nátrium-borohidrid kémiai tulajdonságok,felhasználás, gyártás
leírás
A nátrium-borohidrid egy szervetlen vegyület, amelyet fehér vagy törtfehér finom kristályos por vagy csomó mutat. A metanollal történő gyors reakció szobahőmérsékleten hidrogént termel. Higroszkópos és könnyen leválik a víz felszívódásakor. Forráspont: 500 °C (vákuum); olvadáspont: 400 °C; vízben és alacsonyabb alkoholokban oldódik, ammónia, éterben, benzolban, szénhidrogénekben oldhatatlan; relatív sűrűség (víz = 1): 1.,07; A nátrium-borohidridot általában redukálószerként használják szervetlen és szerves szintézis szintézisében. A nátrium-borohydride erős szelektív csökkentése, hogy képes szelektíven csökkenti a karbonil csoport egy hidroxil-csoport nélkül reagál a szén-szén kettős kötés, valamint hármas kötés reakció. Kis mennyiségű nátrium-borohidrid visszaállíthatja a nitrilt az aldehidre, ha a felesleges mennyiséget az aminra csökkentik.
történelem
A nátrium-borohidridet H. C. Brown és főnöke, Schlesinger fedezte fel 1942-ben a Chicagói Egyetemen., Abban az időben a cél a szén-monoxid és a borán komplexek tulajdonságainak tanulmányozása, de megtalálták a borán redukáló képességét a szerves karbonilvegyületen. Mivel azonban a borán akkoriban ritka anyagok, ezért nem okozott elegendő figyelmet a szerves vegyészeknek. A borán kémia fejlesztésének meg kell köszönnie a második világháborút, amikor az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának a lehető legkisebb molekulatömegű Illékony uránvegyületeket kellett találnia a hasadó anyag urán 235 gazdagításához. Urán borohydride U (BH4) 4 megfelel ennek a követelménynek elég jól., Ennek a vegyületnek a szintéziséhez lítium-hidrid használata szükséges. A lítium-hidrid mennyisége azonban meglehetősen korlátozott, így az olcsóbb nátrium-hidridet használják nyersanyagként, a nátrium-borohidridot pedig újra felfedezték a folyamat során. Később, mert a felbontás műszaki probléma-feldolgozás, urán-hexafluorid, a honvédelmi Minisztérium adta fel a tervét, gazdagító urán-235-urán keresztül borohydride, a Barna pedig a kutatási műszakban kell, hogy megkönnyítse a készítmény nátriumot tartalmaz borohydride., Army Signal Corps Company érdekli a képessége nagyszabású in situ hidrogén előállítására ezt a vegyületet. Finanszírozásuk alatt kapcsolódó iparosítási kutatást végeztek, ami a nátrium-borohidrid folyamat későbbi ipari eljárását eredményezte: 4nah + B (OCH3) 3 → NaBH4 + 3naoch3 a két szilárd termékkel. Tiszta nátrium-borohidridot kapjunk éteres oldószeres átkristályosítással.
a fenti információkat a Dai Xiongfeng kémiai könyve szerkeszti.
Uses
nátrium-borohidrid (NaBH4) egy sokoldalú redukálószer, amelyet számos ipari folyamatban használnak., A főbb alkalmazások közé tartozik a szerves és gyógyszerészeti szintézis, a szennyvízkezelés és a papírpép fehérítése. A nátrium-borohidrid ilyen jelentős szerepet játszik a szerves szintézisben. Ez egy jó redukálószer, amely stabil teljesítményt és szelektív csökkentés., Ez lehet használni, mint a redukálószerek az aldehidek, ketonok, valamint sav-klorid; úgy is, mint habzó ügynök műanyagok, hydrogenating ügynök, hogy dihydrostreptomycin, köztes, hogy a kálium borohydride, nyersanyagok szintetizáló borán, valamint a kezelés ügynök, papír ipar, valamint a higany-tartalmú szennyvíz.
