhydrid er et uorganisk stof, der er vist som et hvidt til off-white fine, krystallinsk pulver eller klump. Hurtig reaktion med methanol vil producere hydrogen ved stuetemperatur. Det er hygroskopisk og let Deli .uesced på absorberende vand. Kogepunkt: 500 C C (vakuum); smeltepunkt: 400 and C; opløseligt i vand og lavere alkoholer, ammoniak, uopløseligt i ether, ben ,en, kulbrinter; relativ massefylde (vand = 1): 1.,07; natriumborhydrid bruges normalt som reduktionsmiddel i syntese af uorganisk og organisk syntese. Natriumborhydrid har en stærk selektiv reduktion, at være i stand til selektivt at reducere en carbonyl-gruppen er en hydroxyl gruppe uden at reagere med carbon-carbon-dobbeltbinding, og tredobbelt binding reaktion. En lille mængde natriumborhydrid kan genoprette nitrilen til aldehydet, hvor overskydende mængde reduceres til aminen.

historie

natriumborhydrid er opdaget af H. C. Brown og hans chef Schlesinger i 1942 på University of Chicago fundet., På det tidspunkt er formålet at studere egenskaben af kulilte og borankomplekser, men de fandt borans reducerende evne på organisk carbonylforbindelse. På grund af at Boran er sjældne stoffer på det tidspunkt, så det forårsagede ikke tilstrækkelig opmærksomhed hos organiske kemikere. Udvikling af borane kemi skal takke for at den anden Verdenskrig, da det AMERIKANSKE forsvarsministerium havde brug for at finde et flygtigt uran forbindelser med molekylvægt så lille som muligt for at berige fissilt materiale (uran-235. Uranborhydrid U (BH4) 4 opfylder dette krav ganske godt., Syntesen af denne forbindelse kræver anvendelse af lithiumhydrid. Tilførslen af lithiumhydrid er dog ret begrænset, så det billigere natriumhydrid anvendes som råmateriale, og natriumborhydrid blev genopdaget i processen. Senere, på grund af løsning af tekniske spørgsmål om behandling af uranhexafluorid, forsvarsministeriet opgav planen for at berige uran-235 gennem uran borohydride, og Brown ‘ s forskning skifter til, hvordan man kan lette udarbejdelse af natriumborhydrid., Army Signal Corps Company er interesseret i evnen til storskala in situ hydrogenproduktion af denne forbindelse. Under deres finansiering blev der udført relateret industrialiseringsforskning, hvilket resulterede i den senere industrielle procedure til fremstilling af natriumborhydridproces: 4NaH + B (OCH3) 3.NaBH4 + 3NaOCH3 med de to faste produkter. Opnå ren natriumborhydrid med æterisk opløsningsmiddel omkrystallisation.

ovenstående oplysninger er redigeret af Chemicalbook af Dai .iongfeng.

bruger

natriumborhydrid (NaBH4) er et alsidigt reduktionsmiddel, der anvendes i en række industrielle processer., Større anvendelser omfatter organisk og farmaceutisk syntese, spildevandsrensning, og papirmasse blegning. Natriumborhydrid spiller en så vigtig rolle i organisk syntese. Det er et godt reduktionsmiddel, der har stabil ydeevne og selektiv reduktion., Det kan bruges som reduktionsmidler af aldehyder, ketoner og syrechlorider; også som skummiddel til plastmaterialer, hydrogeneringsmiddel til fremstilling af dihydrostreptomycin, mellemprodukt til fremstilling af kaliumborhydrid, råmaterialer til syntese af Boran samt behandlingsmiddelindustrien og kviksølvholdigt spildevand.
natriumborhydrid giver organiske kemikere et meget bekvemt og mildt middel til reduktion af aldehyder og ketoner. Før dette bruger folk normalt metal / alkohol tilgang til at reducere carbonylforbindelse., Natriumborhydrid muliggør reduktion af carbonyl af aldehyder og ketoner under meget milde betingelser for at producere primære alkoholer og sekundære alkoholer. Reduktionsproceduren er som nedenfor: opløs først substratet i et opløsningsmiddel (typisk methanol eller ethanol), afkøles derefter med et isbad. Tilsæt til sidst natriumborhydridpulver til blandingen, indtil reaktionen er afsluttet. Reaktionsprocessen kan overvåges ved tyndtlagskromatografi. Hvis opløsningsmidlet ikke er en alkohol, skal vi desuden levere methanol eller ethanol sammen med reaktionen., Natriumborhydrid er et reduktionsmiddel med medium styrke og udviser således god kemisk selektivitet. Det reducerer kun aktiv aldehyd og keton carbonylgruppe og reagerer ikke med esteren, amidet.,ion reaktion

