borohidrură de sodiu proprietăți chimice,utilizări, producție
descriere
Borohidrura de sodiu este un compus anorganic prezentat ca o pulbere cristalină fină albă sau aproape albă. Reacția rapidă cu metanolul va produce hidrogen la temperatura camerei. Este higroscopic și ușor deliquesced la absorbția apei. Punct de fierbere: 500 °C (vid); punct de topire: 400 °C; solubil în apă și alcooli inferiori, amoniac, insolubil în eter, benzen, hidrocarburi; densitate relativă (apă = 1): 1.,07; borohidrura de sodiu este de obicei utilizată ca agent reducător în sinteza sintezei anorganice și organice. Borohidrura de sodiu are o reducere selectivă puternică, fiind capabilă să reducă selectiv o grupare carbonil la o grupare hidroxil fără a reacționa cu reacția de legătură dublă carbon-carbon și triplă legătură. O cantitate mică de borohidrură de sodiu poate restabili nitrilul la aldehidă, cantitatea în exces fiind redusă la amină.
istoric
Borohidrura de sodiu este descoperită de H. C. Brown și șeful său Schlesinger în 1942 la Universitatea din Chicago found., În acel moment scopul este de a studia proprietatea complexelor de monoxid de carbon și Boran, dar au găsit capacitatea de reducere a boranului pe compusul carbonil organic. Cu toate acestea, datorită acestui Boran sunt substanțe rare la acel moment, deci nu a provocat suficientă atenție chimiștilor organici. Dezvoltarea chimiei borane ar trebui să mulțumească celui de-al doilea Război Mondial, când Departamentul Apărării al SUA a trebuit să găsească compuși volatili de uraniu cu greutate moleculară cât mai mică posibil pentru îmbogățirea materialului fisionabil uraniu 235. Uraniu borohidrură U (BH4) 4 îndeplinește această cerință destul de bine., Sinteza acestui compus necesită utilizarea hidrurii de litiu. Cu toate acestea, furnizarea de hidrură de litiu este destul de limitată, astfel încât hidrura de sodiu mai ieftină este utilizată ca materie primă, iar borohidrura de sodiu a fost re-descoperită în proces. Mai târziu, din cauza rezoluției de problemă tehnică cu privire la prelucrarea de hexafluorură de uraniu, Ministerul apărării a renunțat la planul de imbogatire a uraniului-235 prin uraniu borohidrură, și Maro cercetare schimburi la modul de a facilita pregătirea de borohidrură de sodiu., Compania Army Signal Corps este interesată de capacitatea de producere a hidrogenului in situ pe scară largă a acestui compus. Sub finanțarea acestora, legate de industrializare cercetările au fost efectuate, care rezultă în mai târziu industriale procedura de a face borohidrură de sodiu proces: 4NaH + B (OCH3) 3 → NaBH4 + 3NaOCH3 cu doi produs solid. Obțineți borohidrură de sodiu pură cu recristalizare cu solvent eteric.
informațiile de mai sus sunt editate de Cartea chimică Dai Xiongfeng.
utilizează
Borohidrura de sodiu (NaBH4) este un agent reducător versatil utilizat într-o serie de procese industriale., Aplicațiile majore includ sinteza organică și farmaceutică, tratarea apelor uzate și albirea pastei de hârtie. Borohidrida de sodiu joacă un rol atât de important în sinteza organică. Este un bun agent reducător care are performanțe stabile și reducere selectivă., Acesta poate fi folosit ca agenți de reducere de aldehide, cetone și cloruri acide; de asemenea, ca agent de spumare pentru materiale plastice, hydrogenating agent de a face dihidrostreptomicina, intermediar de luare de potasiu borohidrură, materii prime în sintetizarea boran, precum și tratamentul agent din industria hârtiei și a apelor uzate care conțin mercur.
