水素化ホウ素ナトリウム化学的性質、用途、生産

説明

水素化ホウ素ナトリウムは、白色からオフホワイトの微細な結晶性粉末または塊として示される無機化合物である。 メタノールとの急速な反作用は室温で水素を作り出します。 それは吸湿性であり、水を吸収すると容易に潮解する。 沸点:500°C（真空）;融点:400°C;水およびより低いアルコールのエーテル、ベンゼン、炭化水素で不溶解性アンモナルのsoluble;比重（water=1）:1。,07;水素化ホウ素ナトリウムは、通常、無機および有機合成の合成において還元剤として使用される。 水素化ホウ素ナトリウムは強い選択的還元を有し、炭素-炭素二重結合および三重結合反応と反応することなくカルボニル基を水酸基に選択的に還元 少量の水素化ホウ素ナトリウムは、過剰量がアミンに還元されてニトリルをアルデヒドに回復させることができる。

歴史

水素化ホウ素ナトリウムは、1942年にH.C.ブラウンと彼の上司シュレジンジャーによってシカゴ大学で発見されました。, 当時の目的は、一酸化炭素とボラン錯体の性質を研究することですが、彼らは有機カルボニル化合物に対するボランの還元能を発見しました。 しかし、そのためにボランは当時の希少物質であるため、有機化学者の注意を十分に引き起こさなかった。 ボラン化学の開発は、米国国防総省が核分裂性物質ウラン235を濃縮するためにできるだけ小さな分子量を有する揮発性ウラン化合物を見つけるために必要なとき、第二次世界大戦に感謝すべきです。 水素化ホウ素ウランU(BH4)4は、この要件を非常によく満たしています。, この化合物の合成には、水素化リチウムの使用が必要である。 しかし、水素化リチウムの供給はかなり限られているので、安価な水素化ナトリウムが原料として使用され、その過程で水素化ホウ素ナトリウムが再 その後、六フッ化ウランの処理に関する技術的問題が解決されたため、国防省は水素化ホウ素ウランによるウラン235の濃縮計画を放棄し、ブラウンの研究は水素化ホウ素ナトリウムの調製を容易にする方法に移行した。, 陸軍信号隊の会社はこの混合物の大規模なその場の水素の作成の能力に興味があります。 彼らの資金の下で、関連する工業化研究が行われ、その結果、水素化ホウ素ナトリウムプロセス4NaH+B(OCH3)3→NaBH4+3NaOCH3を二つの固体生成物で製造する後の工業的手順が行われた。 純粋な水素化ホウ素ナトリウムをエーテル溶媒再結晶化で得る。
上記の情報は、Dai XiongfengのChemicalbookによって編集されています。

用途

水素化ホウ素ナトリウム（NaBH4）は、多くの工業プロセスで使用される汎用性の高い還元剤です。, 主な用途としては、有機および医薬品合成、排水処理、紙パルプ漂白などがあります。 水素化ホウ素ナトリウムは有機合成において非常に重要な役割を果たす。 安定した性能および選択的な減少があるのはよい還元剤です。, それはアルデヒド、ケトンおよび酸の塩化物の還元剤として使用することができます;またプラスチックのための泡立つ代理店、dihydrostreptomycinの作成の代理店、カリ
水素化ホウ素ナトリウムは、有機化学者にアルデヒドおよびケトンの還元のための非常に便利で穏やかな手段を提供する。 この人は、通常、金属-アルコールアプローチ削減へのカルボニル化合物。, 水素化ほう素ナトリウムは，非常に穏やかな条件下でアルデヒドとケトンのカルボニルを還元して一次アルコールと二次アルコールを生成することができる。 還元手順は以下の通りです：最初に溶媒（典型的にはメタノールまたはエタノール）に基質を溶解し、次に氷浴で冷却する。 最後に、反応が完了するまで、水素化ホウ素ナトリウム粉末を混合物に加える。 この反応の過程で把握することが可能です薄層クロマトグラフィー. 溶媒がアルコールでない場合は、反応とともにメタノールまたはエタノールを追加供給する必要があります。, 水素化ホウ素ナトリウムは、中強度の還元剤であり、したがって良好な化学選択性を示す。 それは活動的なアルデヒドおよびケトンのカルボニル基だけを減らし、エステル、アミドと反応しません。,イオン反応