reduktionsmiddel

natriumborhydrid er relativt mild reduktionsmiddel., Det har en god effekt på at reducere aldehyder og ketoner. Dens almindeligt anvendte opløsningsmidler omfatter alkohol, tetrahydrofuran, DMF og vand. Det reducerer generelt ikke en estergruppe, en Carbo .ylgruppe og amid. Men når det kombineres med passende opløsningsmiddel eller katalyseret af Le .is syre i høj temperatur, kan det anvendes til at reducere svag carbonylgruppe, såsom ester.

det reducerer aldehyder, ketoner mildt og højt effektivt. Grundlæggende operationer: brug methanol eller ethanol som opløsningsmiddel, aldehyd, ketoncarbonylforbindelse blandet med natriumborhydrid med kvalitet 1: 1 er tilstrækkelig., Trinvis opvarmningsmetode kan anvendes anvendt til opvarmning, for eksempel starte med 50 grader, og udfør tilbagesvalingsreaktionen efter en tilstrækkelig tid, såsom 1 time; brug samtidig TLC til at overvåge fremskridtene. Reaktionen er generelt meget grundig. Generelt, så længe mængden af opløsningsmiddel reaktionen kan undgå forekomsten af en hvid klæbrig pasta efter fuldstændig reaktion, er det fint. Det er ikke nødvendigt at holde strengt tørt under reaktionen; der var endda tilfælde, hvor vand blev brugt som opløsningsmiddel., For eksempel, for reduktion af formyl benzoesyre, hvor formyl (formaldehyd) er reduceret, første neutralisere carboxylgrupper gruppe med natrium-hydroxid, og derefter udføre reaktion i vand til succes reducere formyl-gruppen.
natriumborhydrid kan hurtigt nedbrydes for at frigive hydrogengas under sure forhold, så det ikke kan reagere under sure forhold, men kan anvendes under alkaliske forhold. Natriumborhydrid nedbrydes hurtigt for at frigive brintgas, når det kommer i kontakt med syre, så det ikke kan reducere syren alene og bør anvendes i kombination med jod., Først reagerer det med en Carbo .ylsyre og tilsæt jod, når boblen stopper, fortsæt med at frigive gas. Derefter tilsættes borsyreester dekomponeret af hydrochlorid for at få alkohol. Bemærk: reaktionen skal holdes i tør THF, og THF skal være første tilbagesvaling med natrium indtil til ben !ophenon få blå før brug! Ellers vil creaming, i stedet for klar væske, forekomme under reaktionen mellem Carbo .ylsyre og natriumborhydrid i.
Brug natriumborhydridet og vandfrit .inkchlorid (tørret over 200 grader) til at reagere i vandfrit THF i 3 timer for at fremstille et .inkborhydrid., Denne opløsningsblanding behøver ikke isoleres og renses, før den er som .inkborhydrid. Når det bruges til at genoprette Carbo .ylsyren eller ester I THF under tilbagesvalingstemperatur, er udbyttet godt, men der kan være nogle dobbeltbindinger påvirket. For eksempel vil reduktion af kanelsyre resultere i en brøkdel af dobbeltbindingsreduceret produkt.

