Sodyum borohidrit

Sodyum Borohidrit

CAS Numarası:16940-66-2
Moleküler Formül: 37.83
Molekül Ağırlığı: NaBH4

Sodyum tetrahidridoborat ve sodyum tetrahidroborat olarak da bilinen sodyum borohidrit, NaBH4 formülüne sahip inorganik bir bileşiktir.
Genellikle bir toz olarak karşılaşılan sodyum borohidrit beyaz katı, hem laboratuvarda hem de endüstriyel ölçekte kimyada uygulama bulan bir indirgeyici ajandır.
Sodyum borohidrit, 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 H. I. Schlesinger tarafından keşfedildi.
Bu savaş zamanı araştırmasının sonuçları, 1953'te sınıflandırıldı ve yayınlandı.

-Kullanır-
NaBH4'ün birincil kullanımı, SO2'den Na2S2O4'ün (odun hamuru için ağartma maddesi olan sodyum ditiyonit) hazırlanmasındadır.
Aldehitler ve ketonlar, bu bileşik yardımıyla ilgili alkollere dönüştürülebilir.
Tiyofenikol, dihidrostreptomisin ve kloramfenikol gibi çeşitli antibiyotikler, indirgeyici ajan olarak NaBH4 kullanılarak üretilir.
Eski belge ve kitaplarda tilki oluşumunu azaltmak için de kullanılabilir.

-Hazırlık-
Sodyum borohidrit, trimetil boratın 250-27oC sıcaklık aralığında sodyum hidrit ile işlenmesiyle endüstriyel ölçekte hazırlanabilir.

Bu reaksiyon için dengeli kimyasal denklem şu şekilde verilir:
4NaH + B(OCH3)3 → 3NaOCH3 + NaBH4

Alternatif olarak, bu bileşik boraks, metalik sodyum, dihidrojen ve silikon dioksitin 700oC sıcaklıkta reaksiyona sokulmasıyla da hazırlanabilir. Bu reaksiyon aşağıdaki gibi temsil edilebilir:
Na2B4O7 + 8H2 + 16Na + 7SiO2 → 7Na2SiO3 + 4NaBH4

-Yapı ve özellikleri-
NaBH4, tetrahedral [BH4]- anyondan oluşan bir tuzdur. Katının üç polimorf olarak var olduğu bilinmektedir: α, β ve γ.
Oda sıcaklığında ve basıncında kararlı faz, Fm3m uzay grubunda kübik ve NaCl tipi bir yapıyı benimseyen α-NaBH4'tür.
6.3 GPa'lık bir basınçta, yapı tetragonal β-NaBH4'e (uzay grubu P421c) dönüşür ve 8.9 GPa'da ortorombik γ-NaBH4 (uzay grubu Pnma) en kararlı hale gelir.
Sodyum borohidrit, genellikle topaklar oluşturan kokusuz beyaz ila gri-beyaz mikrokristal tozdur. Sodyum borohidrit, ılık (50 °C) diglimden yeniden kristalleştirme yoluyla saflaştırılabilir.
Sodyum borohidrit, su ve düşük alkoller gibi protik çözücülerde çözünür.
Sodyum borohidrit ayrıca H2 üretmek için bu protik çözücülerle reaksiyona girer; ancak, bu reaksiyonlar oldukça yavaştır. Bir metanol çözeltisinin tamamen ayrışması, 20 °C'de yaklaşık 90 dakika gerektirir.
Sodyum borohidrit, nötr veya asidik sulu çözeltilerde ayrışır, ancak pH 14'te stabildir.
NaBH4'ün molar kütlesi mol başına 37.83 gramdır.
Sodyum borhidrür karakteristik bir kokuya sahip değildir.
STP'deki sodyum borhidrürün yoğunluğu, santimetre küp başına 1.07 grama karşılık gelir.
Sodyum borohidrit 673K ​​erime noktasına sahiptir. Ancak bu sıcaklıkta bozunma eğilimi gösterir.
Çoğu protik çözücüde (su gibi) çözünür olmasına rağmen, sodyum borhidrür protik çözücü ile yavaş yavaş reaksiyona girerek dihidrojen oluşumuna neden olur.
Sodyum borohidrit genellikle asidik ve sulu ortamda bozunur, ancak bazik ortamda bozulmaz.
Sodyum borohidrit bir indirgeyici ajandır ve geniş bir organik karbonil spektrumunu azaltabilir.
NaBH4 ayrıca birçok metal katalizöre maruz kaldığında hidrojen salmaktadır.