Borohidrida de sodiu oferă chimiștilor organici un mijloc foarte convenabil și ușor de reducere a aldehidelor și cetonelor. Înainte de aceasta, oamenii folosesc de obicei abordarea metal/alcool pentru a reduce compusul carbonil., Borohidrura de sodiu permite reducerea carbonilului aldehidelor și cetonelor în condiții foarte ușoare pentru a produce alcooli primari și alcooli secundari. Procedura de reducere este ca mai jos: mai întâi se dizolvă substratul într-un solvent (de obicei metanol sau etanol), apoi se răcește cu o baie de gheață. În cele din urmă, adăugați pulbere de borohidrură de sodiu în amestec până când reacția este finalizată. Procesul de reacție poate fi monitorizat prin cromatografie în strat subțire. Dacă solventul nu este un alcool, trebuie să furnizăm suplimentar metanol sau etanol împreună cu reacția., Borohidrura de sodiu este un agent reducător cu rezistență medie și, astfel, prezintă o selectivitate chimică bună. Reduce numai aldehida activă și gruparea carbonil cetonă și nu reacționează cu esterul, amidura.,ion reacție
agent de reducere
borohidrură de Sodiu este relativ ușoară agent de reducere., Are o eficacitate bună asupra reducerii aldehidelor și cetonelor. Solvenții săi utilizați în mod obișnuit includ alcoolul, Tetrahidrofuranul, DMF și apa. În general, nu reduce o grupare esterică, o grupare carboxil și amidă. Cu toate acestea, atunci când este combinat cu solvent adecvat sau catalizat de acidul Lewis la temperaturi ridicate, acesta poate fi utilizat pentru reducerea grupării carbonil slabe, cum ar fi esterul.reduce aldehidele, cetonele ușor și eficient. Operațiuni de bază: utilizați metanol sau etanol ca solvent, aldehidă, compus carbonil cetonă amestecat cu borohidrură de sodiu cu calitate 1: 1 este suficient., Metoda de încălzire în trepte poate fi utilizată aplicată pentru încălzire, de exemplu, începe cu 50 de grade și efectuează reacția de reflux după un timp suficient, cum ar fi 1 oră; utilizați simultan TLC pentru a monitoriza progresul. Reacția este, în general, foarte amănunțită. În general, atâta timp cât cantitatea de solvent reacția poate evita apariția unei paste lipicioase albe după terminarea reacției, este bine. Nu este necesar să se mențină strict uscat în timpul reacției, au existat chiar cazuri în care apa a fost utilizată ca solvent., De exemplu, pentru reducerea formil acid benzoic unde formil (formaldehidă) este redusă, în primul rând neutraliza carboxil cu hidroxid de sodiu, și apoi efectuați reacție în apă cu succes a reduce formil grup.
borohidrura de sodiu se poate descompune rapid pentru a elibera hidrogen gazos în condiții acide, astfel încât nu poate reacționa în condiții acide, dar poate fi utilizată în condiții alcaline. Borohidrura de sodiu este descompusă rapid pentru a elibera hidrogen gazos atunci când este în contact cu acidul, astfel încât nu poate reduce acidul singur și trebuie utilizat în combinație cu iodul., Mai întâi reacționați-l cu un acid carboxilic și adăugați iod odată ce bula se oprește, continuați să eliberați gaz. Apoi adăugați esterul acidului boric descompus de clorhidrat pentru a obține alcool. Notă: reacția trebuie păstrată în THF uscat, iar THF trebuie să fie primul reflux cu sodiu până când benzofenona devine albastră înainte de utilizare! În caz contrar, cremarea, în loc de lichid limpede, va apărea în timpul reacției dintre acidul carboxilic și borohidrura de sodiu.
utilizați borohidrura de sodiu și clorura de zinc anhidră (uscată peste 200 de grade) pentru a reacționa în THF anhidru timp de 3 ore pentru a produce o borohidrură de zinc., Acest amestec de soluție nu trebuie izolat și purificat înainte de a fi sub formă de borohidrură de zinc. Atunci când este utilizat pentru a restabili acidul carboxilic sau esterul în THF sub temperatura de reflux, randamentul este bun, dar pot exista unele legături duble afectate. De exemplu, reducerea acidului cinamic va avea ca rezultat o fracțiune de produs redus cu dublă legătură.
