> Sódio boro-hidreto de Química,Propriedades,Usos, Produção

descrição

boro-hidreto de Sódio é um composto inorgánico mostrado como um branco off-white fino pó cristalino ou nódulo. A reacção rápida com metanol produz hidrogénio à temperatura ambiente. É higroscópico e facilmente deliquescido após a absorção de água. Ponto de ebulição: 500 °C (vácuo); ponto de fusão: 400 °C; solúvel em água e álcoois inferiores, amoníaco, insolúvel em éter, benzeno e hidrocarbonetos; densidade relativa (água = 1): 1.,07; borohidreto de sódio é geralmente usado como agente redutor em síntese de síntese inorgânica e orgânica. Borohidreto de sódio tem uma forte redução seletiva, sendo capaz de reduzir seletivamente um grupo carbonilo é para um grupo hidroxilo sem reagir com a ligação dupla carbono-carbono e reação tripla ligação. A small amount of sodium borohydride can restore the nitrile to the aldeído with the excess amount being reduced to the amine.

history

Sodium borohydride is discovered by H. C. Brown and his boss Schlesinger in 1942 at University of Chicago found., Naquela época, o propósito é estudar a propriedade de monóxido de carbono e complexos de Borano, mas eles encontraram a capacidade de redução de Borano no composto carbonila orgânico. No entanto, devido a que Borano são substâncias raras na época, por isso não causou atenção suficiente dos químicos orgânicos. Desenvolvimento da química de Borano deve agradecer à Segunda Guerra Mundial, quando o Departamento de defesa dos EUA precisava encontrar um composto de urânio volátil com peso molecular tão pequeno quanto possível para enriquecer o material físsil urânio 235. U (BH4) 4 satisfaz este requisito muito bem., A síntese deste composto requer o uso de hidreto de lítio. No entanto, o fornecimento de hidreto de lítio é bastante limitado, de modo que o hidreto de sódio mais barato é usado como matéria-prima, e borohidreto de sódio foi re-descoberto no processo. Mais tarde, por causa da Resolução da questão técnica sobre o processamento do hexafluoreto de urânio, o Ministério da defesa desistiu do plano de enriquecimento do urânio-235 através do borohidreto de urânio, e a pesquisa de Brown muda para como facilitar a preparação do borohidreto de sódio., A Army Signal Corps Company está interessada na capacidade de produção de hidrogênio em larga escala in situ deste composto. Under their funding, related industrialization research was conducted, resulting in the later industrial procedure of making sodium borohydride process: 4NaH + B (OCH3) 3 → NaBH4 + 3NaOCH3 with the two solid product. Obter borohidrido de sódio puro com recristalização com solvente etéreo.

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Uses

Sodium borohydride (NaBH4) is a versatile reducing agent used in a number of industrial processes., As principais aplicações incluem síntese orgânica e farmacêutica, tratamento de águas residuais e branqueamento de pasta de papel. Borohidreto de sódio desempenha um papel tão significativo na síntese orgânica. É um bom agente redutor que tem desempenho estável e redução seletiva., Pode ser usado como agentes redutores de aldeídos, cetonas e cloretos ácidos; também como agente espumante para materiais plásticos, Agente hidrogenante de fazer dihidroestreptomicina, intermediário de fazer borohidreto de potássio, matérias-primas na sintetização de Borano, bem como o agente de tratamento da indústria de papel e águas residuais contendo mercúrio.borohidreto de sódio fornece químicos orgânicos um meio muito conveniente e leve para a redução de aldeídos e cetonas. Antes disso, as pessoas geralmente usam a abordagem metal / álcool para reduzir o composto carbonílico., O borohidrido de sódio permite a redução do carbonil dos aldeídos e cetonas em condições muito suaves para produzir álcoois primários e álcoois secundários. O procedimento de redução é o seguinte: dissolver primeiro o substrato num solvente (normalmente metanol ou etanol), depois arrefecer com um banho de gelo. Por fim, adicionar pó de borohidrido de sódio à mistura até completar a reacção. O processo de reação pode ser monitorado por cromatografia de camada fina. Se o solvente não é um álcool, precisamos adicionalmente fornecer metanol ou etanol juntamente com a reação., Borohidreto de sódio é um agente redutor com resistência média, e, portanto, exibindo boa seletividade química. Ele só reduz o grupo aldeído ativo e cetona carbonila, e não reage com o éster, amida.,de iões de reação

