Что такое борогидрид натрия и его применение

Натрий борогидрид, также известный как тетрагидробатация натрия и тетрагидробатация натрия, является неорганическим соединением с формулой NABH4. Это белое твердое вещество, обычно в виде порошка, является восстановительным агентом, который находит применение в лабораторной и промышленной химии. Для деревянной печатью, но стоимость слишком высока, чтобы быть коммерциализированным. Соединение растворимо в спиртах, некоторых эфирах и воде, но медленно гидролизуется.Соединение было обнаружено в 1940 -х годах Х. И. Шлезингером, которая возглавляла команду в поисках летучих урановых соединений. Результаты этого исследования военного времени были рассерачены и опубликованы в 1953 году.

Характеристики

Борогидрид натрия является белым без запаха белого цвета до белого белого микрокристаллического порошка, который часто агломерат. Он может быть очищен путем перекристаллизации из теплого (50 ° C) диглим. Содий борогидрид растворим в протетических соли. протеки растворителей с образованием H2; Однако эти реакции довольно медленные. При 20 ° C полное разложение раствора метанола занимает почти 90 минут. Расстанавливается в нейтральных или кислых водных растворах, но стабилен при рН 14.

Реактивность

NABH4 может уменьшить многие органические карбонильные соединения, в зависимости от конкретных условий. Обычно в лабораториях используется в лабораториях для преобразования кетонов и альдегидов в спирты. Это эффективно уменьшает хлориды кислот, ангидриды, альфа-гидроксилактоны, тиоэфиры и имины при комнатной температуре или ниже. или при повышенных температурах, тогда как карбоновые кислоты и амиды вообще не снижаются. NABH4 реагирует с водой и спиртами для развития газа водорода и образовал соответствующий борат, реакция, которая особенно быстрая при низком pH.Тем не менее, спирты (обычно метанол или этанол) обычно являются выбором растворителя для восстановления кетонов и альдегидов с борогидридом натрия. Механизм восстановления кетонов и альдегидов был тщательно изучен кинетическими исследованиями и противоречит популярным описаниям в учебниках. включают 4-членнее переходное состояние, такое как гидроборирование алкенов, или 6-членнее переходное состояние, включающее молекул-алкогольный растворитель. Требуйте активации водородных связей, поскольку снижение не происходит в апротонных растворителях, таких как Diglyme. Однако порядок скорости в спиртах составляет 1,5, тогда как карбонилы и борогидриды являются первым порядком, что предполагает более сложный механизм, чем то, что включает в себя шесть членов перехода. единственная молекула спирта.Было предложено, что карбонилы и борогидриды одновременно активируются посредством взаимодействия с алкогольными и алкоксидными ионами, соответственно, и что реакции проходят через открытые переходные состояния.

α, β-безсыщенные кетоны имеют тенденцию к снижению с помощью NABH4 в 1,4 положениях, хотя смеси обычно образуются. Добавление хлорида церия увеличивает селективность 1,2-восстановительной (восстановление Luche) ненасыщенных кетонов. α, β-непристойные сложные эфиры также подвергаются 1,4-уменьшению в присутствии NABH4.Система NABH4-MEOH сформировали путем добавления метанола к борогидриду натрия в рефлюкс, чтобы уменьшить эфир в соответствующий спирт. Смешанная вода или спирт с борогидридом для преобразования некоторых из них в нестабильные эфиры гидридов, и восстановление было более эффективным, но Ренцирующий агент в конечном итоге разлагается спонтанно для получения газа водорода и бората. Такая же реакция также может возникать внутримолекулярно: α-кетоэфиры превращаются в диолы, поскольку полученный спирт атакует борогидрид, образуя эфир борогидрида, который затем уменьшает смежный эфир.

Реакционная способность NABH4 может быть улучшена или усилена различными соединениями.

Приложения

Проверка бумаги

Основным применением борогидрида натрия является производство дитионита натрия из диоксида серы: дитионит натрия используется в качестве отбеливающего агента в древесной целлюлозной промышленности и окрашивании.

Химический синтез

Борогидрид натрия уменьшает альдегиды и кетоны до родственных спиртов. Эта реакция используется для получения различных антибиотиков, включая хлорамфеникол, дигидростриптомицин и тиенол. Переработка различных стероидов и витамина А с использованием борогидрида натрия, по крайней мере, на одном стадии.

Хранение водорода

Борогидрид натрия считается способом хранения водорода для водородных транспортных средств, потому что он безопаснее (стабильный в сухом воздухе) и более эффективен на основе веса, чем большинство других альтернатив. Гидроген может быть освобожден путем простого гидролиза борогидридов. Каким бы ни был этот раствор, этот раствор требует Недорогой и эффективный метод для переработки гидролизованного продукта метабообразно обратно в борогидрид. По состоянию на 2007 год такого процесса нет.Хотя практические температуры и давление на хранение водорода еще не были достигнуты, в 2012 году наноструктуры ядра борогидрида натрия были успешно использованы для хранения, высвобождения и реабсорбированного водорода в мягких условиях.