Sodyum borohidrid - Sodium borohydride
|
|||
|
|||
|
|||
| İsimler | |||
|---|---|---|---|
|
IUPAC adı
Sodyum tetrahidridoborat(1–)
|
|||
|
Sistematik IUPAC adı
sodyum boranuid |
|||
| tanımlayıcılar | |||
|
3B model ( JSmol )
|
|||
| chebi | |||
| Kimyasal Örümcek | |||
| ECHA Bilgi Kartı |
100.037.262 
|
||
| AT Numarası | |||
| 23167 | |||
| ağ | Sodyum+borohidrit | ||
|
PubChem Müşteri Kimliği
|
|||
| RTECS numarası | |||
| ÜNİİ | |||
| BM numarası | 1426 | ||
|
CompTox Panosu ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Özellikleri | |||
| NaBH 4 | |||
| Molar kütle | 37.83 g/mol | ||
| Görünüm | beyaz kristaller higroskopik |
||
| Yoğunluk | 1.07 g / cc 3. | ||
| Erime noktası | 400 °C (752 °F; 673 K)(çözünür) | ||
| 550 g/L | |||
| çözünürlük | sıvı amonyak , aminler , piridin içinde çözünür | ||
| yapı | |||
| Kübik (NaCl), cF8 | |||
| Fm 3 m, No. 225 | |||
a = 0.6157 nm
|
|||
| Tehlikeler | |||
| H260 , H301 , H311 , H314 | |||
| P223 , P231 , P232 , P280 , P301 + 310 , P370 + 378 , P422 | |||
| NFPA 704 (ateş elması) | |||
| Alevlenme noktası | 70 °C (158 °F; 343 K) | ||
| CA. 220 °C (428 °F; 493 K) | |||
| Patlayıcı limitler | %3 | ||
| Ölümcül doz veya konsantrasyon (LD, LC): | |||
|
LD 50 ( ortalama doz )
|
160 mg/kg (Oral – Sıçan) 230 mg/kg (Deri – Tavşan) |
||
| Bağıntılı bileşikler | |||
|
Diğer anyonlar
|
Sodyum siyanoborohidrit Sodyum hidrit Sodyum borat Boraks Sodyum alüminyum hidrit |
||
|
Diğer katyonlar
|
lityum borhidrür | ||
|
Bağıntılı bileşikler
|
Lityum alüminyum hidrit Sodyum triasetoksiborohidrit |
||
|
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da). |
|||
 doğrulamak ( nedir ?)
  |
|||
| Bilgi kutusu referansları | |||
Sodyum borohidrid olarak da bilinen, sodyum tetrahydridoborate ve sodyum tetrahidroborat , bir bir inorganik bileşik ile , formül Na BH 4 . Genellikle toz olarak karşılaşılan bu beyaz katı, hem laboratuvarda hem de endüstriyel ölçekte kimyada uygulama bulan bir indirgeyici ajandır . Ahşabın hamur haline getirilmesi için ön işlem olarak test edilmiştir, ancak ticarileştirilemeyecek kadar maliyetlidir. Bileşik, yavaş yavaş hidrolize olmasına rağmen alkollerde , belirli eterlerde ve suda çözünür .
Bileşik 1940'larda uçucu uranyum bileşikleri arayan bir ekibi yöneten HI Schlesinger tarafından keşfedildi . Bu savaş zamanı araştırmasının sonuçları, 1953'te sınıflandırıldı ve yayınlandı.
Özellikleri
| çözücü | Çözünürlük (g/100 mL) |
|---|---|
| MeOH | 13 |
| EtOH | 3.16 |
| Diglyme | 5.15 |
| Et 2 O | çözünmez |
Sodyum borohidrit, genellikle topaklar oluşturan kokusuz beyaz ila gri-beyaz mikrokristal tozdur. Sıcak (50 °C) diglimden yeniden kristalleştirme ile saflaştırılabilir . Sodyum borohidrit, su ve düşük alkoller gibi protik çözücülerde çözünür . Aynı zamanda, bu ile reaksiyona protik solventler üretmek H 2 ; ancak, bu reaksiyonlar oldukça yavaştır. Bir metanol çözeltisinin tamamen ayrışması, 20 °C'de yaklaşık 90 dakika gerektirir. Nötr veya asidik sulu çözeltilerde ayrışır, ancak pH 14'te stabildir.