a nátrium-borohidrid az aldehidek és a ketonok csökkentésének nagyon kényelmes és enyhe eszköze a szerves vegyészeknek. Ezt megelőzően az emberek általában fém / alkohol megközelítést alkalmaznak a karbonilvegyület csökkentésére., A nátrium-borohidrid lehetővé teszi az aldehidek és ketonok karbonilszintjének csökkentését nagyon enyhe körülmények között, hogy elsődleges alkoholokat és másodlagos alkoholokat termeljenek. A redukciós eljárás az alábbiak szerint történik: először oldjuk fel a hordozót oldószerben (jellemzően metanolban vagy etanolban), majd hűtsük le jégfürdővel. Végül adjunk hozzá nátrium-borohidrid port a keverékhez, amíg a reakció befejeződik. A reakciófolyamatot vékony réteg kromatográfiával lehet ellenőrizni. Ha az oldószer nem alkohol, akkor a reakcióval együtt metanolt vagy etanolt kell adnunk., A nátrium-borohidrid közepes szilárdságú redukálószer, így jó kémiai szelektivitást mutat. Csak csökkenti az aktív aldehid-és keton-karbonilcsoportot, és nem reagál az észterrel, az amiddal.,ion reakció
redukáló anyag
Nátrium-borohydride viszonylag enyhe redukáló anyag., Jó hatással van az aldehidek és ketonok csökkentésére. Általánosan használt oldószerei közé tartozik az alkohol, a tetrahidrofurán, a DMF és a víz. Általában nem csökkenti az észtercsoportot, a karboxilcsoportot és az amidot. Ha azonban megfelelő oldószerrel kombinálják vagy magas hőmérsékleten Lewis-savval katalizálják, akkor a gyenge karbonilcsoport, például az észter csökkentésére használható.
csökkenti az aldehideket, a ketonokat enyhén és nagy hatásfokkal. Alapvető műveletek: elegendő a metanol vagy az etanol oldószerként, aldehidként, keton-karbonilvegyületként, 1: 1 minőségű nátrium-borohidriddel keverve., A lépésenkénti fűtési módszer alkalmazható például 50 fokos fűtésre, majd elegendő idő, például 1 óra elteltével végezze el a reflux reakciót; egyidejűleg használja a TLC-t az előrehaladás figyelemmel kíséréséhez. A reakció általában nagyon alapos. Általában mindaddig, amíg az oldószer mennyisége a reakció teljes reakció után elkerülheti a fehér ragacsos paszta előfordulását, ez rendben van. A reakció során nem szükséges szigorúan szárazon tartani; voltak olyan esetek is, amikor a vizet oldószerként használták., Például a formil-benzoesav csökkentésére, ahol a formil (formaldehid) csökken, először semlegesítse a karboxilcsoportot nátrium-hidroxiddal, majd vízben reagáljon a formilcsoport csökkentésére.
a nátrium-borohidrid gyorsan bomlik, hogy savas körülmények között hidrogéngázt szabadítson fel, így savas körülmények között nem reagál, de lúgos körülmények között is használható. A nátrium-borohidrid gyorsan lebomlik, hogy Savval érintkezve hidrogéngázt szabadítson fel, így nem képes önmagában csökkenteni a savat, és jóddal kombinálva kell alkalmazni., Először reagáljon karbonsavval, majd adjon hozzá jódot, amint a buborék leáll, folytassa a gáz felszabadulását. Ezután adjunk hozzá bórsav-észtert, amelyet hidroklorid bomlik, hogy alkoholt kapjunk. Megjegyzés: a reakciót száraz THF-ben kell tartani, a THF-et először nátriummal kell refluxálni, amíg a benzofenon használat előtt kékre nem kerül! Ellenkező esetben a karbonsav és a nátrium-bórhidrid közötti reakció során tiszta folyadék helyett krém keletkezik.
használjon nátrium-borohidridot és vízmentes cink-kloridot (200 fok felett szárítva), hogy 3 órán keresztül reagáljon vízmentes THF-ben cink-borohidrid előállítására., Ezt az oldatkeveréket nem kell izolálni és megtisztítani, mielőtt cink-borohidridné válna. Ha használják, hogy visszaállítsa a karbonsav vagy észter THF alatt reflux hőmérséklet, a hozam jó, de lehet, hogy néhány kettős kötések érintett. Például a fahéjsav csökkentése a kettős kötésű csökkentett termék töredékét eredményezi.
