natriumborhydrid Kjemiske Egenskaper,Bruk,Produksjon

beskrivelse

natriumborhydrid er et uorganisk stoff som vises som en hvit til off-white fine krystallinsk pulver eller klump. Rask reaksjon med metanol vil produsere hydrogen ved romtemperatur. Det er hygroskopisk og lett deliquesced ved å absorbere vann. Kokepunkt: 500 °C (vakuum); smeltepunkt: 400 °C. løselig i vann og lavere alkohol, ammoniakk, uløselig i eter, benzen, hydrokarboner; relativ tetthet (vann = 1): 1.,07; natriumborhydrid er vanligvis brukt som reduksjonsmiddel i syntese av uorganiske og organisk syntese. Natriumborhydrid har en sterk selektiv reduksjon, å være i stand til å redusere en karbonyl-gruppen er en hydroksyl gruppe uten å reagere med karbon-karbon dobbeltbindingen og triple bond reaksjon. En liten mengde natriumborhydrid kan gjenopprette nitril til aldehyd med det overskytende beløpet blir redusert til amin.

historie

natriumborhydrid er oppdaget av H. C. Brown og hans sjef Schlesinger i 1942 ved University of Chicago funnet., På den tiden formålet er å studere eiendom av karbonmonoksid og borane komplekser, men de fant på å redusere muligheten for borane på organisk karbonyl sammensatte. Imidlertid, på grunn av at borane er sjeldne stoffer på den tiden, så det gjorde ikke skape nok oppmerksomhet av organiske kjemikere. Utvikling av borane kjemi bør takk til den andre Verdenskrig, da det AMERIKANSKE Department of Defense som trengs for å finne en flyktig uran forbindelser med molekylvekt så liten som mulig for berikende spaltbart materiale uran 235. Uran borohydride U (BH4) 4 oppfyller dette kravet ganske godt., Syntesen av dette sammensatte krever bruk av litium hydrid. Men tilførsel av litium hydrid er ganske begrenset, så det billigere sodium hydrid er brukt som råstoff, og natriumborhydrid ble re-oppdaget i prosessen. Senere, på grunn av oppløsningen av tekniske problem på behandling av uran hexafluoride, forsvarsdepartementet ga opp planen om berikende uran-235 gjennom uran borohydride, og Brun forskning skifter til hvordan å muliggjøre utarbeidelsen av natriumborhydrid., Army Signal Corps Selskapet er interessert i muligheten for large-scale in situ hydrogen produksjon av denne forbindelsen. Under sin finansiering, i slekt industrialisering forskningen ble utført, noe som resulterer i den senere industriell prosedyre for å gjøre natriumborhydrid prosessen: 4NaH + B (OCH3) 3 → NaBH4 + 3NaOCH3 med to solide produkt. Få ren natriumborhydrid med flyktige løsemidler recrystallization.

De ovennevnte informasjon er redigert av Chemicalbook av Dai Xiongfeng.

Bruker

natriumborhydrid (NaBH4) er en allsidig reduksjonsmiddel brukes i en rekke industrielle prosesser., Store programmer er og farmasøytisk organisk syntese, behandling av avløpsvann, og papirmasse bleking. Natriumborhydrid spiller en betydelig rolle i organisk syntese. Det er et godt reduksjonsmiddel som har stabil ytelse og selektiv reduksjon., Det kan brukes som reduksjonsmiddel av aldehyder, ketoner og syre klorider, også som skummende agent for plastmaterialer, hydrogenating agent for å gjøre dihydrostreptomycin, mellomliggende å gjøre kalium borohydride, råvarer i å syntetisere borane, så vel som behandling agent for papirindustrien og kvikksølv-avfall som inneholder vann.
natriumborhydrid gir organiske kjemikere en svært praktisk og mild betyr for reduksjon av aldehyder og ketoner. Før dette, folk vanligvis bruker metall/alkohol tilnærming for å redusere karbonyl sammensatte., Natriumborhydrid muliggjør reduksjon av karbonyl av aldehyder og ketoner under svært mild i forhold til å produsere primære alkoholer og sekundære alkoholer. Reduksjon prosedyren er som følger: Første oppløse underlaget i et løsemiddel (vanligvis metanol eller etanol), så kult med et isbad. Til slutt legger natriumborhydrid pulver til blandingen til reaksjonen er ferdig. Reaksjonen prosessen kan bli overvåket av tynt lag kromatografi. Hvis midlene er ikke en alkohol, må vi i tillegg levere metanol eller etanol sammen med reaksjon., Natriumborhydrid er et reduksjonsmiddel med medium styrke, og dermed stiller god kjemisk selektivitet. Det bare reduserer aktiv aldehyd og keton karbonyl gruppe, og reagerer ikke med ester, amide.,ion reaksjon