還元剤

水素化ホウ素ナトリウムは比較的穏やかな還元剤です。, それにアルデヒドおよびケトンの減少のよい効力があります。 その一般的な溶媒はアルコール、tetrahydrofuran、DMFおよび水を含んでいます。 それは一般にエステルのグループ、carboxylグループおよびアミドを減らしません。 しかしながら、適切な溶媒と組み合わせたり、高温でルイス酸によって触媒されたりすると、エステルなどの弱いカルボニル基を還元するために用
それはアルデヒド、ケトンを穏やかにそして高効率的に減らします。 基本操作:溶媒、アルデヒド、質の1:1のナトリウムの水素化ホウ素と混合されるケトンのカルボニル混合物として使用メタノールかエタノールは十分です。, 段階的な加熱方法は、例えば、50度から開始し、1時間などの十分な時間後に還流反応を行うなど、加熱に適用して使用することができ、同時にTLCを使用して進行を監視することができる。 反応は一般的に非常に徹底しています。 一般に、溶媒の量が反作用が反作用の完全の後で白い粘着性があるのりの発生を避けることができる限り、それはうまくです。 反応中は厳密に乾燥させる必要はなく、溶媒として水を使用する場合もありました。, 例えば、ホルミル（ホルムアルデヒド）が還元されるホルミル安息香酸の還元については、まずカルボキシル基を水酸化ナトリウムで中和し、次に水中で反応を行ってホルミル基を還元することに成功する。

水素化ホウ素ナトリウムは急速に分解して酸性条件下で水素ガスを放出するので、酸性条件下で反応することはできないが、アルカリ性条件下で使用することができる。 水素化ホウ素ナトリウムは酸と接触すると水素ガスを放出するために急速に分解されるので、酸だけを減らすことはできず、ヨウ素と組み合わせて使用すべきである。, 最初にそれをカルボン酸と反応させ、気泡が止まったらヨウ素を加え、ガスを放出し続ける。 次に塩酸で分解したホウ酸エステルを加えてアルコールを得る。 注:反作用は乾燥したTHFで保たれるべきでありthfは使用の前にベンゾフェノンに青くなるまでナトリウムとの最初に還流でなければなりません! さもなければ、明確な液体の代りにクリーム状になることはカルボン酸とナトリウムの水素化ホウ素間の反作用の間に現われます。
水素化ホウ素ナトリウムと無水塩化亜鉛（200度以上乾燥）を用いて無水THF中で3時間反応させて水素化ホウ素亜鉛を生成する。, この溶液混mixtureは、水素化ホウ素亜鉛として存在する前に単離および精製する必要はない。 還流の温度の下でTHFのカルボン酸かエステルを元通りにするのに使用されたとき収穫はよいですが、影響を受けるある二重結合があるかもしれま 例えば、桂皮酸を還元することは、二重結合還元生成物の一部をもたらすであろう。

毒性

水素化ホウ素ナトリウムと接触すると、喉の痛み、咳、頻呼吸、頭痛、腹痛、下痢、めまい、結膜充血、および痛みを引き起こす。 それを適用するとき、私達は塵を防ぐか、換気を高めるか、または保護マスクを身に着, 目の保護に注意を払い、閉じた保護眼鏡を着用し、仕事中に食べたり、飲んだり、喫煙したりしないでください。 すぐに中毒後のシーンを残し、半臥位の残りの部分を取り、新鮮な空気を呼吸し、汚染された衣類を剥離多くの水で目を洗い流し、体をすすぎ、それは消化管に入った場合、すぐに月をすすぎ、嘔吐を誘発するために水をたくさん飲むとすぐに治療のために病院に行きます。 保護具を着用マスクのフィルタが漏れが発生し、漏らすことになります。,

製造方法

水素化ホウ酸ナトリウムホウ酸エステル法：ホウ酸と適切な量のメタノールを蒸留釜に注ぎ、54℃でゆっくりと加熱して全還流2h。 硫酸による共沸液体の処理後、微細蒸留を用いて相対的な純粋な生成物を得ることができる。 水素ガスとナトリウムとの反応で得られた水素ナトリウムを縮合反応槽に供給する。 約220°Cに攪拌しながら加熱し、次にホウ酸エステルを添加し始める。, 温度が260°Cに達すれば熱することを止めて下さい;280°Cの下で供給の温度を保って下さい、完全な反作用を保障するためにホウ酸のエステルの付加 反応終.、100°C以下の温度を冷却し、遠心分離して縮合生成物ペレットを得た。 加水分解リアクターに水の適切な量を加え、加水分解リアクターにゆっくりフィルター餌を移して下さい、温度を50°Cのフィルター餌を加えることの完, 遠心分離機は成層の容器に自動に層になることの1hの間まだ保つために、加水分解の解決を移し、分け。 下層の加水分解溶液は水素化ホウ素ナトリウムに相当する。 反応式は以下の通りである：H3BO3+3CH3OH→B（OCH3）3+3H2O
2Na+H2→2NaH
4NaH+B（OCH3）3→NaBH4+3CH3ONa