toxicitate
contactul cu borohidrida de sodiu va provoca dureri în gât, tuse, tahipnee, cefalee, dureri abdominale, diaree, amețeli, hiperemie conjunctivală și durere. Când se aplică, ar trebui să prevenim praful, să creștem ventilația sau să purtăm măști de protecție., Atenție la protecția ochilor, Purtați ochelari de protecție închise și nu mâncați, beți și fumați la locul de muncă. Părăsiți rapid scena după otrăvire, luați odihnă semi-supină, respirați aer curat, spălați ochii cu multă apă, dezbrăcați de îmbrăcăminte contaminată și clătiți corpul; dacă intră în tractul digestiv, clătiți imediat luna, beți multă apă pentru a induce vărsături și mergeți imediat la spital pentru tratament. Purtați măști de protecție filtru atunci când apare o scurgere pentru a curăța scurgerea.,
metode de Producție
borohidrură de Sodiu acid boric ester de preparare: se Toarnă acid boric și cantitatea corespunzătoare de metanol pentru distilare ceainic, încet încălzită la 54 °C timp total de reflux 2h. Apoi colecta azeotrop lichid de borat de metil și soluție de metanol. După tratarea lichidului azeotropic cu acid sulfuric, utilizarea distilării fine poate produce un produs relativ pur. Se alimentează hidrogenul de sodiu obținut prin reacția dintre hidrogenul gazos și sodiul în rezervorul de reacție de condensare. Se încălzește cu agitare la aproximativ 220 °C și apoi începe să se adauge ester de acid boric., Opriți încălzirea odată ce temperatura atinge 260 °C; mențineți temperatura de alimentare sub 280 °c, continuați agitarea după adăugarea esterului acidului boric pentru a asigura reacția completă. După finalizarea reacției, răciți temperatura sub 100 °C, centrifugați pentru a obține o peletă de produs de condensare. Adăugați o cantitate adecvată de apă în reactorul de hidroliză și transferați încet peleta filtrului în reactorul de hidroliză, mențineți temperatura mai mică de 50 °C, încălziți la 80 °C după finalizarea adăugării peletei de filtru., Centrifugați și separați, transferați soluția de hidroliză în vasul de stratificare pentru a rămâne nemișcat timp de 1h pentru stratificarea automată. Soluția de hidroliză din stratul inferior corespunde borohidridei de sodiu. Reacția este formula de mai jos:
H3BO3+3CH3OH→B(OCH3)3+3H2O
2Na+H2→2NaH
4NaH+B(OCH3)3→NaBH4+3CH3ONa
Proprietati Chimice
Borohidrură de Sodiu este de culoare albă, inodoră sau pelete. Se utilizează pentru albirea pulpei de lemn, ca agent de suflare pentru materiale plastice și ca agent reducător pentru aldehide și cetone.
proprietăți fizice
cristale cubice albe; higroscopice; densitate 1.,07 g/cm3; se descompune lent la aproximativ 400°C în vid sau în aer umed; solubil în apă, descompunând și dezvoltând hidrogen; de asemenea, solubil în alcooli, amoniac lichid, amine și piridină.
utilizează
Borohidrura de sodiu este utilizată ca reactiv în reducerea aminoacizilor și a derivaților acestora. De asemenea, utilizat în cataliza dehidrogenării boranului de amoniac.
Agent de reducere pentru aldehide, cetone și baze Schiff în solvenți nonaqueous. De asemenea, reduce acizii, esterii, clorurile acide, disulfurile, nitrilii, anionii anorganici., Folosit în continuare pentru a genera diboran, ca agent de spumare, ca agent de curățare pentru urme de aldehidă, cetone și peroxizi în substanțe chimice organice.
