Sodium borohydride Kemiallisia Perusominaisuuksia,Käyttää,Tuotanto

kuvaus

Sodium borohydride on epäorgaaninen yhdiste näkyy valkoinen tai melkein valkoinen hienojakoinen kiteinen jauhe tai kiinteä. Nopea reaktio metanolin kanssa tuottaa vetyä huoneenlämmössä. Se on hygroskooppinen ja helposti hoikistuu imiessään vettä. Kiehumispiste: 500 °C (tyhjiössä); sulamispiste: 400 °C; liukenee veteen ja alempia alkoholeja, ammoniakkia, liukenematon eetteriin, bentseeni, hiilivedyt; suhteellinen tiheys (vesi = 1): 1.,07; Natriumborohydridiä käytetään yleensä pelkistävänä aineena epäorgaanisen ja orgaanisen synteesin synteesissä. Sodium borohydride on vahva valikoiva vähentäminen, mahdollisuus valikoivasti vähentää karbonyyli ryhmä on hydroksyyliryhmä reagoi ilman kanssa, hiili-hiili-kaksoissidos ja triple bond reaktio. Pieni määrä sodium borohydride voi palauttaa nitriili aldehydi ylimääräinen summa on vähennetty amiini.

historia

Sodium borohydride löysi H. C. Brown ja hänen pomo Schlesinger vuonna 1942 Chicagon Yliopiston löytynyt., Tuolloin tarkoituksena on tutkia kiinteistön hiilimonoksidin ja boraani komplekseja, mutta he löysivät vähentää kykyä boraani luonnonmukaista karbonyyli yhdiste. Koska boraani on kuitenkin tuohon aikaan harvinaista ainetta, se ei aiheuttanut riittävästi huomiota orgaanisille kemisteille. Kehitys boraani kemia pitäisi kiittää World War II, kun YHDYSVALTAIN puolustusministeriö piti löytää haihtuvien uraanin yhdisteitä, joiden molekyylipaino on niin pieni kuin mahdollista rikastuttaa halkeamiskelpoisten materiaalia, uraania 235. Uraaniborihydridi U (BH4) 4 täyttää tämän vaatimuksen varsin hyvin., Yhdisteen synteesi vaatii litiumhydridin käyttöä. Kuitenkin tarjonta litium-hydridiakut on melko rajallinen, joten halvempaa, natrium-hydridiakut käytetään raaka-aineena, ja sodium borohydride löydettiin uudelleen prosessissa. Myöhemmin, koska resoluutio on tekninen asia, käsittely uraaniheksafluoridin, puolustusministeriö luopui suunnitelmasta rikastaa uraani-235 kautta uraanin borohydride, ja Brownin tutkimus siirtyy, miten helpottaa valmistelua sodium borohydride., Army Signal Corps Company on kiinnostunut tämän yhdisteen suurikokoisen in situ-vedyn tuottamisen kyvystä. Niiden rahoitusta, jotka liittyvät teollistumisen tutkimus toteutettiin, jolloin myöhemmin teollisuuden menettely tehdä sodium borohydride prosessi: 4NaH + B (OCH3) 3 → NaBH4 + 3NaOCH3 kanssa kaksi kiinteää tuotetta. Saadaan puhdasta natriumborohydridiä eteerisellä liuottimella uudelleenkiteyttämällä.

yllä olevat tiedot on toimittanut Dai Xiongfengin Chemicalbook.

käyttö

Natriumborohydridi (NaBH4) on monipuolinen pelkistysaine, jota käytetään useissa teollisissa prosesseissa., Merkittäviä sovelluksia ovat orgaaniset ja farmaseuttiset synteesi, jäteveden käsittely ja paperimassan valkaisu. Natriumborohydridillä on niin merkittävä rooli orgaanisessa synteesissä. Se on hyvä pelkistäjä, jolla on vakaa suorituskyky ja valikoiva vähentäminen., Sitä voidaan käyttää vähentämään aineet aldehydit, ketonit ja happokloridit; myös vaahtoamista agentti muovit, hydrogenating agentti tehdä dihydrostreptomysiini, väli tekemään kaliumia borohydride, raaka-aineiden syntetisointi boraani, sekä hoito-aine paperiteollisuudessa ja elohopeaa sisältävät jätteet vettä.
Natriumborohydridi tarjoaa orgaanisille kemisteille erittäin kätevän ja lievän tavan vähentää aldehydejä ja ketoneja. Tätä ennen ihmiset yleensä käyttävät metalli/alkoholi lähestymistapaa karbonyyliyhdisteen vähentämiseksi., Natriumborohydridi mahdollistaa aldehydien ja ketonien karbonyylin pelkistämisen hyvin lievissä olosuhteissa primääristen alkoholien ja sekundaaristen alkoholien tuottamiseksi. Vähentäminen menettely on alla: Ensin liuottaa liimaa liuotin (yleensä metanoli tai etanoli), sitten viileä jäähauteeseen. Lisää lopuksi seokseen natriumborohydridijauhe, kunnes reaktio on valmis. Reaktioprosessia voidaan seurata ohutkerroskromatografialla. Jos liuotin ei ole alkoholi, meidän on lisäksi toimitettava metanolia tai etanolia reaktion mukana., Natriumborohydridi on pelkistävä aine, jonka lujuus on keskivahva ja jolla on siten hyvä kemiallinen selektiivisyys. Se pelkistää aktiivista aldehydiä ja ketonikarbonyyliryhmää eikä reagoi Esterin, amidin, kanssa.,ion reaktio

