natriumborhydrid kemiska egenskaper, användningsområden, produktion

beskrivning

natriumborhydrid är en oorganisk förening som visas som ett vitt till benvitt fint kristallint pulver eller klump. Snabb reaktion med metanol kommer att producera väte vid rumstemperatur. Det är hygroskopiskt och lätt deliquesced vid absorption av vatten. Kokpunkt: 500 °C (vakuum); smältpunkt: 400 ° C; löslig i vatten och lägre alkoholer, ammoniak, olöslig i eter, bensen, kolväten; relativ densitet (vatten = 1): 1.,07; natriumborhydrid används vanligtvis som reduktionsmedel vid syntes av oorganisk och organisk syntes. Natriumborhydrid har en stark selektiv reduktion, att kunna selektivt minska en karbonylgrupp är att en hydroxylgrupp utan att reagera med kol-kol dubbelbindning och trippelbindning reaktion. En liten mängd natriumborhydrid kan återställa nitrilen till aldehyden med överskottsmängden reduceras till aminen.

historia

natriumborhydrid upptäcks av H. C. Brown och hans chef Schlesinger 1942 vid University of Chicago hittade., Vid den tiden är syftet att studera egenskapen hos kolmonoxid-och borankomplex, men de fann borans reducerande förmåga på organisk karbonylförening. På grund av att Boran är sällsynta ämnen vid den tiden, så det orsakade inte tillräckligt med uppmärksamhet hos organiska kemister. Utveckling av Boran kemi bör tacka till andra världskriget, när den amerikanska försvarsdepartementet behövs för att hitta en flyktig uran föreningar med molekylvikt så liten som möjligt för berikande klyvbart material uran 235. Uranborhydrid U (BH4) 4 uppfyller detta krav ganska bra., Syntesen av denna förening kräver användning av litiumhydrid. Emellertid är tillförseln av litiumhydrid ganska begränsad så billigare natriumhydrid används som råmaterial, och natriumborhydrid åter upptäcktes i processen. Senare, på grund av upplösningen av teknisk fråga om bearbetning av uranhexafluorid, försvarsdepartementet gav upp planen att berika uran-235 genom uranborhydrid, och Browns forskning skiftar till hur man underlättar framställningen av natriumborohydrid., Army Signal Corps Company är intresserad av förmågan hos storskalig in situ-väte som producerar denna förening. Under deras finansiering genomfördes relaterad industrialiseringsforskning, vilket resulterade i det senare industriella förfarandet för att göra natriumborhydrid-processen: 4NaH + B (och3) 3 → NaBH4 + 3NaOCH3 med de två fasta produkterna. Hämta ren natriumborohydrid med eterisk lösningsmedelsrekristallisering.
ovanstående information är redigerat av Chemicalbook Dai Xiongfeng.

använder

natriumborhydrid (NaBH4) är ett mångsidigt reduktionsmedel som används i ett antal industriella processer., Viktiga tillämpningar inkluderar organisk och farmaceutisk syntes, avloppsrening och pappersmassa blekning. Natriumborohydrid spelar en så viktig roll i organisk syntes. Det är ett bra reduktionsmedel som har stabil prestanda och selektiv reduktion., Det kan användas som reduktionsmedel för aldehyder, ketoner och syraklorider; även som skummedel för plastmaterial, hydrogeneringsmedel för att göra dihydrostreptomycin, mellanliggande för att göra kaliumborhydrid, råmaterial vid syntetisering av Boran, liksom behandlingsmedlet för pappersindustri och kvicksilverhaltigt avloppsvatten.
Natriumborohydrid ger organiska kemister ett mycket bekvämt och mildt medel för reduktion av aldehyder och ketoner. Innan detta använder människor vanligtvis metall / alkoholmetod för att minska karbonylföreningen., Natriumborhydrid möjliggör reduktion av karbonyl av aldehyder och ketoner under mycket milda förhållanden för att producera primära alkoholer och sekundära alkoholer. Reduktionsproceduren är som nedan: lös först substratet i ett lösningsmedel (typiskt metanol eller etanol) och svalna sedan med ett isbad. Slutligen tillsätt natriumborhydridpulver till blandningen tills reaktionen är klar. Reaktionsprocessen kan övervakas med tunnskiktskromatografi. Om lösningsmedlet inte är en alkohol måste vi dessutom leverera metanol eller etanol tillsammans med reaktionen., Natriumborhydrid är ett reduktionsmedel med medelstyrka och uppvisar sålunda god kemisk selektivitet. Det minskar bara aktiv aldehyd och ketonkarbonylgrupp, och reagerar inte med estern, amid.,Ion reaktion

