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硼氢化钠

硼氢化钠常温常压下稳定,硼氢化钠碱性溶液呈棕黄色,最常用的还原剂之一。对空气中的水气和氧较稳定,操作处理容易,适用于工业规模, 因为溶解性的问题,通常使用甲醇、乙醇作为溶剂。通常情况下,硼氢化钠无法还原酯,酰胺羧酸及腈类化合物,但当酯的羰基α位有杂原子存在时例外,可以将酯还原。与硼氢化钠接触后有咽喉痛、咳嗽、呼吸急促、头痛、腹痛、腹泻、眩晕、眼结膜充血、疼痛等症状。吸入或者皮肤接触该试剂对人体有害。硼氢化钠应干燥保存,使用时应特别小心,操作时在通风橱中进行。应贮存在阴凉、干燥的库房中。防潮,防震,勿与无机酸共贮混运,远离热源和火种及易燃物品。

 

物理性质

白色结晶粉末。溶于、液类。微溶于甲醇、乙醇、四氢呋喃。不溶于乙醚、烃类.。
在干空气中稳定。在湿空气中分解。加热至400℃也分解。[2-3]
储存条件:室温储存[1]

硼氢化钠化学性质

因为硼氢化钠中的氢带有部分负电荷(B的电负性比H小),醇和胺类物质中-OH,-NH-,-NH2中的氢都带有较多的部分正电荷,所以硼氢化钠中的BH4-能与构成这些物质的分子之间形成双氢键,因此硼氢化钠能溶于、液、醇和类物质。
硼氢化钠会与水和醇等含有羟基的物质发生较缓慢的反应释放出氢气:
NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2
NaBH4+4HO-R→B(OR)3 +4H2↑+NaOR
因为反应较缓慢,短时间内硼氢化钠的损失量很少,因此硼氢化钠可以用碱性溶液、甲醇、乙醇作为溶剂。
硼氢化钠是一种无机化合物。吸湿性强,容易吸水潮解,在无机合成和有机合成中硼氢化钠常用做还原剂。硼氢化钠具有较强的选择还原性,少量硼氢化钠可以将还原成,过量则还原成。能够将羰基醛基选择还原成羟基,也可以将羧基还原为醛基,但是与碳碳双键、叁键都不发生反应:
CH2=CHCH2CHO-------->CH2=CHCH2CH2OH。[4]
 
硼氢化钠接触羧酸是会快速分解释放氢气。所以它不能单独还原羧酸,必须与碘联合使用,先与羧酸反应至气泡停止后就加入碘,继续放气体。随后加入盐酸分解形成的硼酸酯,就可以获得醇。注意:反应要在无水四氢呋喃(THF)进行,四氢呋喃(THF)必须钠回流至二苯酮变蓝才能使用!否则在羧酸与硼氢化钠反应过程中形成乳状物,而不是澄清液体。
用硼氢化钠与无水氯化锌(200度以上脱水干燥)在无水四氢呋喃(THF)中反应3小时后,制得硼氢化锌。该溶液混合物不需要进行分离纯化,就可以当作硼氢化锌使用,来在四氢呋喃(THF)的回流温度下还原羧酸或者酯,收率不错,但是双键可能会有些受影响,比如还原肉桂酸,会有一部分双键还原的产物。[1]
化学反应式:
4NaH+ B(OCH33→NaBH4+3NaOCH3产物是两种固体。[1]
Na2B4O7+16Na+8H2+7SiO2→4NaBH4+7NaSiO3这个反应在723-773K、3-5个氢气压下即可完成反应。[5]
NaBO2+4Na+2H2+2SiO2→NaBH4+2Na2SiO3[5]
 
硼氢化钠可用作醛类、酮类和酰氯类的还原剂,制造硼氢化钾的中间体,制造乙硼烷和其他高能燃料的原料,用作塑料工业的发泡剂,造纸工业含汞污水的处理剂、造纸漂白剂,以及医药工业制造双氢链霉素的氢化剂。[1]
硼氢化钠的氢在这里显-1价,故有很强还原性,可以还原有一定氧化性的无机物,它主要用于有机合成中的-COOH还原成-CH2OH,起到有机合成的很大作用,所以被成为“万能还原剂”。是一种良好的还原剂,它的特点是性能稳定,还原时有选择性。可用作醛类,酮类和酰氯类的还原剂,塑料的发泡剂,制造双氢链霉素的氢化剂,制造硼氢化钾的中间体,合成硼烷的原料,以及用于造纸工业和含汞污水的处理剂。[1]
硼氢化钠给有机化学家们提供了一种非常便利温和的还原醛酮类物质的手段。在此之前,通常要用金属/醇的办法来还原羰基化合物,而硼氢化钠可以在非常温和的条件下实现醛酮羰基的还原,生成一级醇和二级醇。还原步骤是先将底物溶于溶剂,一般是甲醇或者乙醇,再用冰浴冷却,将硼氢化钠粉末加入混合物搅拌至反应完全即可。反应过程可以用薄层层析监测。如果溶剂不是醇,那么需要另加甲醇或者乙醇一同反应。硼氢化钠是一种中等强度的还原剂,在反应中表现出良好的化学选择性,只还原活泼的醛酮羰基,而不与酯、酰胺作用。[1]
硼氢化钠作为还原剂可以用于有色金属化学镀,其中最主要应用于化学镀镍。化学镀镍最常用的还原剂是次磷酸钠(又称次亚磷酸钠NaH2PO2·H2O),使用该种还原剂所镀的镍主要为镍磷合金。而使用硼氢化钠作为还原剂则是得到镍硼合金,但是硼在镀层中的含量远小于另一种还原剂所的镀层的磷含量。在化学镀中,理论上单位物质的量的硼氢化钠可以还原的镍是次磷酸钠的四倍,添加量远少于次磷酸钠。但硼氢化钠容易分解,需要保持镀液pH在12以上,否则会使镀液失效。而硼氢化钠的氧化产物偏硼酸钠的累积也会对镀液产生不良影响。[7]
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