superlattices nanocristaline în soluție de coloid de aur au fost preparate prin ligand-inducție folosind AuCl3 redus cu borohidrură de sodiu.1 Adăugarea nucleofilă a ionului de hidrură din borohidrura de sodiu este o metodă alternativă ieftină pentru reacția Baylis-Hillman la formarea acizilor α-metilcinamici.,
de Pregătire
borohidrură de Sodiu se prepară prin reacția hidrură de sodiu cu trimetil borat la aproximativ 250°C: 4 Nu + B(OCH3)3 → NaBH3 + 3NaOCH3
de Asemenea, borohidrură de sodiu poate fi făcută prin trecerea diborane, B2H6, printr-o soluție de sodiu se metilează, NaOCH3 , în metanol: 2B2H6 + 3NaOCH3→ 3NaBH3 + B(OCH3)3
Alternativ, diborane poate fi trecut printr-o soluție de sodiu tetramethoxyborohydride la temperaturi scăzute: 3 NaB(OCH3)3 + 2B2H6 → 3NaBH3 + 4B(OCH3)3.
metode de producție
bisulfatul de sodiu este un produs secundar al fabricării sulfatului de sodiu., Un proces implică reacția acidului sulfuric cu nitrat de sodiu la temperaturi ridicate pentru a forma acid azotic și bisulfat de sodiu: NaNO3 + H2SO3 → NaHSO4 + HNO3(g)
În cele de mai sus reacție, acidul azotic este obținut sub formă de vapori. Este purjat din sistem și colectat în apă pentru a obține soluția de acid azotic cu concentrația dorită. Bisulfatul de sodiu este separat prin cristalizare fracționată.
descriere generală
borohidrura de sodiu este o pulbere cristalină albă până la cenușie. Borohidrura de sodiu este descompusă de apă pentru a forma hidroxid de sodiu, un material coroziv și hidrogen, un gaz inflamabil., Căldura acestei reacții poate fi suficientă pentru a aprinde hidrogenul. Materialul în sine este ușor de aprins și arde puternic odată aprins. Borohidrura de sodiu este utilizată pentru fabricarea altor substanțe chimice, tratarea apelor reziduale și pentru multe alte utilizări.
aer & reacții de apă
hidroliza generează suficientă căldură pentru a aprinde materialul combustibil adiacent . Se dizolvă în apă cu eliberarea căldurii, poate aburi și stropi. Soluția este bazică (alcalină). Reacția apei cu borohidrura eliberează hidrogen gazos inflamabil. Borohidrura de sodiu arde în aer .,
profilul reactivității
Borohidrura de sodiu este un agent reducător puternic. O bază chimică. Absoarbe umezeala formând ușor soluție caustică. care atacă aluminiu și zinc. O polimerizare violentă a acetaldehidei rezultă din reacțiile acetaldehidei cu materiale alcaline, cum ar fi hidroxidul de sodiu. Oxidul de calciu sau hidroxidul de sodiu reacționează extrem de violent cu pentaoxidul de fosfor atunci când este inițiat de încălzirea locală . Utilizarea hidroxidului de potasiu pentru uscarea tetrahidrofuranului impur, care conține peroxizi, poate fi periculoasă. Explozii au avut loc în trecut., Hidroxidul de sodiu se comportă într-un mod similar cu hidroxidul de potasiu . Aprinderea are loc dacă un amestec de hidrură și acid sulfuric nu este răcit. Contactul glicerolului și Borohidrurii de sodiu duce la aprindere, alți glicoli și metanol sunt exoterme, dar nu se aprind.
pericol
reacționează cu apa pentru a dezvolta hidrogen șihidroxid de sodiu. Risc de incendiu inflamabil și periculos.A se păstra în afara contactului cu umezeala.
pericol pentru sănătate
este ușor coroziv pentru piele. Administrarea orală sau administrarea intravenoasă a solidului sau a soluției sale a produs toxicitate ridicată la animale.,Ingestia dozei de 160 mg / kg a fost letală torats (NIOSH 1986).
pericol de incendiu
comportament în caz de incendiu: se descompune și produce hidrogen gazos foarte inflamabil.