reduktionsmedel

natriumborhydrid är relativt milt reduktionsmedel., Det har en bra effekt på att minska aldehyder och ketoner. Dess vanliga lösningsmedel inkluderar alkohol, tetrahydrofuran, DMF och vatten. Det minskar i allmänhet inte en estergrupp, en karboxylgrupp och amid. När det kombineras med lämpligt lösningsmedel eller katalyseras av Lewis-syra i hög temperatur kan det dock användas för att minska svag karbonylgrupp som ester.
det minskar aldehyder, ketoner milt och hög-effektivt. Grundläggande operationer: använd metanol eller etanol som lösningsmedel, aldehyd, ketonkarbonylförening blandad med natriumborhydrid med kvalitet 1: 1 är tillräcklig., Stegvis uppvärmningsmetod kan användas för uppvärmning, till exempel börja med 50 grader, och utföra återflödesreaktionen efter en tillräcklig tid, såsom 1 timme; samtidigt använda TLC för att övervaka framstegen. Reaktionen är i allmänhet mycket noggrann. Generellt, så länge mängden lösningsmedel reaktionen kan undvika förekomsten av en vit klibbig pasta efter fullständig reaktion, det är bra. Det är inte nödvändigt att hålla strikt torr under reaktionen; det fanns även fall där vatten användes som lösningsmedel., Till exempel, för reduktion av formylbensoesyra där formyl (formaldehyd) reduceras, neutraliserar först karboxylgruppen med natriumhydroxid och utför sedan reaktion i vatten för att lyckas minska formylgruppen.

natriumborhydrid kan snabbt sönderdelas för att frigöra vätgas under sura förhållanden så att den inte kan reagera under sura förhållanden men kan användas under alkaliska förhållanden. Natriumborhydrid sönderdelas snabbt för att frigöra vätgas vid kontakt med syra så att den inte kan minska syran ensam och bör användas i kombination med jod., Först reagera det med en karboxylsyra och tillsätt jod när bubblan stannar, fortsätt att släppa ut gas. Tillsätt sedan borsyraester sönderdelad med hydroklorid för att få alkohol. Obs: reaktionen bör hållas i torr THF,och THF måste först återflöde med natrium tills bensofenon blir blå före användning! Annars kommer creaming, istället för klar vätska, att uppträda under reaktionen mellan karboxylsyra och natriumborhydrid i.
Använd natriumborhydrid och vattenfri zinkklorid (torkad över 200 grader) för att reagera i vattenfri THF i 3 timmar för att producera en zinkborhydrid., Denna lösningsblandning behöver inte isoleras och renas innan den är som zinkborhydrid. Vid användning för att återställa karboxylsyran eller estern i THF under återflödestemperatur är utbytet bra men det kan finnas några dubbelbindningar som påverkas. Till exempel, minska kanelsyra kommer att resultera en bråkdel av dubbelbindning reducerad produkt.

toxicitet

kontakt med natriumborhydrid kommer att orsaka halsont, hosta, takypné, huvudvärk, buksmärta, diarré, yrsel, konjunktival hyperemi och smärta. Vid applicering bör vi förhindra damm, öka ventilationen eller bära skyddsmasker., Var uppmärksam på ögonskydd, Använd skyddsglasögon stängda och ät inte, drick och röka på jobbet. Lämna snabbt scenen efter förgiftningen, ta halvstödd vila, andas frisk luft, Spola ögonen med mycket vatten, avskalad av förorenade kläder och skölj kroppen; om det går in i matsmältningsorganet, skölj omedelbart månaden, drick mycket vatten för att framkalla kräkningar och omedelbart gå till sjukhus för behandling. Använd skyddsmasker filter när läckage uppstår för att rensa upp läckan.,

produktionsmetoder

Natriumborhydridborsyraestermetod: häll borsyra och lämplig mängd metanol till destillationskanna, långsamt uppvärmd vid 54 °C för total reflux 2h. samla sedan den azeotropa vätskan av metylborat och metanollösning. Efter behandling av azeotropisk vätska med svavelsyra, med användning av fin destillation kan ge relativ ren produkt. Mata natriumväte som erhållits med reaktion mellan vätgas och natrium i kondensationsreaktionstanken. Värm med omrörning till ca 220 °C och börja sedan tillsätta borsyraester., Sluta värma när temperaturen når 260 °C; Håll matningstemperaturen under 280 °C, fortsätt omrörningen efter tillsats av borsyraester för att säkerställa en grundlig reaktion. Efter avslutad reaktion, kyla temperaturen under 100 ° C, Centrifugera för att erhålla en kondensationsproduktpellet. Tillsätt en lämplig mängd vatten till hydrolysreaktorn och överför långsamt filterpellet till hydrolysreaktorn, håll temperaturen lägre än 50 ° C, värm till 80 ° C efter fullständig tillsats av filterpellet., Centrifugera och separera, överför hydrolyslösningen till stratifieringskärlet för att hålla sig stilla i 1h för automatisk skiktning. Hydrolyslösningen i det nedre skiktet motsvarar natriumborhydrid. Reaktionen formel är enligt nedan:

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

Kemiska Egenskaper

natriumborhydrid är ett vitt, luktfritt pulver eller pellets. Det används för blekning av trämassa, som ett blåsmedel för plast och som reduktionsmedel för aldehyder och ketoner.

fysikaliska egenskaper

vita kubikkristaller; hygroskopisk; densitet 1.,07 g/cm3; sönderdelas långsamt vid ca 400 ° C i vakuum eller i fuktig luft; löslig i vatten, sönderdelning och utvecklande väte; också löslig i alkoholer, flytande ammoniak, aminer och pyridin.

använder

natriumborhydrid används som reagens vid reduktion av aminosyror och deras derivat. Används också i Katalysen av ammoniakborandehydrogenering.
reduktionsmedel för aldehyder, ketoner och Schiff baser i icke vattenhaltigt lösningsmedel. Minskar också syror, estrar, syraklorider, disulfider, nitriler, oorganiska anjoner., Vidare används för att generera diboran, som skummedel, som scavenger för spår av aldehyd, ketoner och peroxider i organiska kemikalier.
Nanokristallina superlatter i guldkolloidlösning har beretts genom ligandinduktion med användning av AuCl3 reducerad med natriumborhydrid.1 nukleofil tillsats av hydridjon från natriumborhydrid är en billig alternativ metod för Baylis-Hillman-reaktionen på form-α-metylcinnaminsyror.,

Förberedelse

natriumborhydrid framställs genom att reagera natrium-hydrid med trimetyl borat på ca 250°C: 4 NaH + B(OCH3)3 → NaBH3 + 3NaOCH3
Även natriumborhydrid kan göras genom att skicka diborane, B2H6, genom en lösning av natriummetylat, NaOCH3 , i metanol: 2B2H6 + 3NaOCH3→ 3NaBH3 + B(OCH3)3
Alternativt diborane kan komma att skickas genom en lösning av natrium-tetramethoxyborohydride vid låga temperaturer: 3 NaB(OCH3)3 + 2B2H6 → 3NaBH3 + 4B(OCH3)3.

produktionsmetoder

natriumbisulfat är en biprodukt av tillverkning av natriumsulfat., En process innefattar att reagera svavelsyra med natriumnitrat vid hög temperatur för att bilda salpetersyra och natriumbisulfat: NaNO3 + H2SO3 → NaHSO4 + HNO3(g)
i ovanstående reaktion erhålls salpetersyra som ånga. Det rensas från systemet och uppsamlas i vatten för att erhålla salpetersyralösning med önskad koncentration. Natriumbisulfat separeras genom fraktionerad kristallisering.

allmän beskrivning

natriumborhydrid är ett vitt till gråaktigt kristallint pulver. Natriumborhydrid sönderdelas med vatten för att bilda natriumhydroxid, ett frätande material och väte, en brandfarlig gas., Värmen i denna reaktion kan vara tillräcklig för att antända vätet. Materialet i sig antänds lätt och brinner kraftigt en gång antänds. Natriumborhydrid används för att göra andra kemikalier, behandla avloppsvatten och för många andra användningsområden.

luft& Vattenreaktioner

hydrolys genererar tillräckligt med värme för att antända intilliggande brännbart material . Upplöses i vatten med befrielse av värme, kan ånga och stänka. Lösningen är grundläggande (alkalisk). Reaktion av vatten med borhydrid befriar brandfarlig vätgas. Natriumborohydrid brinner i luft .,

Reaktivitetsprofil

natriumborhydrid är ett kraftfullt reduktionsmedel. En kemisk bas. Absorberar fukt lätt bildar kaustisk lösning. som angriper aluminium och zink. En våldsam polymerisering av acetaldehyd härrör från reaktionerna av acetaldehyd med alkaliska material såsom natriumhydroxid. Kalciumoxid eller natriumhydroxid reagerar med fosforpentaoxid extremt våldsamt när den initieras av lokal uppvärmning . Användning av kaliumhydroxid för att torka orena tetrahydrofuran, som innehåller peroxider, kan vara farligt. Explosioner har inträffat tidigare., Natriumhydroxid beter sig på ett liknande sätt som kaliumhydroxid . Tändning uppstår om en blandning av hydrid och svavelsyra inte kyls. Kontakt med glycerol och natriumborhydrid leder till tändning, andra glykoler och metanol är exoterma men antänds inte.