pelkistin

Sodium borohydride on suhteellisen lievä pelkistysaineena., Sillä on hyvä teho aldehydien ja ketonien vähentämisessä. Sen yleisesti käytettyjä liuottimia ovat alkoholi, tetrahydrofuraani, DMF ja vesi. Se ei yleensä pelkistä esteriryhmää, karboksyyliryhmää ja amidia. Kun sitä kuitenkin yhdistetään sopivaan liuottimeen tai katalysoidaan Lewis-hapolla korkeassa lämpötilassa, sitä voidaan käyttää heikon karbonyyliryhmän, kuten Esterin, vähentämiseen.
se vähentää aldehydejä, ketoneja lievästi ja tehokkaasti. Perustoiminnot: Käytä metanolia tai etanolia liuottimena, aldehydi, ketoni karbonyyli yhdiste sekoitetaan sodium borohydride laadukkaita 1: 1 on riittävä., Vaiheittain lämmitys menetelmää voidaan käyttää, soveltaa lämmitykseen, esimerkiksi, aloittaa 50 astetta, ja tehdä refluksi reaktion jälkeen riittävän pitkän ajan, kuten 1 tunti; samanaikaisesti käyttää TLC seurata edistymistä. Reaktio on yleensä hyvin perusteellinen. Yleensä niin kauan kuin liuottimen määrä reaktio voi välttää valkoisen tahnan esiintymisen täydellisen reaktion jälkeen, se on hienoa. Reaktion aikana ei tarvitse pitää tiukasti kuivana, vaan oli jopa tapauksia, joissa vettä käytettiin liuottimena., Esimerkiksi vähentäminen formyyli bentsoehappo, jossa formyyli (formaldehydi) on vähennetty, ensimmäinen neutraloida karboksyyliryhmän kanssa natriumhydroksidia, ja sitten suorittaa reaktio vedessä menestys vähentää formyyli-ryhmä.

Sodium borohydride voi nopeasti hajoavat vapauttaa vetykaasua happamissa olosuhteissa, joten se ei reagoi happamissa olosuhteissa, mutta sitä voidaan käyttää emäksisissä olosuhteissa. Sodium borohydride on nopeasti hajoaa vapauttaa vetykaasua, kun yhteyttä kanssa happoa, joten se ei voi vähentää happo yksin ja tulisi käyttää yhdessä jodia., Reagoi ensin karboksyylihapolla ja lisää jodi kuplan pysähdyttyä, jatka kaasun vapauttamista. Lisää sitten boorihappoesteriä, joka hajoaa hydrokloridilla saadakseen alkoholia. Huomautus: reaktio olisi säilytettävä kuivassa THF ja THF on ensin refluksi natrium saakka bentsofenoni saada sininen ennen käyttöä! Muuten creaming, sijaan kirkas neste, ilmestyy karboksyylihapon ja natriumborohydridin välisessä reaktiossa.
Käytä sodium borohydride ja vedetöntä sinkkikloridia (kuivattu yli 200 astetta) reagoida vedetön THF 3 tuntia tuottaa sinkkiä borohydride., Tätä liuosseosta ei tarvitse eristää ja puhdistaa ennen kuin se on sinkkiborihydridinä. Kun käytetään THF: n karboksyylihapon tai Esterin palauttamiseen refluksilämpötilassa, tuotto on hyvä, mutta siihen voi vaikuttaa joitakin kaksoissidoksia. Esimerkiksi cinnamihapon pelkistäminen johtaa murto-osaan kaksoissidoksen pelkistetystä tuotteesta.