agente redutor

boro-hidreto de Sódio é relativamente leve agente redutor., Tem uma boa eficácia na redução dos aldeídos e cetonas. Seus solventes comumente usados incluem álcool, tetraidrofurano, DMF e água. Geralmente não reduz um grupo éster, um grupo carboxílico e amida. No entanto, quando combinado com solvente apropriado ou catalisada por ácido de Lewis em alta temperatura, que pode ser usada para reduzir o fraco do grupo carbonila, tais como éster.reduz aldeídos, cetonas leves e de alta eficiência. Operações básicas: utilizar metanol ou etanol como solvente, composto aldeído, cetona carbonil misturado com borohidrido de sódio com qualidade 1: 1 é suficiente., O método de aquecimento por etapas pode ser aplicado para o aquecimento, por exemplo, começar com 50 graus, e executar a reação de refluxo após um tempo suficiente, como 1 hora; simultaneamente usar TLC para monitorar o progresso. A reacção é geralmente muito completa. Geralmente, desde que a quantidade de solvente a reação pode evitar a ocorrência de uma pasta pegajosa branca após a reação completa, isso é bom. Não é necessário manter estritamente seco durante a reacção; houve até casos em que a água foi utilizada como solvente., Por exemplo, para a redução do ácido formil benzóico, onde o formil (formaldeído) é reduzido, primeiro neutralizar o grupo carboxilo com hidróxido de sódio, e, em seguida, realizar a reação em água para o sucesso reduzir o grupo formil.o borohidrido de sódio pode decompor-se rapidamente para libertar hidrogénio em condições ácidas, pelo que não pode reagir em condições ácidas, mas pode ser usado em condições alcalinas. O borohidrido de sódio é rapidamente decomposto para libertar hidrogénio quando contactado com ácido, pelo que não pode reduzir o ácido isoladamente e deve ser utilizado em combinação com iodo., Primeiro reaja com um ácido carboxílico e adicione iodo uma vez que a bolha pára, continuar a liberar gás. Em seguida, adicionar éster de ácido bórico decomposto por cloridrato para obter álcool. Nota: a reação deve ser mantida em THF seco, e THF deve ser primeiro refluxo com sódio até que a benzofenona ficar azul antes de usar! Caso contrário creaming, em vez de líquido claro, irá aparecer durante a reação entre ácido carboxílico e borohidrido de sódio em.

Use o borohidreto de sódio e cloreto de zinco anidro (seco acima de 200 graus) para reagir em THF anidro por 3 horas para produzir um borohidreto de zinco., Esta mistura de solução não necessita de ser isolada e purificada antes de ser sob a forma de borohidrido de zinco. Quando usado para restaurar o ácido carboxílico ou éster em THF sob temperatura de refluxo, o rendimento é bom, mas pode haver algumas ligações duplas afetadas. Por exemplo, a redução do ácido cinâmico resultará numa fracção do produto de dupla ligação reduzido.

toxicidade

o contacto com o borohidrido de sódio causa dor de garganta, tosse, taquipneia, cefaleias, dor abdominal, diarreia, tonturas, hiperemia conjuntival e dor. Ao aplicá-lo, devemos prevenir o pó, aumentar a ventilação ou usar máscaras de proteção., Preste atenção à proteção dos olhos, use óculos de proteção fechados, e não coma, beba e fume no trabalho. Rapidamente deixar a cena após o envenenamento, tomar semi-supino descanso, respirar ar fresco, lavar os olhos com muita água, despojado de roupas contaminadas, e enxaguar o corpo; se entrar no trato digestivo, imediatamente lavar o mês, beber muita água para induzir o vômito e imediatamente ir para o hospital para o tratamento. Usar máscaras de protecção filtrar quando ocorre fuga para limpar a fuga., método de produção: Pour bórico e quantidade adequada de metanol para destilação da chaleira, aquecida lentamente a 54 °C para refluxo total 2h. em seguida, recolher o líquido azeotrópico de metil borato e Solução de metanol. Após o tratamento de um líquido azeotrópico por ácido sulfúrico, a destilação fina pode produzir um produto relativamente puro. Alimentar o hidrogénio de sódio obtido por reacção entre o hidrogénio gasoso e o sódio no reservatório de reacção de condensação. Aquecer com agitação a cerca de 220 ° C e, em seguida, começar a adicionar éster de ácido bórico., Parar o aquecimento uma vez que a temperatura atinja 260 °C; manter a temperatura da alimentação Abaixo de 280 °C, continuar a agitação após a adição de éster de ácido bórico para assegurar a reacção completa. Após a conclusão da reacção, arrefecer a temperatura abaixo de 100 °C, centrifugar para obter um sedimento de produto de condensação. Adicionar uma quantidade adequada de água ao reator de hidrólise e transferir lentamente o sedimento do filtro para o reator de hidrólise, manter a temperatura inferior a 50 °C, aquecer a 80 °C após a adição completa do sedimento do filtro., Centrifugar e separar, transferir a solução de hidrólise para um recipiente de estratificação para se manter imóvel durante 1h para camadas automáticas. A solução de hidrólise na camada inferior corresponde ao borohidreto de sódio. A reação fórmula é como abaixo:

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

Propriedades Químicas

boro-Hidreto de Sódio é um branco, inodoro ou pellet. É utilizado para branquear polpa de madeira, como agente de sopro para plásticos, e como agente redutor para aldeídos e cetonas.

propriedades físicas

cristais cúbicos brancos; higroscópicos; Densidade 1.,07 g / cm3; decompõe-se lentamente a cerca de 400°C no vácuo ou no ar húmido; solúvel em água, decompondo e evoluindo hidrogénio; também solúvel em álcoois, amoníaco líquido, aminas e piridina.

Uses

Sodium Borohydride is used as a reagent in the reduction of amino acids and their derivatives. Also used in the catalysis of ammonia borane desydrogenation.
redutor de aldeídos, cetonas e bases Schiff em solventes não aquosos. Também reduz ácidos, ésteres, cloretos de ácido, dissulfetos, nitriles, aniões inorgânicos., Usado para gerar diborano, como agente espumante, como necrófago para vestígios de aldeído, cetonas e peróxidos em produtos químicos orgânicos.superlatices nanocristalinos em solução de colóide dourado foram preparados por indução de ligando usando a AuCl3 reduzida com borohidreto de sódio.1 Adição nucleofílica de íon hidreto a partir de borohidreto de sódio é um método alternativo barato para a reação de Baylis-Hillman à forma de ácidos α-metilcinâmico.,

Preparação

boro-hidreto de Sódio é preparado por reação de hidreto de sódio com trimetil de borato de aproximadamente 250°C: 4 NaH + B(OCH3)3 → NaBH3 + 3NaOCH3
além disso, o boro-hidreto de sódio pode ser feita, passando diborane, B2H6, através de uma solução de metilato de sódio em, NaOCH3 , em metanol: 2B2H6 + 3NaOCH3→ 3NaBH3 + B(OCH3)3
em Alternativa, diborane pode ser transmitido através de uma solução de sódio tetramethoxyborohydride a baixas temperaturas: 3 NaB(OCH3)3 + 2B2H6 → 3NaBH3 + 4B(OCH3)3. o bissulfato de sódio é um subproduto do fabrico de sulfato de sódio., Um processo envolve reagir ácido sulfúrico com nitrato de sódio a alta temperatura para formar ácido nítrico e bissulfato de sódio: NaNO3 + H2SO3 → NaHSO4 + HNO3(g)
na reação acima, ácido nítrico é obtido como vapor. É purgado do sistema e recolhido em água para obter a solução de ácido nítrico com a concentração desejada. O bissulfato de sódio é separado por cristalização fraccionada.

Descrição geral

borohidreto de sódio é um pó cristalino de cor branca a cinzenta. Borohidrido de sódio é decomposto por água para formar hidróxido de sódio, um material corrosivo, e hidrogênio, um gás inflamável., O calor desta reacção pode ser suficiente para inflamar o hidrogénio. O material em si é facilmente inflamado e queima vigorosamente uma vez inflamado. Borohidreto de sódio é usado para fazer outros produtos químicos, tratar águas residuais, e para muitos outros usos.

ar& reacções à água

a hidrólise gera calor suficiente para inflamar material combustível adjacente . Dissolve-se em água com libertação de calor, pode vapor e salpicos. A solução é básica (alcalina). A reação de água com o borohidreto liberta gás hidrogênio inflamável. Borohidrido sódico queima no ar .,

perfil de reactividade

borohidreto de sódio é um potente agente redutor. Uma base química. Absorve a humidade formando rapidamente uma solução cáustica. que ataca alumínio e zinco. A polimerização violenta do acetaldeído resulta das reações de acetaldeído com materiais alcalinos, tais como hidróxido de sódio. O óxido de cálcio ou o hidróxido de sódio reagem com o pentóxido de fósforo de forma extremamente violenta quando iniciado por aquecimento local . O uso de hidróxido de potássio para secar tetraidrofurano impuro, que contém peróxidos, pode ser perigoso. Ocorreram explosões no passado., Hidróxido de sódio comporta-se de forma semelhante ao hidróxido de potássio . A ignição ocorre se uma mistura de hidreto e ácido sulfúrico não for resfriada. O contacto do glicerol e do borohidrido de sódio leva à ignição, outros glicóis e metanol são exotérmicos mas não inflamam.