Toksicitet

Kontakt med natriumborhydrid vil forårsage ondt i halsen, hoste, tachypnea, hovedpine, mavesmerter, diarré, svimmelhed, konjunktival hyperemia, og smerte. Når anvende det, bør vi forhindre støv, øge ventilation eller bære beskyttende masker., Vær opmærksom på beskyttelse af øjnene, Brug beskyttelsesbriller lukket, og spis ikke, drik og ryg på arbejdet. Hurtigt forlade scenen efter forgiftning, tage semi-liggende hvile, indånde frisk luft, skyl øjnene med rigeligt vand, strippet af forurenet tøj og skyl kroppen; Hvis den træder i fordøjelseskanalen, skal du straks skylle den måned, drikke masser af vand for at fremkalde opkastning og straks gå til hospital til behandling. Brug beskyttelsesmasker filter, når der opstår lækage for at rydde op i lækagen.,

produktionsmetoder

natriumborhydrid borsyre ester metode: Hæld borsyre og passende mængde methanol til destillation, elkedel, langsomt opvarmet til 54 °C for alt refluks 2h. Derefter indsamle azeotrop væske af methyl borat og methanol løsning. Efter behandling af A .eotrop væske med svovlsyre kan ved hjælp af fin destillation give relativ rent produkt. Før natriumhydrogen opnået med reaktion mellem hydrogengas og natrium ind i kondensationsreaktionsbeholderen. 220 C C og derefter begynde at tilføje borsyre ester., Stop opvarmning, når temperaturen når 260.C; Hold fødetemperaturen under 280. C, fortsæt omrøringen efter tilsætning af borsyreester for at sikre den grundige reaktion. Efter afslutningen af reaktionen afkøles temperaturen under 100.C, centrifugeres for at opnå en kondensationsproduktpellet. Tilsæt en passende mængde vand til hydrolysereaktoren og overfør langsomt filterpellet til hydrolysereaktoren, hold temperaturen lavere end 50.C, opvarm til 80. C efter fuldstændig tilsætning af filterpellet., Centrifuge og separat, overfør hydrolyseopløsningen til stratifikationsbeholder for at holde stille i 1 time til automatisk lagdeling. Hydrolyseopløsningen i det nedre lag svarer til natriumborhydrid. Reaktionen formlen er som følger:
H3BO3+3CH3OH→B(OCH3)3+3H2O
2Na+H2→2NaH
4NaH+B(OCH3)3→NaBH4+3CH3ONa

Kemiske Egenskaber

natriumborhydrid er et hvidt, lugtfrit pulver eller piller. Det bruges til blegning af træmasse, som et blæsemiddel til plast og som et reduktionsmiddel til aldehyder og ketoner.

fysiske egenskaber

hvide kubiske krystaller; hygroskopisk; densitet 1.,07 g / cm3; nedbrydes langsomt ved omkring 400 C C i vakuum eller i fugtig luft; opløselig i vand, dekomponerende og udviklende hydrogen; også opløselig i alkoholer, flydende ammoniak, aminer og pyridin.

bruger

natriumborhydrid anvendes som reagens til reduktion af aminosyrer og deres derivater. Anvendes også til katalyse af ammoniak Boran dehydrogenering.
reduktionsmiddel til aldehyder, ketoner og Schiff baser i Nona .ueous solvents. Reducerer også syrer, estere, syrechlorider, disulfider, nitriler, uorganiske anioner., Yderligere anvendes til at generere diboran, som skummiddel, som scavenger for spor af aldehyd, ketoner og pero .ider i organiske kemikalier.
Nanokrystallinske superlattices i guldkolloidopløsning er blevet fremstillet ved ligandinduktion under anvendelse af AuCl3 reduceret med natriumborhydrid.1 nukleofil tilsætning af hydridion fra natriumborhydrid er en billig alternativ metode til Baylis-Hillman-reaktionen til form-methyl-methylcinnaminsyrer.,