yapı
NaBH 4 , tetrahedral [BH 4 ] - anyondan oluşan bir tuzdur . Katının üç polimorf olarak var olduğu bilinmektedir : α , β ve γ . Oda sıcaklığında ve basıncında faz kararlılığına sahip α -NaBH 4 , kübik olan ve bir benimseyen NaCI içinde, tipi yapısı Fm 3 m uzay grubu . 6.3 GPa bir basınçta, yapı dörtgen değişir β -NaBH 4 (boşluk grubu P42 1 c ) ve 8.9 GPa de ortorombik γ -NaBH 4 (boşluk grubu Pnma ) en kararlı hale gelir.
 |
 |
 |
|
|
Sentez ve işleme
Ticari NaBH 4 üretimi için Brown-Schlesinger prosesi ve Bayer prosesi en popüler yöntemlerdir. Brown-Schlesinger prosesinde sodyum borohidrit, sodyum hidritten (Na ve H 2 'nin reaksiyona girmesiyle üretilir ) ve trimetil borattan 250-270 °C'de endüstriyel olarak hazırlanır :
- B(OCH 3 ) 3 + 4 NaH → NaBH 4 + 3 NaOCH 3
Yılda milyonlarca kilogram üretilir ve bu, diğer herhangi bir hidrit indirgeyici maddenin üretim seviyelerinin çok ötesindedir. Borosilikat cam ve boraks (Na 2 B 4 O 7 ) dahil olmak üzere inorganik boratlardan da üretilebilir :
- Na 2 B 4 O 7 + 16 Na + 8 H 2 + 7 SiO 2 → 4 NaBH 4 + 7 Na 2 SiO 3
Magnezyum daha ucuz bir indirgeyicidir ve prensipte bunun yerine kullanılabilir:
- 8 MgH 2 + Na 2 B 4 O 7 + Na 2 CO 3 → 4 NaBH 4 + 8 MgO + CO 2
ve
- 2 MgH 2 + NaBO 2 → NaBH 4 + 2 MgO
reaktivite
organik sentez
NaBH 4 , kesin koşullara bağlı olarak birçok organik karbonili azaltır . En tipik olarak, laboratuarda ketonları ve aldehitleri alkollere dönüştürmek için kullanılır. Asil klorürleri , anhidritleri , a-hidroksi laktonları , tiyoesterleri ve iminleri oda sıcaklığında veya altında verimli bir şekilde azaltır . Aşırı reaktif ve/veya yüksek sıcaklıklar ile esterleri yavaş ve verimsiz bir şekilde azaltırken karboksilik asitler ve amidler hiç azalmaz. NaBH 4 Hidrojen gazı oluşumu ve buna tekabül eden borat oluşumu ile, su ve alkoller ile tepkimeye girer, düşük pH değerinde, özellikle hızlı olarak reaksiyonu.
Bununla birlikte, bir alkol, genellikle metanol veya etanol, genellikle ketonların ve aldehitlerin sodyum borohidrit indirgemeleri için tercih edilen çözücüdür. Keton ve aldehit indirgeme mekanizması kinetik çalışmalarla incelendi ve ders kitaplarındaki popüler tasvirlerin aksine, mekanizma alken hidroborasyonu gibi 4 üyeli bir geçiş durumunu veya bir alkol molekülünü içeren altı üyeli bir geçiş durumunu içermez. çözücü. Diglime gibi aprotik bir çözücüde indirgeme olmadığı için hidrojen bağı aktivasyonu gereklidir. Bununla birlikte, alkoldeki hız sırası 1.5'tir, buna karşın karbonil bileşiği ve borohidridin her ikisi de birinci derecededir; bu, yalnızca tek bir alkol molekülü içeren altı üyeli bir geçiş durumunu içeren bir mekanizmadan daha karmaşık bir mekanizma olduğunu düşündürür. Karbonil bileşiği ve borohidridin eşzamanlı aktivasyonunun sırasıyla alkol ve alkoksit iyonu ile etkileşim yoluyla gerçekleştiği ve reaksiyonun açık geçiş durumundan ilerlediği öne sürülmüştür.
α, β-doymamış ketonları, NaBH azaltılabilir eğilimi 4 karışımları çoğu zaman olmalarına karşın, bir 1,4-anlamda. Seryum klorür ilavesi, doymamış ketonların 1,2-indirgenmesi için seçiciliği geliştirir ( Luche indirgemesi ). α, β-doymamış esterler de NaBH varlığında 1,4-indirgenebilmektedir 4 .