toxicitás
A nátrium-borohidriddel való érintkezés torokfájást, köhögést, tachypnea-t, fejfájást, hasi fájdalmat, hasmenést, szédülést, kötőhártya-hiperémiát és fájdalmat okoz. Alkalmazásakor meg kell akadályoznunk a port, növelnünk kell a szellőzést vagy védőmaszkot kell viselnünk., Figyeljen a szem védelmére, csukott védőszemüveget viseljen, ne egyen, ne igyon és ne dohányozzon a munkahelyén. Gyorsan hagyja el a helyszínt a mérgezés után, félig fekvő pihenést, friss levegőt lélegezzen be, bő vízzel öblítse le a szemét, szennyezett ruhától megfosztva, öblítse le a testet; ha belép az emésztőrendszerbe, azonnal öblítse le a hónapot, igyon sok vizet, hogy hányást okozzon, és azonnal menjen kórházba kezelésre. Viseljen védőmaszk szűrőt, ha szivárgás történik a szivárgás tisztításához.,
előállítási módszerek
nátrium-borohidrid bórsav-észter módszer: öntsen bórsavat és megfelelő mennyiségű metanolt desztillációs vízforralóba, lassan 54 °C-on melegítve a teljes reflux 2H. ezután Gyűjtse össze a metil-borát és metanol oldat azeotróp folyadékátját. Az azeotróp folyadék kénsavval történő kezelése után a finom desztilláció relatív tiszta terméket eredményezhet. A hidrogéngáz és a nátrium reakciójával nyert nátrium-hidrogént a kondenzációs reakciótartályba kell juttatni. Melegítsük keverés közben körülbelül 220 °C-ra, majd kezdjük hozzá bórsav-észtert., Hagyja abba a fűtést, ha a hőmérséklet eléri a 260 °C-ot; tartsa a betáplálási hőmérsékletet 280 °C alatt, folytassa a keverést bórsav-észter hozzáadása után az alapos reakció biztosítása érdekében. A reakció befejezése után hűtsük le a hőmérsékletet 100 °C alatt, centrifugáljuk, hogy kondenzációs termék pelletet kapjunk. Adjon hozzá megfelelő mennyiségű vizet a hidrolízis reaktorhoz, majd lassan vigye át a szűrőpelletet a hidrolízis reaktorba, tartsa a hőmérsékletet 50 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten, melegítse 80 °C-ra a szűrőpellet hozzáadása után., Centrifuga és külön, helyezze át a hidrolízisoldatot rétegződés edénybe, hogy az automatikus rétegzéshez 1 órán át maradjon. Az alsó réteg hidrolízisoldata megfelel a nátrium-borohidridnek. A reakcióképlet a következő:
H3Bo3+3CH3OH→B(OCH3)3+3H2O
2NA+H2→2nah
4NAH+B(OCH3)3→NaBH4+3CH3ONa
kémiai tulajdonságok
A nátrium-Borohidrid fehér, szagtalan por vagy pellet. Fapép fehérítésére, műanyag fúvószerként, valamint aldehidek és ketonok redukálószereként használják.
fizikai tulajdonságok
fehér köbös kristályok; higroszkópos; sűrűség 1.,07 g/cm3; lassan bomlik körülbelül 400°C-on vákuumban vagy nedves levegőben; vízben oldódik, bomlik és fejlődik a hidrogén; alkoholokban, folyékony ammóniában, aminokban és piridinben is oldódik.
nátrium-Borohidridot használnak reagensként az aminosavak és származékaik csökkentésében. Az ammónia-borán-dehidrogenáció katalízisében is használják.
aldehidek, ketonok és Schiff-bázisok Redukálószere nem folyékony oldószerekben. Csökkenti a savakat, észtereket, savas kloridokat, diszulfidokat, nitrileket, szervetlen anionokat is., Továbbá diborán előállítására használják habosítószerként, mint szerves vegyi anyagokban található aldehid, ketonok és peroxidok nyomait.