化学的性質

水素化ホウ素ナトリウムは、白色で無臭の粉末またはペレットである。 木材パルプの漂白、プラスチックの発泡剤、アルデヒドやケトンの還元剤として使用されています。

物理的性質

白い立方結晶;吸湿性;密度1.,07g/cm3;真空または湿った空気の約400°Cでゆっくり分解します;水のsoluble、分解し、展開の水素;アルコール、液体アンモニア、アミンおよびピリジンのまた溶

用途

水素化ホウ素ナトリウムは、アミノ酸およびそれらの誘導体の還元における試薬として使用される。 アンモナルボランの脱水素反応の触媒作用でも使用されて。
非水溶媒中のアルデヒド、ケトンおよびシッフ塩基の還元剤。 また、酸、エステル、酸塩化物、ジスルフィド、ニトリル、無機アニオンを還元する。, 有機性化学薬品のアルデヒド、ケトンおよび過酸化物の跡のための清掃動物として、泡立つ代理店として、diboraneを発生させるのに更に使用される。
金コロイド溶液中のナノ結晶超格子は、水素化ホウ素ナトリウムで還元されたAuCl3を用いたリガンド誘導によって調製されている。1水素化ホウ素ナトリウムからの水素化物イオンの求核付加は、-α-メチルシンナム酸を形成するベイリス-ヒルマン反応の安価な代替方法である。,

調製

水素化ホウ素ナトリウムは、約250℃で水素化ナトリウムとホウ酸トリメチルとを反応させることによって調製される:4NaH+B(OCH3)3→NaBH3+3NaOCH3
また、水素化ホウ素ナトリウムは、ジボラン、B2H6、メチル酸ナトリウムNaOCH3、メタノール中の溶液を通すことによって製造することができる:2B2H6+3NaOCH3→3NaBH3+B(OCH3)3
あるいは、ジボランを通すこともできる。低温でのテトラメトキシ水素化ナトリウムの溶液：3nab（och3）3+2b2h6→3nabh3+4b（OCH3）3。

製造方法

重硫酸ナトリウムは、硫酸ナトリウム製造の副産物である。, 一つのプロセスは、硫酸と硝酸ナトリウムを高温で反応させて硝酸と重硫酸ナトリウムを形成することである：NaNO3+H2SO3→NaHSO4+HNO3(g)
上記の反応では、硝酸 これは、システムからパージされ、水に収集され、所望の濃度の硝酸溶液を得る。 重硫酸ナトリウムは分別結晶化によって分離される。

概要

水素化ホウ素ナトリウムは、白色から灰色がかった結晶性粉末である。 水素化ホウ素ナトリウムは、腐食性の物質である水酸化ナトリウムと可燃性ガスである水素を形成するために水によって分解される。, この反応の熱は、水素を発火させるのに十分であり得る。 材料自体は容易に発火し、一度点火されると激しく燃えます。 水素化ホウ素ナトリウムは、他の化学物質の製造、廃水の処理、および他の多くの用途に使用されます。

空気&水反応

加水分解は、隣接する可燃性物質を発火させるのに十分な熱を発生させる。 熱の解放を用いる水で分解しましたり、蒸気を発し、はねかもしれません。 溶液は塩基性（アルカリ性）である。 水と水素化ホウ素との反応は、可燃性の水素ガスを解放する。 水素化ホウ素ナトリウムは空気中で燃焼する。,

反応性プロファイル

水素化ホウ素ナトリウムは強力な還元剤である。 化学ベース。 容易に腐食性の解決を形作る湿気を吸収します。 アルミニウムと亜鉛を攻撃します 激しい重合アセトアルデヒドの反応のアセトアルデヒドとのアルカリ性材料などの水酸化ナトリウム. 酸化カルシウムまたは水酸化ナトリウムは、局所加熱によって開始されると、五酸化リンと非常に激しく反応する。 水酸化カリウムを使用して過酸化物を含んでいる不純なtetrahydrofuranを乾燥することは危険かもしれません。 爆発は過去に起こった。, 水酸化ナトリウムは水酸化カリウムと同様に振る舞う。 水素化物と硫酸の混合物が冷却されない場合、点火が起こる。 グリセロールと水素化ホウ素ナトリウムの接触は発火をもたらし、他のグリコールおよびメタノールは発熱であるが、発火しない。