Geri akışlı THF'de sodyum borhidrüre metanol eklenmesiyle oluşturulan NaBH 4 -MeOH sistemi, esterleri karşılık gelen alkollere indirger. Su veya bir alkolün borohidrit ile karıştırılması, bunun bir kısmını indirgemede daha verimli olan kararsız hidrit estere dönüştürür, ancak indirgeyici sonunda hidrojen gazı ve boratlar üretmek için kendiliğinden ayrışır. Aynı reaksiyon intramoleküler olarak da meydana gelebilir: üretilen alkol borohidride saldırarak borohidritin bir esterini üretir ve bu daha sonra komşu esteri azaltır.
NaBH reaktivitesi 4 gelişmiş veya bileşiklerin çeşitli ile birlikte sürdürülebilir.
Oksidasyon
İle oksidasyon iyodin de tetrahidrofuran verir boran-tetrahidrofuran karboksilik asitler azaltabilir.
Kısmi oksidasyon borohidrid iyot ile verir octahydrotriborate :
- 3 BH 4 − + I 2 → B 3 H 8 − + 2 H 2 + 2 I −
koordinasyon kimyası
BH 4 - metal iyonları için bir liganddır . Bu gibi borohidrid kompleksleri çoğu zaman, NaBH aksiyonu ile hazırlanmaktadır 4 (ya da LiBH 4 , uygun bir metal halür üzerinde). Bir örnek titanosen türevidir:
- 2 (C 5 H 5 ) 2 TiCl 2 + 4 NaBH 4 → 2 (C 5 H 5 ) 2 TiBH 4 + 4 NaCl + B 2 H 6 + H 2
Protonoliz ve hidroliz
Metal katalizörlerin mevcudiyetinde, sodyum borohidrit, hidrojen salınımı ile hidrolize olur. Bu reaktiviteden yararlanarak, doğrudan borhidrür yakıt hücresinin prototiplerinde sodyum borohidrit kullanılmıştır .
- NaBH 4 + 2 H 2 O → NaBO 2 + 4 H 2 (ΔH < 0)
Uygulamalar
Sodyum borohidrürün başlıca uygulaması, kükürt dioksitten sodyum ditiyonit üretimidir : Sodyum ditiyonit, odun hamuru için ağartma maddesi olarak ve boyama endüstrisinde kullanılır.
Sodyum borohidrit aldehitleri ve ketonları indirgeyerek ilgili alkolleri verir . Bu reaksiyon, kloramfenikol , dihidrostreptomisin ve tiyofenikol dahil olmak üzere çeşitli antibiyotiklerin üretiminde kullanılır . En az bir aşamada sodyum borohidrit kullanılarak çeşitli steroidler ve A vitamini hazırlanır.
Sodyum borohidrit, katı hal hidrojen depolama adayı olarak kabul edilmiştir . Hidrojen depolaması için pratik sıcaklıklar ve basınçlar elde edilmemiş olsa da, 2012'de orta koşullar altında hidrojeni depolamak, serbest bırakmak ve yeniden emmek için sodyum borohidritin çekirdek-kabuk nano yapısı başarıyla kullanıldı.
Sodyum borhidrür eski kitap ve belgelerde tilki oluşumunu azaltmak için kullanılabilir . İndirgeyici maddenin aşırı ağartılması ve kağıdın kabarması gibi doğru şekilde uygulanmazsa kağıda zarar verebileceğinden, bu işlem yalnızca kalifiye bir profesyonel konservatör/onarıcı tarafından yapılmalıdır.
Emniyet
Sodyum borohidrit, her ikisi de yanıcı olan bir hidrojen veya diboran kaynağıdır . Spontan kontak içerisinde sodyum borohidrit çözeltisi kaynaklanabilir dimetilformamid . Sodyum borohidritin toplu çözeltileri genellikle aşındırıcı olan fazla sodyum hidroksit ile hazırlanır.
Ayrıca bakınız
Sodyum borohidridin birçok türevi ve analogu, organik sentezde modifiye edilmiş değer reaktivitesi sergiler.
- Sodyum triasetoksiborohidrit , hidrit yerine daha fazla elektron çeken asetatın varlığından dolayı daha hafif bir indirgeyici.
- Sodyum trietilborohidrit , hidrit yerine elektron veren etil gruplarının varlığından dolayı daha güçlü bir indirgeyicidir.
- sodyum siyanoborohidrit , hidrit yerine daha fazla elektron çeken siyanür varlığından dolayı daha hafif bir indirgeyicidir. İndirgeyici aminler için kullanışlıdır.
- Lityum borohidrit , daha güçlü bir indirgeyici reaktif.
- L-selektride (lityum tri- sek- bütilborohidrit), daha güçlü bir indirgeme türevidir.
- Lityum alüminyum hidrit , daha güçlü bir indirgeyici reaktif, esterleri ve amidleri indirgeme yeteneğine sahiptir.