Forberedelse

natriumborhydrid er forberedt ved at reagere natrium-hydrid med trimethyl borat på omkring 250°C: 4 NaH + B(OCH3)3 → NaBH3 + 3NaOCH3
Også, natriumborhydrid kan gøres ved at overføre diboran [punkt, B2H6, gennem en løsning af natriummethylat, NaOCH3 , i methanol: 2B2H6 + 3NaOCH3→ 3NaBH3 + B(OCH3)3
Alternativt, diboran [punkt kan være passeret gennem en opløsning af natrium-tetramethoxyborohydride ved lave temperaturer: 3 NaB(OCH3)3 + 2B2H6 → 3NaBH3 + 4B(OCH3)3.

produktionsmetoder

natriumbisulfat er et biprodukt fra natriumsulfatfremstilling., En proces involverer reaktion af svovlsyre med natriumnitrat ved høj temperatur for at danne salpetersyre og natriumbisulfat: NaNO3 + H2SO3 na NaHSO4 + HNO3(g)
i den ovennævnte reaktion opnås salpetersyre som damp. Det renses fra systemet og opsamles i vand for at opnå salpetersyreopløsning med ønsket koncentration. Natriumbisulfat adskilles ved fraktioneret krystallisation.

generel beskrivelse

natriumborhydrid er et hvidt til gråligt krystallinsk pulver. Natriumborhydrid nedbrydes af vand til dannelse af natriumhydro .id, et ætsende materiale og hydrogen, en brandfarlig gas., Varmen fra denne reaktion kan være tilstrækkelig til at antænde brintet. Selve materialet er let antændt og brænder kraftigt, når det er antændt. Natriumborhydrid bruges til at fremstille andre kemikalier, behandle spildevand og til mange andre anvendelser.

luft & Vandreaktioner

hydrolyse genererer tilstrækkelig varme til at antænde tilstødende brændbart materiale . Opløses i vand med frigørelse af varme, kan damp og sprøjt. Opløsning er basisk (alkalisk). Reaktion af vand med borhydridet frigiver brandfarlig brintgas. Natriumborhydrid brænder i luft .,

Reaktivitetsprofil

natriumborhydrid er et kraftigt reduktionsmiddel. En kemisk base. Absorberer fugt let danner kaustisk opløsning. som angriber aluminium oginink. En voldsom polymerisering af acetaldehyd er resultatet af reaktionerne af acetaldehyd med alkaliske materialer, såsom natriumhydro .id. Calciumo .id eller natriumhydro .id reagerer med fosforpentao .id ekstremt voldsomt, når det initieres ved lokal opvarmning . Brug af kaliumhydro .id til tørring af uren tetrahydrofuran, der indeholder pero .ider, kan være farligt. Eksplosioner har fundet sted i fortiden., Natriumhydroxid opfører sig på samme måde som kaliumhydroxid . Antændelse opstår, hvis en blanding af hydrid og svovlsyre ikke afkøles. Kontakt af glycerol og natriumborhydrid fører til antændelse, andre glycoler og methanol er eksoterme, men antændes ikke.

fare

reagerer med vand for at udvikle hydrogen ognatriumhydro .id. Brandfarlig, farlig brandrisiko.Opbevares ude af kontakt med fugt.

sundhedsfare

det er let ætsende for huden. Oralt indtag ellerintravenøs administration af det faste stof eller detsopløsning frembragte høj toksicitet hos dyr.,Indtagelse af en dosis på 160 mg / kg var dødelig torat (NIOSH 1986).

brandfare

opførsel i brand: nedbrydes og producerer meget brandfarlig brintgas.