Myrkyllisyys

Contact with sodium borohydride aiheuttaa kurkkukipu, yskä, takypnea, päänsärky, vatsakipu, ripuli, huimaus, sidekalvon hyperemia, ja kipu. Kun soveltaa sitä, meidän pitäisi estää pölyä, lisätä ilmanvaihtoa tai käyttää suojanaamareita., Kiinnitä huomiota silmien suojaamiseen, käytä suojalaseja kiinni, äläkä syö, juo ja tupakoi töissä. Nopeasti poistua paikalta sen jälkeen, kun myrkytys, ottaa semi-supine levätä, hengittää raitista ilmaa, huuhtele silmät runsaalla vedellä, riisutaan saastunut vaatetus ja huuhtele kehon, Jos se tulee osaksi ruoansulatuskanavan, huuhtele kuukausi, juoda paljon vettä, oksennuttaa ja heti mennä sairaalaan hoitoon. Käytä suojanaamioiden suodatinta, kun vuoto tapahtuu vuodon puhdistamiseksi.,

tuotantomenetelmien

Sodium borohydride boric acid ester menetelmä: Kaada boorihappoa ja sopiva määrä metanolia tislaamalla vedenkeitin, hitaasti lämmitetty 54 °C: ssa yhteensä refluksi 2h. Sitten kerätä azeotropic neste metyyli-boraatti ja metanoli ratkaisu. Kun atseotrooppinen neste on käsitelty rikkihapolla, hienotislauksella voidaan tuottaa suhteellisen puhdasta tuotetta. Natriumvety, joka saadaan vetykaasun ja natriumin välisellä reaktiolla kondensaatioreaktiosäiliöön. Kuumenna sekoittaen noin 220 °C: seen ja ala sitten lisätä boorihappoesteriä., Lopeta lämmitys, kun lämpötila on 260 °C; Pidä rehun lämpötila alle 280 °C, jatka sekoittamista boorihapon Esterin lisäämisen jälkeen perusteellisen reaktion varmistamiseksi. Reaktion päätyttyä jäähdytetään lämpötila alle 100 °C sentrifugoidaan kondensaatiotuotteen pelletin saamiseksi. Lisää sopiva määrä vettä hydrolyysi reaktorin ja hitaasti siirtää suodattimen pelletti osaksi hydrolyysi reaktori, pitää lämpötila alle 50 °C: ssa, lämpö 80 °C sen jälkeen, kun täydellinen lisäämällä suodattimen pelletti., Sentrifugoi ja erota, siirtää hydrolyysi ratkaisu kerrostuneisuus alus pitää vielä 1h automaattinen kerrospukeutuminen. Alakerroksen hydrolyysiliuos vastaa natriumborohydridiä. Reaktio kaava on kuten alla:

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

Kemialliset Ominaisuudet

Sodium Borohydride on valkoinen, hajuton jauhe tai pelletti. Sitä käytetään puumassan valkaisuun, muovien puhallusaineena sekä aldehydien ja ketonien pelkistäjänä.

fysikaaliset ominaisuudet

valkoiset kuutiokiteet; hygroskooppinen; tiheys 1.,07 g/cm3; hajoaa hitaasti 400°C tyhjiössä tai kosteassa ilmassa; liukenee veteen, hajoavasta ja kehittyvä vety; myös liukenee alkoholit, nestemäinen ammoniakki, amiinit ja pyridiini.

käyttää

Natriumborohydridiä reagenssina aminohappojen ja niiden johdannaisten pelkistämisessä. Käytetään myös ammoniakin boraanidehydrogenaation katalysoinnissa.
aldehydien, ketonien ja Schiff-emästen pelkistävä aine epävanhurskaissa liuottimissa. Myös pelkistää happoja, estereitä, happoklorideja, disulfideja, nitriilejä, epäorgaanisia anioneja., Käytetään edelleen diboraanin tuottamiseen vaahdotusaineena aldehydin, ketonien ja peroksidien jäämien etsintään orgaanisissa kemikaaleissa.
Nanokiteiset superlattices kultaa kolloidi ratkaisu on laatinut ligandi-induktio käyttäen AuCl3 vähentää sodium borohydride.1 Nukleofiiliset lisäksi hydride ion alkaen sodium borohydride on edullinen vaihtoehto menetelmä Baylis-Hillman reaktio muodossa-α-methylcinnamic happoja.,

