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硼氫化鈉(NaBH4)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,可溶於水和低級醇,在室溫下與甲醇迅速反應生成氫氣。在無機合成和有機合成中硼氫化鈉常用做還原劑。

1 NaBH4 -簡介

  NaBH4 硼氫化鈉
  英文名 Sodium borohydride
  別名 鈉硼氫;氫硼化鈉

2 NaBH4 -用途

  是一種良好的還原劑(被稱作萬能還原劑),它的特點是性能穩定,還原時有選擇性。可用作醛類,酮類和醯氯類的還原劑,塑料的發泡劑,製造雙氫鏈黴素的氫化劑,製造硼氫化鉀的中間體,合成硼烷的原料,以及用於造紙工業和含汞污水的處理劑。
  毒性防護 與硼氫化鈉接觸後有咽喉痛,咳嗽,呼吸急促,頭痛,腹痛,腹瀉,眩暈,眼結膜充血,疼痛等癥狀。應防止粉塵飛揚,加強通風或戴防護面具,注意對眼睛的保護,戴密閉式防護眼鏡,不準在工作時進食、喝水及吸煙。中毒后迅速離開現場,半卧位休息,吸入新鮮空氣,用大量水沖洗眼睛,脫去被沾染衣服,淋洗全身;進入消化道者,立即漱口,大量飲水催吐,隨即送醫院治療。泄漏時戴過濾式防護面具仔細清掃漏物。
  包裝儲運 用內襯聚乙烯塑料袋的鐵桶包裝。 屬二級遇水燃燒物品。危規編號:52008。應貯存在陰涼、乾燥的庫房中。防潮,防震,勿與無機酸共貯混運,隔離熱源和火種及易燃物品。 失火時,不能用以水為基準的滅火器,也不能用二氧化碳及四氯化碳型滅火器,只能用乾粉滅火器。
  物化性質 白色結晶粉末。相對密度1.074。在真空400℃時分解。有吸濕性,在干空氣中穩定,在濕空氣中分解。溶於水、液氨、胺類,微溶於四氫呋喃,不溶於乙醚、苯、烴。與水作用產生氫氣。硼氫化鈉鹼性溶液呈棕黃色。
  分子量 37.83
  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醛酮類物質的手段。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、醯胺作用。

3 NaBH4 -發現

  硼氫化鈉是由 H. C. Brown 和他的老闆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和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盡量小的揮發性鈾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:
  4NaH + B(OCH3)3 → NaBH4 + 3NaOCH3
  產物是兩種固體。用醚類溶劑重結晶得到純品硼氫化鈉。

4 NaBH4 -性質

  白色結晶粉末。相對密度1.074。在真空400度時則分解。有吸濕性,在干空氣中穩定,在濕空氣中分解。溶於水,液氨,胺類,微溶於四氫呋喃,不溶於乙醚,苯,烴。與水作用產生氫氣。硼氫化鈉鹼性溶液呈棕黃色。
  化合價: Na: +1 H: -1 B: +3
  製備:4NaH + BF3 === NaBH4 + +3NaF
  4NaH + B(OCH3)3 === NaBH4 + 3NaCH3O
  與水反應:NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2
  硼氫化鈉溶解度:(克NaBH4/100克溶劑)
溶劑溶劑沸點溫度溶解度溶劑溶劑沸點溫度溶解度
100025乙醇(緩慢反應)78.5204.0
1002555異丙醇82.5200.25
1006088.5異丙醇82.5600.88
液氨-33.325104二甲基-二丙醇82.9250.11
甲胺-6.5-2027.6四氫呋喃65200.1
乙胺16.61720.9乙二醇-二甲醚8502.6
正丙基胺48.7289.7乙二醇-二甲醚85200.8
異丙基胺34286.0二甘醇-二甲醚16201.9
正丁胺77.8284.9二甘醇-二甲醚162206.5
乙二胺-1,2118752.2三甘醇-二甲醚21608.4
環已胺134281.8三甘醇-二甲醚216508.5
苯胺184750.6四甘醇-二甲醚27508.7
乙腈82280.9四甘醇-二甲醚275508.4
甲醇(反應)64.72016.4吡啶115.3253.1
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