Az arany kolloid oldatban lévő nanokristályos szuperlatidokat ligand-indukcióval állítottuk elő, nátrium-borohidriddal csökkentett aucl3 alkalmazásával.1 a nátrium-borohidridből származó hidridion nukleofil hozzáadása olcsó alternatív módszer a Baylis-Hillman reakcióhoz-α-metilcinnaminsavak formájában.,
Készítmény
Nátrium-borohydride által készített reagál a nátrium-hidrid a trimetil borát körülbelül 250°C-on: 4 Á + B(OCH3)3 → NaBH3 + 3NaOCH3
Is, nátrium-borohydride lehet átadásával diborane, B2H6 keresztül nátrium methylate, NaOCH3 , a metanol: 2B2H6 + 3NaOCH3→ 3NaBH3 + B(OCH3)3
Vagy, diborane lehet, hogy átmegy a nátrium tetramethoxyborohydride alacsony hőmérsékleten: 3 NaB(OCH3)3 + 2B2H6 → 3NaBH3 + 4B(OCH3)3.
gyártási módszerek
A nátrium-biszulfát a nátrium-szulfát gyártásának mellékterméke., Az egyik eljárás során a kénsavat nátrium-nitráttal magas hőmérsékleten salétromsav és nátrium-biszulfát képződik: NaNO3 + H2SO3 → Nahso4 + HNO3 (g)
a fenti reakcióban a salétromsavat gőzként kapjuk. A rendszerből megtisztítják, majd vízben összegyűjtik, hogy a kívánt koncentrációjú salétromsav-oldatot kapjuk. A nátrium-biszulfátot frakcionált kristályosítással választják el.
Általános leírás
A nátrium-borohidrid fehér-szürkés kristályos por. A nátrium-borohidridet vízzel lebontják, hogy nátrium-hidroxidot, korrozív anyagot, hidrogént, gyúlékony gázt képezzenek., Ennek a reakciónak a hője elegendő lehet a hidrogén meggyulladásához. Maga az anyag könnyen meggyullad, és hevesen ég, ha meggyullad. A nátrium-borohidridot más vegyi anyagok előállítására, szennyvíz kezelésére, sok más célra használják.
levegő & Vízreakciók
a hidrolízis elegendő hőt termel a szomszédos éghető anyag meggyulladásához . Feloldódik vízben felszabaduló hő, lehet gőz és fröccsenő. Az oldat alapvető (lúgos). A víz reakciója a borohidriddel gyúlékony hidrogéngázt szabadít fel. A nátrium-borohidrid ég a levegőben .,
reaktivitási profil
A nátrium-borohidrid erős redukálószer. Kémiai bázis. Felszívja a nedvességet, amely könnyen maró hatású oldatot képez. ami megtámadja az alumíniumot és a cinket. Az acetaldehid erőszakos polimerizációja az acetaldehid lúgos anyagokkal, például nátrium-hidroxiddal történő reakcióiból származik. A kalcium-oxid vagy a nátrium-hidroxid rendkívül Hevesen reagál a foszfor-pentaoxiddal, ha helyi melegítéssel kezdeményezik . Kálium-hidroxid használata a peroxidokat tartalmazó szennyezett tetrahidrofurán szárítására veszélyes lehet. Robbanások történtek a múltban., A nátrium-hidroxid hasonló módon viselkedik, mint a kálium-hidroxid . A gyulladás akkor következik be, ha a hidrid és a kénsav keveréke nem hűl le. A glicerin és a nátrium-borohidrid érintkezése gyújtáshoz vezet, más glikolok és metanol exoterm, de nem gyullad meg.
Hazard
vízzel reagál a hidrogén és a nátrium-hidroxid kialakulására. Tűzveszélyes, veszélyes tűzveszély.Nedvességgel érintkezve tárolandó.
egészségügyi veszély
enyhén maró hatású a bőrre. A szilárd anyag vagy itsolution szájon át történő bevitele vagyintravenous alkalmazása nagy toxicitást okozott állatokban.,A 160 mg/kg-os adag bevétele halálos torats volt (NIOSH 1986).
tűzveszély
tűzveszély: bomlik és erősen gyúlékony hidrogéngázt termel.
