Natri borohydride

Natri borohydride
Danh pháp IUPAC	Natri boranua
Nhận dạng
Số CAS	16940-66-2
PubChem	4311764
Số EINECS	241-004-4
MeSH	Sodium+borohydride
ChEBI	50985
Số RTECS	ED3325000
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ [Na+].[BH4-] ;
InChI	đầy đủ 1S/BH4.Na/h1H4;/q-1;+1;
ChemSpider	26189
Tham chiếu Gmelin	23167
UNII	87L0B9CPPA
Thuộc tính
Công thức phân tử	NaBH4
Khối lượng mol	37,83176 g/mol
Bề ngoài	chất rắn màu trắng
Khối lượng riêng	1,074 g/cm³
Điểm nóng chảy	400 °C (673 K; 752 °F)
Điểm sôi	500 °C (773 K; 932 °F) (phân hủy)
Các nguy hiểm
NFPA 704	1 2 2 W
Các hợp chất liên quan
Anion khác	Natri cyanobohydride; Natri hydride; Borax
Cation khác	Bohydride lithi
Hợp chất liên quan	Hydride nhôm lithi
	Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Tham khảo hộp thông tin

Bohydride natri hay natri bohydride, tetrahydroborat natri hoặc natri tetrahydroborat là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học Na B H₄. Ở nhiệt độ phòng, nó là chất rắn màu trắng, thường gặp dưới dạng bột, là tác nhân khử chuyên ngành được sử dụng trong sản xuất dược phẩm cũng như các hợp chất hữu cơ và vô cơ khác. Nó hòa tan trong metanol và nước, nhưng phản ứng với cả hai khi không có mặt base^[2].

Hợp chất này được H. I. Schlessinger phát hiện trong thập niên 1940, khi ông là người dẫn đầu nhóm phát triển các loại bohydride kim loại cho các ứng dụng thời chiến^[3].

Tổng hợp

Bohydride natri được điều chế bằng phản ứng của natri hydride với trimetylborat ở 250–270 ℃:

B(OCH₃)₃ + 4NaH → NaBH₄ + 3NaOCH₃

Nó cũng có thể tạo ra từ phản ứng của NaH với thủy tinh bosilicat dạng bột^[4]

NaBH₄ có thể được tái kết tinh bằng cách hòa tan trong diglyme (ete bis(2-methoxyethyl)) ấm (50 ℃) sau đó làm nguội dung dịch^[5].

Phản ứng

Các ứng dụng tổng hợp hữu cơ

Bohydride natri khử các andehit và xeton thành rượu, cũng như các dẫn xuất của các axit carboxylic hoạt hóa hơn như các acyl chloride và thiol este. Tuy nhiên, không giống như tác nhân khử mạnh hydride nhôm lithi, sử dụng duy nhất của NaBH₄ với các điều kiện phản ứng vừa phải sẽ không khử các este, amit hoặc các axit carboxylic^[2]. Một ví dụ của sử dụng bohydride natri là sản xuất công nghiệp của fexofenadin, trong đó có một công đoạn khử^[6]:

Quá trình khử trong tổng hợp fexofenadin

Các tác nhân khử liên quan

Độ hoạt động của các tác nhân khử bohydride có thể được giảm đi bởi sự ổn định liên kết bo-hydride. Điều này có thể thực hiện bằng cách gắn một các nhóm lớn về mặt không gian hoặc các nhóm thu hút electron. Các nhóm axetyl (natri triaxetoxybohydride, (NaBH(OCOCH₃)₃) hoặc cyano (natri cyanobohydride (NaCNBH₃)) đã từng được sử dụng cho mục đích này. Kết quả là chúng có ứng dụng trong phản ứng amin hóa khử. Tại đây, trung gian imin phải được khử chọn lọc trong sự hiện diện của vật liệu khởi động là anđehyt hoặc xeton.