sikkerhedsprofil

gift ved indtagelse og intraperitoneale veje. En stærk alkali. En stærk irritation af øjne, hud og slimhinder. Antændes i luft over 288 ‘ C, når de udsættes for gnist. Potentielt eksplosiv reaktion med aluminiumchlorid + bis (2-metho .yethyl) ether. Reagerer med rutheniumsalte til dannelse af et fast produkt, der eksploderer ved berøring eller ved kontakt med vand., Reagerer ved at danne farlig eksplosiv hydrogengas ved kontakt med alkali, vand og andre protic opløsningsmidler (fx, methanol, ethanol, ethylenglycol, phenol), aluminium chloride + bis(2methoxyethy1)ether. Reagerer voldsomt med vandfri syrer (f.svovlsyre, phosphorsyre, fluorfosfat) til dannelse af diboran. Voldsom eksoterm reaktion med dimethylformamid har forårsaget industrielle eksplosioner. Blandinger med svovlsyre kan antændes., Der er uforenelig med palladium, diboran [punkt + bis(2-methoxyethyl) ether, polyglycoler, dimethylacetamide, iltningsmidler, metalsalte, fint fordelt metallisk bundfald af kobolt, nikkel, kobber, jern, og eventuelt andre metaller. Udsender brandfarlige dampe ved kontakt med sure dampe. Materialer, der er følsomme over for polymerisation under alkaliske betingelser, såsom acrylonitril, kan polymerisere ved kontakt med natriumborhydrid. Undgå opbevaring i glasbeholdere. Når den opvarmes til nedbrydning, udsender den giftige dampe af NanO. Se også hydrider, borforbindelser og natriumforbindelser.,

Oprensning Metoder

Efter tilføjelse af NaBH4 (10g) til frisk destilleret diglyme (120 ml) i en tør tre-hals kolbe udstyret med en omrører, nitrogen ind-og udløb, blandingen omrøres i 30 minutter ved 50o, indtil næsten alle de faste er opløst. Omrøring stoppes, og efter at det faste stof er afgjort, tvinges supernatantvæsken under N2-tryk gennem et sintret glasfilter i en tør kolbe. Opløsningen afkøles langsomt til 0o og dekanteres derefter fra de hvide nåle, der adskilles. Krystallerne tørres ved at evakuere i 4 timer for at give vandfri NaBH4., Alternativt opvarmes opløsningen efter filtreringen ved 50o ved 80o i 2 timer for at give et hvidt bundfald af i det væsentlige vandfri NaBH4, som opsamles på et sintret glasfilter under N2, derefter evakueres ved 60o i 2 timer . NaBH4 er også blevet krystalliseret fra isopropylamin ved at opløse det i opløsningsmidlet ved tilbagesvaling, afkøling, filtrering og lade opløsningen stå i en filterkolbe forbundet til en tøris/acetonfælde. Efter at det meste af opløsningsmidlet er gået over i den kolde fælde, fjernes krystaller med tang, vaskes med tør diethylether og tørres under vakuum., Noget mindre rene krystaller blev opnået hurtigere ved anvendelse af So .hlet ekstraktion med kun en lille mængde opløsningsmiddel og ekstraktion i omkring 8 timer. De krystaller, der dannes i kolben, filtreres af, vaskes derefter og tørres som før. Andre opløsningsmidler, der anvendes til krystallisering, omfatter vand og flydende ammoniak.

bortskaffelse af affald

det kan destrueres på flere måder. Onemetode er som følger (Aldrich 1995). Denfast eller dens opløsning opløses eller fortyndes istort volumen vand. Fortyndet eddikesyre oraceton tilsættes derefter langsomt til denne opløsningi et godt ventileret område., Hydrogen genereretfra nedbrydning af borhydrid børudluftes omhyggeligt. PH-værdien justeres til 1. Opløsningen får derefter lov til at stå forflere timer. Den neutraliseres derefter til 7, ogopløsningen inddampes derefter til tørhed.Resten begraves derefter i en deponeringsite godkendt til bortskaffelse af farligt affald.Natriumborhydrid kan destrueres ilaboratorium ved hjælp af alternative metoder, der er nævnt for andre hydrider.