Hazard

は水と反応して水素と水酸化ナトリウムを生成する。 可燃性、危ない火災危険。湿気が付いている接触から貯えて下さい。

健康被害

皮膚に対して軽度の腐食性があります。 固体またはその溶液の経口摂取または静脈内投与は、動物において高い毒性を生じた。,160-mg/kgの用量の摂取は致命的なtoratsであった（NIOSH1986）。

火災の危険性

火災時の挙動：可燃性の高い水素ガスを分解して生成します。

安全性プロファイル

摂取および腹腔内経路による毒。 強アルカリ。 重度の眼、皮膚、および粘膜刺激剤。 火花に露出されたとき288’Cの上の空気で発火します。 塩化アルミニウム+ビス(2-メトキシエチル)エーテルとの潜在的な爆発反応。 ルテニウム塩と反応して固体生成物を形成し、触れたとき、または水と接触したときに爆発する。, アルカリ、水および他のプロトン性溶媒（例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコール、フェノール）、塩化アルミニウム+ビス（2メトキシエチル1）エーテルと接触すると、危険なほど爆発性の水素ガスを形成する。 無水酸（例えば、硫酸、リン酸、フルオロリン酸）と激しく反応してジボランを形成する。 ジメチルホルムアミドとの激しい発熱反応は産業爆発を引き起こした。 硫酸との混合物が発火する可能性があります。, パラジウム、ジボラン+ビス(2-メトキシエチル)エーテル、ポリグリコール、ジメチルアセトアミド、酸化剤、金属塩、コバルト、ニッケル、銅、鉄、およびおそらく他の金属の細かく分割された金属析出物とは相容れない。 酸の発煙が付いている接触の可燃性の蒸気を出す。 アクリロニトリルのようなアルカリ条件下での重合に敏感な材料は、水素化ホウ素ナトリウムと接触すると重合することがある。 ガラス容器の貯蔵を避けて下さい。 分解に熱されたときそれはナノの有毒な発煙を出します。 水素化物、ホウ素化合物、ナトリウム化合物も参照のこと。,

精製方法

攪拌機、窒素入口および出口を備えた乾燥三首フラスコでnabh4(10g)を新たに蒸留したdiglyme(120mL)に加えた後、混合物を30分間stirred拌し、ほぼすべての固体が溶解するまで50oで撹拌する。 攪拌を停止し、固体が沈降した後、上澄み液を焼結ガラスフィルターを通してN2圧力下で乾燥フラスコに押し込む。 溶液を0oまでゆっくりと冷却し、次いで分離した白い針からデカントする。 結晶を4時間排気して乾燥させ、無水NaBH4を得る。, あるいは、50oでろ過した後、溶液を80oで2時間加熱し、実質的に無水のnabh4の白色沈殿物を得、これをN2下の焼結ガラスフィルター上に集め、次いで60oで2時間排気する。 NaBH4はまたイソプロピルアミンから還流の溶媒でそれを分解し、冷却し、ろ過し、そして解決がドライアイス/アセトンのトラップに接続されるフィルターフラスコに静置するようにすることによって結晶しました。 溶媒のほとんどがコールドトラップに通過した後、結晶を鉗子で除去し、乾燥ジエチルエーテルで洗浄し、真空下で乾燥させる。, やや少ない純粋な結晶は、少量の溶媒のみでソックスレー抽出を使用し、約8時間抽出することによって、より迅速に得られた。 フラスコ内で形成された結晶を濾過し、次いで洗浄し、前と同様に乾燥させる。 結晶化に使用される他の溶媒は水および液体アンモニアを含んでいる。

廃棄物処理

いくつかの方法で破壊される可能性があります。 一つの方法は次のとおりです(Aldrich1995)。 固体またはその溶液を溶解または希釈する大量の水。 次いで、希釈された酢酸オルアセトンをこの溶液にゆっくりと加える換気の良い場所で。, 生成された水素は、水素化ホウ素の分解から慎重に排出されるべきである。 PHは調節されます1. その後、溶液を放置する数時間。 次いで、それを7に中和し、次いで溶液を蒸発させて乾燥させる。残留物は、有害廃棄物処理のために承認された埋立地に埋め込まれます。水素化ホウ素ナトリウムは他の水素化物のために述べられる代わりとなる方法によってthelaboratoryで破壊されるかもしれません。