Các tác nhân khử mạnh hơn có thể sinh ra bằng cách gây mất ổn định liên kết bo-hydride. Nó được tìm thấy trong các hợp chất như các siêu hydride (trietylbohydride lithi) và L-selectride (tri-sec-butylbohydride lithi)^[7]

Các phản ứng khác

oxy hóa NaBH₄ bằng iod trong tetrahydrofuran tạo ra phức chất BH₃-THF, có thể khử được các este. Tương tự như hệ NaBH₄–MeOH, tạo thành bằng cách bổ sung metanol vào bohydride natri trong THF chảy ngược khử các este thành các rượu tương ứng, chẳng hạn benzyl benzoat thành rượu benzyl^[8].

BH₄⁻ là một phối thể tốt cho các ion kim loại. Các phức chất bohydride như thế thông thường được điều chế bằng phản ứng của NaBH₄ (hoặc LiBH₄) đối với các halide kim loại tương ứng, chẳng hạn Zr(BH₄)₄.

Tế bào nhiên liệu

Bohydride natri cũng được sử dụng trong các hệ thống tế bào nhiên liệu thực nghiệm. Là nhiên liệu, nó ít dễ bắt cháy và ít bay hơi hơn so với xăng nhưng có tính ăn mòn cao hơn. Nó tương đối thân thiện môi trường do độc tính thấp của các borat. Hydro được sinh ra cho các tế bào nhiên liệu bằng phân hủy có chất xúc tác trong dung dịch nước của bohydride:

NaBH₄ + 2H₂O → NaBO₂ + 4H₂↑

Xem thêm

Bohydride lithi

Tham khảo

^ ^a ^b Dữ liệu MSDS
^ ^a ^b Banfi L.; Narisano E.; Riva R. Sodium Borohydride trong Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Chủ biên: L. Paquette), 2004, J. Wiley & Sons, New York,doi:10.1002/047084289X.rs052.
^ Schlesinger H. I.; Brown H. C.; Abraham B.; Bond A. C.; Davidson N.; Finholt A. E.; Gilbreath J. R.; Hoekstra H.; Horvitz L.; Hyde E. K.; Katz J. J.; Knight J.; Lad R. A.; Mayfield D. L.; Rapp L.; Ritter D. M.; Schwartz A. M.; Sheft I.; Tuck L. D.; Walker A. O. New developments in the chemistry of diborane and the borohydrides. General summary, Journal of the American Chemical Society, 1953, quyển 75, trang 186–90, doi:10.1021/ja01097a049.
^ Schubert F.; Lang K.; Burger A. Alkali metal borohydrides (Bayer), 1960. Bằng sáng chế của Đức số DE 1088930 19600915 (ChemAbs: 55:120851). Phụ trương của Ger. 1.067.005 (CA 55, 11778i). Từ bản tóm tắt: Alkali metal borosilicates are treated with alkali metal hydrides in approx. 1:1 ratio at >100° with or without H pressure.
^ Brown H. C. Organic Syntheses via Boranes, John Wiley & Sons, Inc. New York: 1975. ISBN 0-471-11280-1. trang 260–1.
^ Special feature section: Hydride reductions Christian T. Goralski và Bakthan Singaram Org. Process Res. Dev.; 2006; 10(5) trang 947 - 948; (chủ biên). doi:10.1021/op0601363.
^ Seyden-Penne, J. "Reductions by the Alumino- and Borohydrides in Organic Synthesis"; VCH–Lavoisier: Paris, 1991.
^ Jorge C.S. da Costa & Karla C. Pais, Elisa L. Fernandes, Pedro S. M. de Oliveira, Jorge S. Mendonça, Marcus V. N. de Souza, Mônica A. Peralta, và Thatyana R.A. Vasconcelos (2006). “Simple reduction of ethyl, isopropyl and benzyl aromatic esters to alcohols using sodium borohydride-methanol system” (PDF). Arkivoc: 128–133. Truy cập ngày 29 tháng 8 năm 2006.Quản lý CS1: sử dụng tham số tác giả (liên kết)

