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硼氫化鈉

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硼氫化鈉
IUPAC名
Sodium tetrahydridoborate
識別
CAS號 16940-66-2  ✓
15681-89-7((2D4))  ✓
PubChem 4311764
23673181((2D4))
23671303((3T4))
ChemSpider 261899052313 (2D4), 9312193 (3T4)
SMILES
InChI
Gmelin 23167
UN編號 1426
EINECS 241-004-4
ChEBI 50985
RTECS ED3325000
MeSH Sodium+borohydride
性質
化學式 NaBH4
摩爾質量 37.83 g·mol⁻¹
密度 1.0740
熔點 400 °C[1]
沸點 500 °C 分解[1]
危險性
NFPA 704
1
2
2
W
相關物質
其他陰離子 氰基硼氫化鈉
氫化鈉
硼酸鈉
硼砂
其他陽離子 硼氫化鋰
相關化學品 氫化鋁鋰
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

硼氫化鈉是一種無機化合物,分子式NaBH4。硼氫化鈉為白色粉末,容易吸水潮解,可溶於水和低級,在室溫下與甲醇迅速反應生成氫氣。在無機合成有機合成中硼氫化鈉常用做還原劑。通常情況下,硼氫化鈉無法還原酰胺羧酸類化合物,但當酯的羰基α位有雜原子存在時例外,可以將酯還原。在與硼氫化鈉接觸後可能會有有咽喉痛咳嗽呼吸急促、頭痛、腹痛腹瀉眩暈、眼結膜充血、疼痛等不良症狀。應儲藏在陰涼、乾燥的倉庫中。防潮、防震,不可與無機酸共同儲藏或運輸,遠離熱源及易燃物品。

發現

硼氫化鈉是由 H. C. Brown 和他的導師Schlesinger 於1942年在芝加哥大學發現的。當時的目的是為了研究硼烷一氧化碳絡合物的性質,但卻發現了硼烷對有機羰基化合物的還原能力。由於當時硼烷屬於稀有物質,因此並沒有引起有機化學家的重視。硼烷化學的發展得益於第二次世界大戰,當時美國國防部需要尋找一種分子量儘量小的揮發性化合物用於裂變材料鈾235的富集。硼氫化鈾U(BH4)4符合這個要求。該化合物的合成需要用到氫化鋰,然而氫化鋰的供應很少,於是便宜的氫化鈉便被用來作原料,而硼氫化鈉就在這個過程中被發現。後來,因為六氟化鈾的處理工藝問題得到解決,國防部便放棄了通過硼氫化鈾來富集鈾235的計劃,而Brown 的研究課題就變成了如何方便地製備硼氫化鈉。Army Signal Corps公司對這個新化合物的野外就地製備大量氫氣的用途產生了興趣。在他們的資助下,開展了相關的工業化研究,產生了後來工業生產硼氫化鈉的工藝:

4 NaH + B(OCH3)3(g) → NaBH4 + 3 NaOCH3

產物是兩種固體。用類溶劑重結晶得到純品硼氫化鈉。

製備

除了上文提到的那種方法,現在還有其他的製備方法:

  • Na2B4O7 + 16 Na + 8 H2 + 7 SiO2 → 4 NaBH4 + 7 Na2SiO3[2]
這個反應在723-773K、3-5個氫氣壓下即可完成反應。
  • NaBO2 + 4 Na + 2 H2 + 2 SiO2 → NaBH4 + 2 Na2SiO3[2]
此法比上式更節省原料。

應用

硼氫化鈉給有機化學家們提供了一種非常便利溫和的還原類物質的手段。在此之前,通常要用金屬/醇的辦法來還原羰基化合物,而硼氫化鈉可以在非常溫和的條件下實現醛酮羰基的還原,生成一級醇、二級醇。還原步驟是先把底物溶於溶劑,一般是甲醇或者乙醇,然後用冰浴冷卻,將硼氫化鈉粉末加入混合物攪拌至反應完全即可。反應過程可以用薄層層析監測。如果溶劑不是醇,那麼需要另加甲醇或者乙醇一同反應。硼氫化鈉是一種中等強度的還原劑,所以在反應中表現出良好的化學選擇性,只還原活潑的醛酮羰基,而不與酯、酰胺作用。

硼氫化鈉亦可用作類、類和酰氯類的還原劑,製造硼氫化鉀的中間體,製造乙硼烷和其他高能燃料的原料,用作塑料工業的發泡劑,造紙工業含汞污水的處理劑、造紙漂白劑,以及醫藥工業製造雙氫鏈黴素的氫化劑。

參考文獻

  1. ^ 1.0 1.1 MSDS data (carl roth)
  2. ^ 2.0 2.1 《硼氫化合物》.鄭學家 主編.化學工業出版社. ISBN 978-7-122-11506-5.第三章 硼氫化鈉
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硼氫化鈉
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