Valmistelu

Sodium borohydride on valmistettu reagoi natrium-hydridiakut kanssa trimetyyli boraatti noin 250°C: 4 Ei + B(OCH3)3 → NaBH3 + 3NaOCH3
Myös, sodium borohydride voidaan tehdä ajamalla diborane, B2H6 kautta natrium methylate, NaOCH3 , metanoliin: 2B2H6 + 3NaOCH3→ 3NaBH3 + B(OCH3)3
Vaihtoehtoisesti, diborane voi olla läpi natrium tetramethoxyborohydride alhaisissa lämpötiloissa: 3 NaB(OCH3)3 + 2B2H6 → 3NaBH3 + 4 B(OCH3)3.

tuotantomenetelmät

Natriumbisulfaatti on natriumsulfaatin valmistuksen sivutuote., Yksi prosessiin kuuluu reagoida rikkihapon kanssa natriumnitraatti korkeassa lämpötilassa muodostaen typpihappoa ja natriumbisulfaatti: NaNO3 + H2SO3 → NaHSO4 + HNO3(g)
edellä reaktio, typpihappo on saatu höyry. Se puhdistetaan järjestelmästä ja kerätään veteen halutun pitoisuuden typpihappoliuoksen saamiseksi. Natriumbisulfaatti erotetaan jakeittain kiteytymällä.

yleiskuvaus

Natriumborohydridi on valkoinen tai harmahtava kiteinen jauhe. Natriumborohydridi hajoaa veden vaikutuksesta muodostaen natriumhydroksidia, syövyttävää ainetta, ja vetyä, syttyvää kaasua., Tämän reaktion lämpö voi riittää sytyttämään vedyn. Itse materiaali syttyy helposti ja palaa voimakkaasti kerran sytytettynä. Natriumborohydridiä käytetään muiden kemikaalien valmistukseen, jäteveden käsittelyyn ja moniin muihin käyttötarkoituksiin.

Ilman & Vesi Reaktioita

Hydrolyysi tuottaa riittävästi lämpöä sytyttääkseen vierekkäistä palavaa materiaalia . Liukenee veteen vapauttamalla lämpöä, voi höyryä ja roiskeita. Liuos on emäksinen (emäksinen). Veden reaktio borohydridin kanssa vapauttaa palavaa vetykaasua. Natriumborohydridi palaa ilmassa .,

Reaktiivisuusprofiili

Natriumborohydridi on tehokas pelkistäjä. Kemiallinen pohja. Imee kosteutta helposti muodostaen Kaustisen liuoksen. joka hyökkää alumiinia ja sinkkiä. Asetaldehydin raju polymeroituminen johtuu asetaldehydin reaktioista emäksisiin aineisiin, kuten natriumhydroksidiin. Kalsiumoksidi tai natriumhydroksidi reagoivat fosforipentaoksidin kanssa erittäin voimakkaasti, kun se aloitetaan paikallisella lämmityksellä . Kaliumhydroksidin käyttäminen epäpuhtaan tetrahydrofuraanin kuivaamiseen, joka sisältää peroksideja, voi olla vaarallista. Räjähdyksiä on tapahtunut aiemminkin., Natriumhydroksidi käyttäytyy samalla tavalla kuin kaliumhydroksidi . Syttyminen tapahtuu, jos hydridin ja rikkihapon seosta ei jäähdytetä. Glyserolin ja Natriumborohydridin kosketus johtaa syttymiseen, muut glykolit ja metanoli ovat eksotermisiä, mutta eivät syty.

Hazard

reagoi veden kanssa kehittääkseen vetyä ja dinatriumhydroksidia. Syttyvä, vaarallinen palovaara.Säilytä joutumatta kosketuksiin kosteuden kanssa.

terveysriski

se on lievästi ihoa syövyttävää. Oraalinen käyttö tai kiinteän tai itssoluution anto aiheutti eläimille suurta toksisuutta.,Nieltynä 160 mg/kg annos oli tappava toraatti (NIOSH 1986).

palovaara

käyttäytyminen tulipalossa: hajoaa ja tuottaa helposti syttyvää vetykaasua.