reduksjonsmiddel

natriumborhydrid er relativt mildt reduksjonsmiddel., Det har en god effekt på å redusere aldehyder og ketoner. Sin vanlige løsemidler som inneholder alkohol, tetrahydrofuran, DMF, og vann. Det generelt sett ikke redusere en ester gruppe, en carboxyl gruppe, og amide. Imidlertid, når kombinert med egnet løsemiddel eller catalyzed av Lewis syre i høy temperatur, det kan bli brukt for å redusere svake karbonyl gruppe slik som ester.
Det reduserer aldehyder, ketoner mildt og høy effektivt. Grunnleggende funksjoner: Bruke metanol eller etanol som et løsemiddel, aldehyd, keton karbonyl sammensatte blandet med natriumborhydrid med kvalitet 1: 1 er tilstrekkelig., Gradvis oppvarming metoden kan brukes brukt for oppvarming, for eksempel, starter med 50 grader, og utføre reflux reaksjon etter en tilstrekkelig tid, for eksempel 1 time, samtidig bruk TLC for å overvåke utviklingen. Reaksjonen er som regel svært grundig. Generelt, så lenge mengden av løsemiddel reaksjonen kan unngå forekomsten av en hvit klebrig lim inn etter fullført av reaksjon, er det fint. Det er ikke nødvendig å holde strengt tørr under reaksjonen; det var til og med tilfeller der vann ble brukt som løsemiddel., For eksempel, for reduksjon av formyl benzoic acid hvor formyl (formaldehyd) er redusert, først nøytralisere carboxyl gruppe med natriumhydroksid, og deretter utføre reaksjon i vann til suksess redusere formyl-gruppen.

natriumborhydrid kan raskt brytes ned for å frigjøre hydrogen gass under sure forhold, så det kan ikke reagere i sure forhold, men kan brukes under alkaliske forhold. Natriumborhydrid er raskt blitt brutt ned for å frigjøre hydrogen gass når kontaktet med syre slik at det ikke kan redusere acid alene og bør brukes i kombinasjon med jod., Først reagerer det med en karboksylsyre og legge til jod når boblen stopper, fortsetter å slippe gassen. Legg deretter til boric acid ester blitt brutt ned av hydrochloride å få alkohol. Merk: reaksjon bør oppbevares i tørre THF, og THF må være første reflux med natrium frem til benzophenone få blå før bruk! Ellers mosing, i stedet for klar væske, vil vises under reaksjon mellom en karboksylsyre og natriumborhydrid i.
Bruk natriumborhydrid og vannfri sinkklorid (tørket over 200 grader) til å reagere i vannfri THF for 3 timer å produsere en sink borohydride., Denne løsningen blandingen trenger ikke å være isolert og renset før det blir som sink borohydride. Når den brukes til å gjenopprette karboksylsyre eller ester i THF under reflux temperatur, avkastningen er god, men det kan være noen dobbeltbindinger berørt. For eksempel redusere cinnamic syre vil føre en brøkdel av dobbelt-bond redusert produktet.

Toksisitet

Kontakt med natriumborhydrid vil føre til sår hals, hoste, tachypnea, hodepine, magesmerter, diaré, svimmelhet, konjunktival hyperemia, og smerte. Når det gjelder det, bør vi hindre at det kommer støv, øke ventilasjon eller slitasje beskyttende masker., Ta hensyn til beskyttelse av øynene, vernebriller lukket, og ikke spise, drikke og røyke på jobb. Raskt å forlate scene etter forgiftning, ta semi-supinum ro, puste frisk luft, skyll øyne med store mengder vann, strippet av tilsølte klær og skyll kroppen, Hvis den kommer inn i fordøyelseskanalen, skyll måneden, drikke mye vann for å fremkalle brekninger og umiddelbart gå til sykehuset for behandling. Slitasje beskyttende filter masker når lekkasje skjer for å rydde opp lekkasjen.,

produksjonsmetoder

natriumborhydrid boric acid ester metode: Helle borsyre og passende mengde metanol, destillasjon vannkoker, langsomt varmet opp til 54 °C for total reflux 2h. Deretter samler azeotropic væske av metyl borat og metanol løsning. Etter behandling av azeotropic væske av svovelsyre, ved hjelp av fine destillasjon kan gi relativt rent produkt. Fôr sodium hydrogen fremstilt med reaksjonen mellom hydrogen gass og natrium i kondens reaksjon tank. Varme med omrøring til om lag 220 °C, og deretter begynne å legge til boric acid ester., Stopp oppvarming når temperaturen når 260 °C; Holde mate temperaturen under 280 °C, fortsett å røre etter tilsetning av boric acid ester for å sikre grundig reaksjon. Etter ferdigstillelse av reaksjon, kjølig temperatur under 100 °C, sentrifuger for å få en kondens produktet pellet. Tilsett en passende mengde vann til hydrolyse reaktoren og sakte overføre filter pellet til hydrolyse reaktoren, holde temperaturen lavere enn 50 °C, varme opp til 80 °C etter fullført for å legge filter på pellet., Sentrifuger og separat, kan du overføre hydrolyse løsning for å lagdelingen fartøyet for å holde fortsatt for 1h for automatisk lagdeling. Hydrolyse løsning i de lavere lag tilsvarer natriumborhydrid. Reaksjonen formelen er som følger:

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

Kjemiske Egenskaper

natriumborhydrid er et hvitt, luktfritt pulver eller pellets. Det er brukt til bleking av tremasse, som blåser agent for plast, og som reduksjonsmiddel for aldehyder og ketoner.

Fysiske egenskaper

Hvite cubic krystaller; hygroskopisk; tetthet 1.,07 g/cm3; spaltes langsomt på ca 400°C i vakuum eller i fuktig luft; løselig i vann, rotne og utvikling hydrogen; også løselig i alkohol i flytende ammoniakk, aminer og pyridine.

Bruker

natriumborhydrid er brukt som en reagens i reduksjon av aminosyrer og deres derivater. Også brukt i katalyse av ammoniakk borane dehydrogenation.
reduksjonsmiddel for aldehyder, ketoner og Schiff baser i nonaqueous løsemidler. Reduserer også syrer, estere, syre klorider, disulfides, nitriles, uorganiske anioner., Videre brukes til å generere diborane, som skummende agent, som gatefeier for spor av aldehyd, ketoner og peroksider i organiske kjemikalier.
Nanocrystalline superlattices i gull kolloid løsning har blitt utarbeidet av ligand-induksjon ved hjelp av AuCl3 redusert med natriumborhydrid.1 Nucleophilic tillegg av hydrid ion fra natriumborhydrid er et billig alternativ metode for Baylis-Hillman-reaksjon for å danne -α-methylcinnamic syrer.,

Forberedelse

natriumborhydrid er utarbeidet av natrium reagerer hydrid med trimethyl borat på ca 250°C: 4 Lukk + B(OCH3)3 → NaBH3 + 3NaOCH3
Også, natriumborhydrid kan gjøres ved å sende diborane, B2H6, gjennom en løsning av natrium methylate, NaOCH3 , i metanol: 2B2H6 + 3NaOCH3→ 3NaBH3 + B(OCH3)3
Alternativt, diborane kan bli sendt gjennom en løsning av natrium tetramethoxyborohydride ved lave temperaturer: 3 NaB(OCH3)3 + 2B2H6 → 3NaBH3 + 4B(OCH3)3.

produksjonsmetoder

Natrium bisulfate er et biprodukt av natriumsulfat produksjon., En prosess som innebærer å reagere svovelsyre med sodium nitrat ved høy temperatur for å danne salpetersyre og natrium bisulfate: NaNO3 + H2SO3 → NaHSO4 + HNO3(g)
I over reaksjon, nitric acid er innhentet som damp. Det er fjernet fra systemet og samlet i vann for å få tak i salpetersyre løsning på ønsket konsentrasjon. Natrium bisulfate er atskilt med brøk krystallisering.

Generell Beskrivelse

natriumborhydrid er en hvit til grå krystallinsk pulver. Natriumborhydrid er blitt brutt ned av vann og danner sodium hydroxide, etsende materiale, og hydrogen, en brannfarlig gass., Varmen fra denne reaksjonen kan være tilstrekkelig til å tenne hydrogen. Selve materialet er lett antennes og brenner kraftig når den antennes. Natriumborhydrid brukes til å gjøre andre kjemikalier, behandle avløpsvann, og for mange andre bruksområder.

Air & Vann Reaksjoner

Hydrolyse genererer nok varme til å tenne nærliggende brennbart materiale . Oppløses i vann med frigjøring av varme, kan steam og sveisesprut. Løsningen er basisk (alkalisk). Reaksjon med vann med borohydride utvikles brennbare hydrogen gass. Natriumborhydrid brenner i luft .,

Reaktivitet Profil

natriumborhydrid er en kraftig reduksjonsmiddel. En kjemisk base. Absorberer lett fuktighet og danner etsende løsning. som angrep aluminium og sink. En voldelig polymerisering av acetaldehyde resultater fra reaksjonene til acetaldehyde med alkaliske materialer som natriumhydroksid. Kalsium oksid eller natriumhydroksid reagere med fosfor pentaoxide svært voldsomt når initiert av lokal oppvarming . Ved hjelp av kaliumhydroksid å tørre urene tetrahydrofuran, som inneholder peroksider, kan være farlig. Eksplosjoner har skjedd i det siste., Sodium hydroxide oppfører seg på en lignende måte som kaliumhydroksid . Tenningen skjer hvis en blanding av hydrid og svovelsyre er ikke avkjølt. Kontakt glyserol og natriumborhydrid fører til antennelse, andre glycols og metanol er eksoterme men ikke antennes.