Liên kết ngoài

MSDS
NPI - Bo và các hợp chất Lưu trữ 2006-02-09 tại Wayback Machine
Hydrogen Storage via Sodium Borohydride, Millennium Cell inc. (PDF) Lưu trữ 2007-09-28 tại Wayback Machine
Materials & Energy Research Institute Tokyo, Ltd. Lưu trữ 2005-03-05 tại Wayback Machine
Chemo- and stereoselectivity using Borohydride reagents Lưu trữ 2005-12-01 tại Wayback Machine

[carl_roth-1] Dữ liệu MSDS

[Banfi-2] Banfi L.; Narisano E.; Riva R. Sodium Borohydride trong Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Chủ biên: L. Paquette), 2004, J. Wiley & Sons, New York,doi:10.1002/047084289X.rs052.

[3] Schlesinger H. I.; Brown H. C.; Abraham B.; Bond A. C.; Davidson N.; Finholt A. E.; Gilbreath J. R.; Hoekstra H.; Horvitz L.; Hyde E. K.; Katz J. J.; Knight J.; Lad R. A.; Mayfield D. L.; Rapp L.; Ritter D. M.; Schwartz A. M.; Sheft I.; Tuck L. D.; Walker A. O. New developments in the chemistry of diborane and the borohydrides. General summary, Journal of the American Chemical Society, 1953, quyển 75, trang 186–90, doi:10.1021/ja01097a049.

[4] Schubert F.; Lang K.; Burger A. Alkali metal borohydrides (Bayer), 1960. Bằng sáng chế của Đức số DE 1088930 19600915 (ChemAbs: 55:120851). Phụ trương của Ger. 1.067.005 (CA 55, 11778i). Từ bản tóm tắt: Alkali metal borosilicates are treated with alkali metal hydrides in approx. 1:1 ratio at >100° with or without H pressure.

[5] Brown H. C. Organic Syntheses via Boranes, John Wiley & Sons, Inc. New York: 1975. ISBN 0-471-11280-1. trang 260–1.

[6] Special feature section: Hydride reductions Christian T. Goralski và Bakthan Singaram Org. Process Res. Dev.; 2006; 10(5) trang 947 - 948; (chủ biên). doi:10.1021/op0601363.

[7] Seyden-Penne, J. "Reductions by the Alumino- and Borohydrides in Organic Synthesis"; VCH–Lavoisier: Paris, 1991.

[Costa-8] Jorge C.S. da Costa & Karla C. Pais, Elisa L. Fernandes, Pedro S. M. de Oliveira, Jorge S. Mendonça, Marcus V. N. de Souza, Mônica A. Peralta, và Thatyana R.A. Vasconcelos (2006). “Simple reduction of ethyl, isopropyl and benzyl aromatic esters to alcohols using sodium borohydride-methanol system” (PDF). Arkivoc: 128–133. Truy cập ngày 29 tháng 8 năm 2006.Quản lý CS1: sử dụng tham số tác giả (liên kết)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

x t s Hợp chất bor
Hợp chất bor với nhóm nitơ	BAs BN BP BNH₆ B₃H₆N₃
Hợp chất bor với halogen	BBr₃ BCl₃ BF BFO BF₃ BI₃ B₂F₄ B₂Cl₄
Acid của bor	B(NO₃)₃ B(OH)₃ BPO₄ H(CXB₁₁Y₅Z₆)
Hợp chất bor với hydro	BH₃ B₂H₄ B₂H₆ B₄H₁₀ B₅H₉ B₅H₁₁ B₆H₁₀ B₆H₁₂ B₁₀H₁₄ B₁₈H₂₂
Hợp chất bor oxide, bor sulfide và bor carbide	B₂O B₂O₃ B₂S₃ B₆O B₄C
Hợp chất bor hữu cơ	(BH₂Me)₂ BMe₃ BEt₃ Ac₄(BO₃)₂ C₁₄H₁₆BNO C₂H₁₂B₁₀ (Ortho, Meta, Para)
Muối của bor	NaBH₄ NaBH₃CN NaBO₃·nH₂O K₃BO₃ K₂Al₂B₂O₇ Na₂B₄O₇·10H₂O PuB₂ PuB AgBF₄