biztonságossági profil
méreg lenyeléssel és intraperitoneális úton. Erős alkáli. Súlyos szem -, bőr-és nyálkahártya-irritáló hatású. A 288 ‘ C feletti levegőben meggyullad, amikor szikrának van kitéve. Potenciálisan robbanásveszélyes reakció alumínium-klorid + bisz (2-Metoxi-etil) éterrel. Reagál a ruténium sókkal, hogy szilárd terméket képezzen, amely felrobban, amikor megérinti vagy vízzel érintkezik., Lúgokkal, vízzel és más protikus oldószerekkel (pl. metanol, etanol, etilénglikol, fenol), alumínium-klorid + bisz(2metoxieti1)éterrel érintkezve veszélyesen robbanásveszélyes hidrogéngázt képez. Hevesen reagál vízmentes savakkal (például kénsavval, foszforsavval, fluorofoszforsavval), hogy diboránt képezzen. A dimetil-formamiddal történő heves exoterm reakció ipari robbanásokat okozott. A kénsavval alkotott keverékek meggyulladhatnak., Nem kompatibilis a palládium, diborán + bisz(2-Metoxi-etil) éter, poliglikolok, dimetilacetamid, oxidálószerek, fémsók, finomra osztott fém Csapadék kobalt, nikkel, réz, vas, és esetleg más fémek. Savas füstökkel érintkezve gyúlékony gőzöket bocsát ki. Lúgos körülmények között, például akrilnitril-polimerizációra érzékeny anyagok polimerizálódhatnak nátrium-borohidriddel való érintkezéskor. Kerülje az üvegtartályokban való tárolást. Bomlásra hevítve mérgező füstöket bocsát ki a NanO-ból. Lásd még: hidridek, BÓRVEGYÜLETEK és NÁTRIUMVEGYÜLETEK.,
a Tisztítási Módszereket
hozzáadása Után NaBH4 (10g), hogy a frissen desztillált diglyme (120mL), száraz három-nyakú lombik ellátott keverő, nitrogén belépő, illetve kilépő, a keverék keverni, 30minutes a 50o, amíg majdnem az összes szilárd feloldódott. A keverést leállítjuk, és miután a szilárd anyag leülepedett, a felülúszó folyadékot N2 nyomás alatt egy szinterezett üvegszűrőn keresztül egy száraz lombikba kényszerítjük. Az oldatot lassan 0o-ra hűtjük, majd az elválasztott fehér tűkből dekantáljuk. A kristályokat 4 órán át evakuálva szárítják, hogy vízmentes NaBH4-et adjanak., Alternatív megoldásként, miután a szűrés a 50o a megoldás fűtött 80o a 2 óra, hogy egy fehér csapadék lényegesen vízmentes NaBH4, amely gyűjtött be egy szinterezett-üveg szűrő alatt N2, majd kiürítették a 60o a 2 óra . NaBH4 is kristályosodott a isopropylamine feloldásával, az oldószer a reflux, hűtés, szűrés, amely lehetővé teszi az oldatot állni egy szűrő lombik csatlakozik a szárazjég-/aceton csapda. Miután az oldószer nagy része átment a hidegcsapdába, a kristályokat csipesszel távolítják el, száraz dietil-éterrel mossák, majd vákuumban szárítják., Valamivel kevesebb tiszta kristályt kaptak gyorsabban alkalmazásával Soxhlet extrakcióval csak kis mennyiségű oldószer kivonásával körülbelül 8hours. A lombikban képződött kristályokat leszűrjük, majd mossuk, szárítjuk, mint korábban. A kristályosításhoz használt egyéb oldószerek közé tartozik a víz és a folyékony ammónia.
hulladék ártalmatlanítása
többféle módon megsemmisíthető. Onemethod a következő (Aldrich 1995). Ezolid vagy oldatát feloldjuk vagy hígítjuknagy mennyiségű víz. Hígított ecetsavat vagyacetont ezután lassan hozzáadunk ehhez a megoldáshozjól szellőző helyen., Hidrogén keletkezetta borohidrid bomlásából kellgondosan szellőztetni kell. A pH beállítása1. Az oldatot ezután hagyjuk állnitöbb órán át. Ezután semlegesítik 7-re, ésaz oldatot ezután elpárologtatják szárazra.A maradékot ezután a veszélyes hulladék ártalmatlanítására jóváhagyott hulladéklerakóban temették el.A nátrium-borohidrid a laboratóriumban megsemmisíthető más hidridekre alkalmazott alternatív módszerekkel.