Fare

som Reagerer med vann for å utvikle hydrogen andsodium hydroxide. Brennbare, farlige brannfaren.Butikk ut av kontakt med fuktighet.

helsefare

Det er mildt etsende for hud. Inntak orintravenous administrasjon av fast eller itssolution produsert høy toksisitet i dyr.,Inntak av 160 mg/kg dose var dødelig torats (NIOSH 1986).

Brannfare

Adferd i Brann: Spaltes og produserer meget brannfarlig hydrogen gass.

Sikkerhet Profil

Gift ved inntak og intraperitoneal ruter. En sterk lut. En alvorlig øye, hud og slimhinner irriterende. Flammer opp i luften over 288 ° C når de utsettes for gnist. Potensielt eksplosiv reaksjon med aluminium klorid + bis(2-methoxyethyl) ether. Reagerer med ruthenium salter for å danne et solid produkt som eksploderer ved berøring eller ved kontakt med vann., Reagerer på å danne farlig eksplosiv hydrogengass ved kontakt med alkali, vann og andre protic løsemidler (f.eks., metanol, etanol, etylenglykol, fenol), aluminium klorid + bis(2methoxyethy1)ether. Reagerer voldsomt med vannfri syrer (f.eks., svovelsyre, fosforsyre, fluorophosphoric) til skjemaet diborane. Voldelige eksoterme reaksjonen med dimethyl formamide har ført til industrielle eksplosjoner. Blandinger med svovelsyre kan antennes., Inkompatible med palladium, diborane + bis(2-methoxyethyl) eter, polyglycols, dimethylacetamide, oksyder, metall salter, findelt metallic utfellinger av kobolt, nikkel, kobber, jern, og muligens andre metaller. Avgir brennbare gasser ved kontakt med syre røyk. Materialer som er følsomme for polymerisering under alkaliske forhold, slik som akrylonitril, kan det danner ved kontakt med natriumborhydrid. Unngå oppbevaring i glass beholdere. Når den varmes opp til nedbrytning avgir giftige gasser av NanO. Se også HYDRIDER, BORON FORBINDELSER, og SODIUM FORBINDELSER.,

Rensing Metoder

Etter at du har lagt NaBH4 (10g) til fersk destillert diglyme (120mL) i et tørt tre-necked kolbe utstyrt med en stirrer, nitrogen innløp og utløp, og blandingen røres for 30minutes på 50o til nesten alle av solid er oppløst. Stirring er stoppet, og etter en solid har avgjort, supernatanten væske er tvunget under N2 press gjennom en sintret glass filteret i en tørr kolbe. Løsningen avkjøles sakte til 0o og deretter dekantert fra den hvite nåler som skilte. Krystallene er tørket ved evakuering for 4 timer for å gi vannfri NaBH4., Alternativt, etter filtrering ved 50o løsningen er oppvarmet på 80o for 2hour å gi et hvitt bunnfall av vesentlig vannfri NaBH4 som er samlet inn på en sintret glass filter under N2, deretter evakuert på 60o for 2hour . NaBH4 har også blitt utkrystallisert fra isopropylamine ved å oppløse det i løsemiddel på refluks, kjøling, filtrering og la løsningen stå i et filter kolbe som er koblet til en Tørr-is/aceton felle. Etter at mesteparten av midlene har gått over til den kalde felle, krystaller fjernes med pinsett, vasket med tørr diethyl eter og tørket under vakuum., Noe mindre rene krystaller ble oppnådd mer raskt ved å bruke Soxhlet utvinning med bare en liten mengde løsemiddel og trekke i ca 8hours. Krystallene som dannes i kolben er filtrert ut, vasket og tørket som før. Andre løsemidler som brukes for krystallisasjon inkluderer vann og flytende ammoniakk.

Avfall

Det kan være ødelagt på flere måter. Onemethod er som følger (Aldrich 1995). Thesolid eller sin løsning er oppløst eller utvannet inlarge volum av vann. Fortynnet eddiksyre oracetone er så langsomt lagt til denne solutionin et godt ventilert område., Hydrogen generatedfrom nedbrytning av borohydride shouldbe nøye luftet ut. PH er adjustedto 1. Løsningen er da lov til å stå forseveral timer. Det er så nøytralt til 7, andthe løsning er fordampet til tørrhet.Rester er så gravlagt i en landfillsite godkjent for farlig avfall.Natriumborhydrid kan bli ødelagt i thelaboratory av alternative metoder mentionedfor andre hydrider.