turvallisuusprofiili

myrkky nieltynä ja vatsakalvontakaisia reittejä pitkin. Vahva alkali. Vakava silmä, iho ja limakalvo ärsyttävät. Syttyy ilmassa yli 288 ’ C, kun altistuu Kipinälle. Mahdollisesti räjähtävä reaktio alumiinikloridi + bis (2-metoksietyyli) eetterin kanssa. Reagoi ruteniumsuolojen kanssa muodostaen kiinteän tuotteen, joka räjähtää kosketettaessa tai kosketettaessa vettä., Reagoi muodostaen vaarallisen räjähtävää vetykaasua kosketuksessa alkali -, vesi-ja muut protic liuottimia (esim. metanoli, etanoli, etyleeniglykoli, fenoli), alumiini, kloridi + bis(2methoxyethy1)eetteri. Reagoi voimakkaasti vedettömien happojen (esim. rikkihapon, fosforihapon, fluorifosforihapon) kanssa muodostaen diboraania. Väkivaltainen eksoterminen reaktio dimetyyliformamidin kanssa on aiheuttanut teollisuusräjähdyksiä. Rikkihapon seokset voivat syttyä palamaan., Yhteensopimaton palladium, diboraani + bis(2-metoksietyyli) eetteri, polyglykolit, dimetyyliasetamidi, hapettimet, metallisuolat, hienoksi jaettu metalli saostumia koboltti, nikkeli, kupari, rauta, ja mahdollisesti muut metallit. Päästää helposti syttyviä höyryjä joutuessaan kosketuksiin happohöyryjen kanssa. Emäksisissä olosuhteissa polymeroitumiselle herkät materiaalit, kuten akrylonitriili, voivat polymeroitua joutuessaan kosketuksiin natriumborohydridin kanssa. Vältä säilytystä lasiastioissa. Kun se kuumennetaan hajoamiseen, se lähettää myrkyllisiä höyryjä nanosta. KS.myös hydridit, BOORIYHDISTEET ja NATRIUMYHDISTEET.,

puhdistusmenetelmiä

lisäämisen Jälkeen NaBH4 (10g) juuri tislattu diglyme (120mL) kuivassa kolme-aukkoinen pullo varustettu sekoitin, typen sisäänmenon ja ulostulon, seosta sekoitettiin 30min klo 50o, kunnes lähes kaikki kiinteä aine on liuennut. Sekoittaminen lopetetaan, ja kun kiinteä aine on asettunut, supernatantti neste pakotetaan N2-paineessa sintratun lasisuodattimen läpi kuivapulloon. Liuos jäähdytetään hitaasti 0o: ksi, minkä jälkeen se dekantoidaan valkoisista neuloista, jotka erottuivat toisistaan. Kiteet kuivataan evakuoimalla 4 tuntia antaakseen vedetöntä NaBH4: ää., Vaihtoehtoisesti, kun suodatus 50o ratkaisu on lämmittää 80o varten 2tuntia antaa valkoinen sakka huomattavasti vedetön NaBH4, joka on kerätty sintrattu lasi-suodatin alla N2, sitten evakuoitiin klo 60o varten 2tuntia . NaBH4 on myös ollut kandeeratut alkaen isopropyyliamiini liuottamalla se liuotinta refluksi, jäähdytys, suodatus ja antaa liuoksen seistä suodatin pullo on yhdistetty Kuiva-ice/asetoni ansa. Kun suurin osa liuottimesta on kulunut yli kylmään ansa, kiteet poistetaan pihdeillä, pestään kuiva dietyylieetteriä ja kuivattu tyhjiössä., Hieman vähemmän puhtaita kiteitä saatiin nopeammin käyttämällä Soxhlet-uuttoa vain pienellä määrällä liuotinta ja uuttamalla noin 8 tuntia. Pulloon muodostuneet kiteet suodatetaan pois, pestään ja kuivataan entiseen tapaan. Muita kiteytymiseen käytettäviä liuottimia ovat vesi ja nestemäinen ammoniakki.

Jätehuolto

se voidaan tuhota monin tavoin. Onemethod on seuraava (Aldrich 1995). Thesolid tai sen liuos liuotetaan tai laimennetaan suuremmalla vesimäärällä. Laimennettu etikkahappo tai asetoni lisätään sitten hitaasti tähän liuokseen hyvin ilmastoidussa tilassa., Boorihydridin hajoamisesta syntyvä vety on poistettava huolellisesti. PH säädetään 1. Tämän jälkeen liuoksen annetaan seistä tuntikausia. Se neutraloidaan sitten 7: ään, ja liuos haihtuu kuiviin.Jäännös haudataan tämän jälkeen kaatopaikalle, joka on hyväksytty vaarallisten jätteiden hävittämistä varten.Natriumborohydridi voidaan hävittää kloratorioissa muilla hydrideille vaihtoehtoisilla menetelmillä.