profil de siguranță
otravă prin ingestie și căi intraperitoneale. Un alcalin puternic. Un ochi sever, piele și mucoasă iritantă. Se aprinde în aer peste 288 ‘ C atunci când este expus la scânteie. Reacție potențial explozivă cu clorură de aluminiu + bis (2-metoxietil) eter. Reacționează cu sărurile de ruteniu pentru a forma un produs solid care explodează atunci când este atins sau în contact cu apa., Reacționează pentru a forma gaz hidrogen periculos exploziv la contactul cu alcalii, apă și alți solvenți protici (de exemplu, metanol, etanol, etilenglicol, fenol), clorură de aluminiu + bis(2metoxiety1)eter. Reacționează violent cu acizi anhidri (de exemplu, sulfuric, fosforic, fluorofosforic) pentru a forma diboran. Reacția exotermă violentă cu dimetil formamida a provocat explozii industriale. Amestecurile cu acid sulfuric se pot aprinde., Incompatibil cu paladiu, diboran + bis (2-metoxietil) eter, poliglicoli, dimetilacetamidă, oxidanți, săruri metalice, precipitații metalice fin divizate de cobalt, nichel, cupru, fier și, eventual, alte metale. Emite vapori inflamabili la contactul cu vaporii de acid. Materialele sensibile la polimerizare în condiții alcaline, cum ar fi acrilonitrilul, pot polimeriza la contactul cu borohidrura de sodiu. Evitați depozitarea în recipiente de sticlă. Când este încălzit până la descompunere, emite vapori toxici de NanO. A se vedea, de asemenea, hidruri, compuși de bor și compuși de sodiu.,
metode de purificare
după adăugarea NaBH4 (10g) la diglyme proaspăt distilat (120ml) într-un balon uscat cu trei gât prevăzut cu un agitator, intrare și ieșire de azot, amestecul este agitat timp de 30 de minute la 50o până când aproape tot solidul s-a dizolvat. Agitarea este oprită și, după ce solidul s-a așezat, lichidul supernatant este forțat sub presiune N2 printr-un filtru din sticlă sinterizată într-un balon uscat. Soluția este răcită încet până la 0o și apoi decantată din acele albe care s-au separat. Cristalele sunt uscate prin evacuare timp de 4 ore pentru a da NaBH4 anhidru., Alternativ, după filtrarea la 50o, soluția este încălzită la 80o timp de 2 ore pentru a da un precipitat alb de nabh4 substanțial anhidru, care este colectat pe un filtru de sticlă sinterizată sub N2, apoi evacuat la 60o timp de 2 ore . NaBH4 a fost, de asemenea, cristalizat din izopropilamină prin dizolvarea în solvent la reflux, răcire, filtrare și permițând soluției să stea într-un balon de filtru conectat la o capcană de gheață uscată/acetonă. După ce cea mai mare parte a solventului a trecut în capcana rece, cristalele sunt îndepărtate cu forceps, spălate cu dietil eter uscat și uscate sub vid., Cristalele oarecum mai puțin pure au fost obținute mai rapid prin utilizarea extracției Soxhlet cu doar o cantitate mică de solvent și extragerea timp de aproximativ 8 ore. Cristalele care s-au format în balon sunt filtrate, apoi spălate și uscate ca înainte. Alți solvenți utilizați pentru cristalizare includ apa și amoniacul lichid.
eliminarea deșeurilor
acesta poate fi distrus în mai multe moduri. Onemetoda este după cum urmează (Aldrich 1995). Soluția sau soluția sa este dizolvată sau diluatăvolum mare de apă. Acid acetic diluat sauacetona este apoi adăugată lent la această soluțieîntr-o zonă bine ventilată., Hidrogen generatde la descompunerea borohidridei ar trebuisă fie evacuate cu grijă. PH-ul este ajustatla 1. Soluția este apoi lăsată să stea pentrucâteva ore. Este apoi neutralizat la 7 șisoluția este apoi evaporată până la uscare.Reziduul este apoi îngropat într-un depozit de deșeuri aprobat pentru eliminarea deșeurilor periculoase.Borohidrura de sodiu poate fi distrusă în laborator prin metode alternative menționate pentru alte hidruri.