perigo

reage com a água produzindo hidróxido de hidrogénio e de sódio. Inflamável, perigoso risco de incêndio.Conservar fora de contacto com a humidade. perigo para a saúde é ligeiramente corrosivo para a pele. Ingestão Oral ou administração intravenosa do sólido ou da sua solução produziu elevada toxicidade nos animais.,A ingestão de uma dose de 160 mg/kg foi torats letais (NIOSH, 1986). comportamento no fogo: decompõe-se e produz gás de hidrogénio altamente inflamável.

perfil de segurança

veneno por ingestão e vias intraperitoneais. Um alcalino forte. Um olho, pele e membranas mucosas irritantes. Acende-se no ar acima de 288 ‘ quando exposto a faísca. Reacção potencialmente explosiva com cloreto de alumínio + éter bis (2-metoxietílico). Reage com sais de ruténio para formar um produto sólido que explode quando tocado ou em contacto com a água., Reage para formar gases de hidrogénio perigosamente explosivos em contacto com álcalis, água e outros solventes proticos (por exemplo, metanol, etanol, etilenoglicol, fenol), éter de cloreto de alumínio + bis(2metoxiety1). Reage violentamente com ácidos anidros (por exemplo, sulfúrico, fosfórico, fluorofosfórico) para formar diborano. A violenta reacção exotérmica com dimetil formamida causou explosões industriais. Misturas com ácido sulfúrico podem inflamar-se., Incompatível com paládio, éter diborano + bis(2-metoxietil), poliglicóis, dimetilacetamida, oxidantes, sais metálicos, precipitados metálicos finamente divididos de cobalto, níquel, cobre, ferro e, possivelmente, outros metais. Emite vapores inflamáveis em contacto com vapores ácidos. Materiais sensíveis à polimerização em condições alcalinas, tais como acrilonitrilo, podem polimerizar em contato com borohidreto de sódio. Evitar o armazenamento em recipientes de vidro. Quando aquecido para decompor emite fumos tóxicos de NanO. Veja também hidretos, compostos de boro e compostos de sódio.,

de Purificação de Métodos

Após a adição de NaBH4 (10g) para recém destilada diglyme (120mL) de uma seca de três-de-pescoço-balão equipado com um agitador, nitrogênio entrada e saída, a mistura é agitada por 30 minutos no 50o até que quase todo o sólido foi dissolvido. Interrompe-se a agitação e, depois de o sólido ter estabilizado, o líquido sobrenadante é forçado, sob pressão N2, através de um filtro de vidro sinterizado, para um balão seco. A solução é arrefecida lentamente até zero e depois decantada a partir das agulhas brancas que se separaram. Os cristais são secos evacuando por 4 horas para dar NaBH4 anidro., Em alternativa, após a filtração a 50o, a solução é aquecida a 80o durante 2 horas, de modo a obter um precipitado branco de NaBH4 substancialmente anidro, que é recolhido num filtro de vidro sinterizado sob N2 e depois evacuado a 60o durante 2 horas . O NaBH4 foi também cristalizado a partir da isopropilamina, dissolvendo-o no solvente em refluxo, arrefecimento, filtragem e permitindo que a solução se mantivesse num balão de filtro ligado a um sistema de retenção de gelo seco/acetona. Após a maior parte do solvente ter passado para a câmara fria, os cristais são removidos com fórceps, lavados com éter dietílico seco e secos sob vácuo., Cristais um pouco menos puros foram obtidos mais rapidamente usando a extração de Soxhlet com apenas uma pequena quantidade de solvente e extraindo por cerca de 8 horas. Os cristais formados no frasco são filtrados, lavados e secos como antes. Outros solventes utilizados na cristalização incluem água e amoníaco líquido. a eliminação de resíduos pode ser destruída de várias formas. Onemethod é o seguinte (Aldrich 1995). O Thesolid ou a sua solução é dissolvido ou diluído em grande volume de água. O ácido acético diluído oracetona é então lentamente adicionado a esta solução numa área bem ventilada., O hidrogénio gerado a partir da decomposição de borohidrido deve ser cuidadosamente expelido. O pH é ajustado a 1. A solução pode então permanecer durante várias horas. É então neutralizado para 7, e a solução é então evaporada para a secura.O resíduo é então enterrado em um aterro aprovado para a eliminação de resíduos perigosos.O borohidrido de sódio pode ser destruído no laboratório por métodos alternativos mencionados para outros hidretos.