Hazard

reagerar med vatten för att utveckla väte ochnatriumhydroxid. Brandfarlig, farlig brandrisk.Förvaras utom kontakt med fukt.

hälsorisk

det är milt frätande på huden. Oralt intag ellerintravenös administrering av fast eller lösning gav hög toxicitet hos djur.,Intag av 160 mg/kg dos var dödlig torats (NIOSH 1986).

brandrisk

Brandbeteende: sönderdelar och producerar mycket brandfarlig vätgas.

säkerhetsprofil

Gift genom intag och intraperitoneala vägar. En stark alkali. Ett allvarligt öga, hud och slemhinnor irriterande. Antänds i luft över 288 ’ C när den utsätts för gnista. Potentiellt explosiv reaktion med aluminiumklorid + bis (2-metoxietyl) eter. Reagerar med ruteniumsalter för att bilda en fast produkt som exploderar vid beröring eller vid kontakt med vatten., Reagerar på att bilda farligt explosiv vätgas vid kontakt med alkali, vatten och andra protiska lösningsmedel (t.ex. metanol, etanol, etylenglykol, fenol), aluminiumklorid + bis(2metoxiety1)eter. Reagerar våldsamt med vattenfria syror (t.ex. svavelsyra, fosfor, fluorofosforsyra) för att bilda diboran. Våldsam exoterm reaktion med dimetylformamid har orsakat industriella explosioner. Blandningar med svavelsyra kan antändas., Oförenligt med palladium, diboran + bis (2-metoxietyl) eter, polyglykoler, dimetylacetamid, oxidationsmedel, metallsalter, finfördelade metalliska fällningar av kobolt, nickel, koppar, järn och eventuellt andra metaller. Avger brandfarliga ångor vid kontakt med syraångor. Material som är känsliga för polymerisation under alkaliska förhållanden, såsom Akrylnitril, kan polymerisera vid kontakt med natriumborhydrid. Undvik förvaring i glasbehållare. Vid upphettning för att sönderdela den avger giftiga ångor av NanO. Se även hydrider, borföreningar och natriumföreningar.,

reningsmetoder

efter tillsats av NaBH4 (10g) till nydestillerat diglyme (120mL) i en torr trehalsad kolv försedd med omrörare, kväveintag och utlopp, omrörs blandningen i 30minuter vid 50o tills nästan allt fast ämne har löst sig. Omrörningen stoppas, och efter att det fasta ämnet har avgjort, tvingas supernatantvätskan under N2-tryck genom ett sintratglasfilter till en torr kolv. Lösningen kyls långsamt till 0o och dekanteras sedan från de vita nålarna som separerades. Kristallerna torkas genom att evakuera i 4timmar för att ge vattenfri NaBH4., Alternativt, efter filtreringen vid 50o upphettas lösningen vid 80o i 2timmar för att ge en vit fällning av väsentligen vattenfri NaBH4 som uppsamlas på ett sintratglasfilter under N2 och evakueras sedan vid 60o i 2timmar . NaBH4 har också kristalliserats från isopropylamin genom att lösa upp det i lösningsmedlet vid återflöde, kylning, filtrering och låta lösningen stå i en filterkolv ansluten till en torris/acetonfälla. När det mesta av lösningsmedlet har gått över i den kalla fällan, avlägsnas kristaller med tång, tvättas med torr dietyleter och torkas under vakuum., Något mindre rena kristaller erhölls snabbare genom att använda Soxhlet extraktion med endast en liten mängd lösningsmedel och extrahera i ca 8 timmar. Kristallerna som bildas i kolven filtreras av, tvättas sedan och torkas som tidigare. Andra lösningsmedel som används för kristallisering inkluderar vatten och flytande ammoniak.

avfallshantering

det kan förstöras på flera sätt. Onemetod är som följer (Aldrich 1995). Thesolid eller dess lösning löses eller späds istor volym vatten. Utspädd ättiksyra oraceton tillsätts sedan långsamt till denna lösningi ett välventilerat område., Väte generatfrån sönderdelning av borhydrid börvar noga ventilerad ut. PH-värdet justeras till 1. Lösningen får sedan stå förflera timmar. Det neutraliseras sedan till 7, ochlösningen förångas sedan till torrhet.Återstoden begravs sedan i en deponi som är godkänd för bortskaffande av farligt avfall.Natriumborhydrid kan förstöras genom alternativa metoder för andra hydrider i laboratoriet.