Molekül Ağırlığı: 37.84
Hidrojen Bağ Donör Sayısı: 0
Hidrojen Bağ Alıcı Sayısı: 1
Dönebilen Bağ Sayısı: 0
Tam Kütle: 38.0303746
Monoizotopik Kütle: 38.0303746
Topolojik Polar Yüzey Alanı: 0 Ų
Ağır Atom Sayısı: 2
Resmi Ücret: 0
Karmaşıklık: 2
İzotop Atom Sayısı: 0
Tanımlanan Atom Stereocenter Sayısı: 0
Tanımsız Atom Stereocenter Sayısı: 0
Tanımlı Bond Stereocenter Sayısı: 0
Tanımsız Bond Stereocenter Sayısı: 0
Kovalent Bağlı Birim Sayısı: 2
Bileşik Kanonikleştirildi : Evet
InChI: 1S/BH4.Na/h1H4;/q-1;+1
InChI anahtarı: YOQDYZUWIQVZSF-UHFFFAOYSA-N

-reaktivite-
NaBH4, kesin koşullara bağlı olarak birçok organik karbonili azaltır.
En tipik olarak, laboratuarda ketonları ve aldehitleri alkollere dönüştürmek için kullanılır.
Sodyum borohidrit, asil klorürleri, anhidritleri, a-hidroksilaktonları, tiyoesterleri ve iminleri oda sıcaklığında veya altında verimli bir şekilde azaltır.
Sodyum borohidrit, fazla reaktif ve/veya yüksek sıcaklıklarda esterleri yavaş ve verimsiz bir şekilde azaltırken, karboksilik asitler ve amidler hiç azalmaz.
NaBH4, hidrojen gazının oluşumu ve ilgili boratın oluşumu ile su ve alkollerle reaksiyona girer, reaksiyon özellikle düşük pH'ta hızlıdır.
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.
Sodyum borohidrit, karbonil bileşiği ve borohidridin eşzamanlı aktivasyonunun, sırasıyla alkol ve alkoksit iyonu ile etkileşim yoluyla gerçekleştiği ve reaksiyonun açık bir geçiş durumunda ilerlediği öne sürülmüştür.
α,β-Doymamış ketonlar genellikle karışımlar oluşmasına rağmen NaBH4 tarafından 1,4 anlamda indirgenme eğilimindedir.
Seryum klorür ilavesi, doymamış ketonların 1,2-indirgenmesi için seçiciliği geliştirir (Luche indirgemesi).
α,β-Doymamış esterler de NaBH4 varlığında 1,4-indirgenmesine uğrar.
Geri akışlı THF'de sodyum borhidrüre metanol eklenmesiyle oluşturulan NaBH4-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 borohidridin bir esterini üretir ve bu daha sonra komşu esteri azaltır.
NaBH4'ün reaktivitesi, çeşitli bileşiklerle arttırılabilir veya arttırılabilir.

-Oksidasyon-
Tetrahidrofuran içinde iyot ile oksidasyon, karboksilik asitleri azaltabilen boran-tetrahidrofuran verir.

Borhidrürün iyot ile kısmi oksidasyonu oktahidrotriborat verir:
3 BH4− + I2 → B3H8− + 2 H2 + 2 I−

-Tarih-
Sodyum borohidrit (NaBH4), özellikle susuz çözücülerdeki organik bileşikler için en kullanışlı indirgeyici ajanlardan biridir. 1940'larda savaş zamanı uygulamaları için tanıtıldı ve 1970'e kadar uzun bir incelemeyi garanti edecek kadar önemli bir reaktifti.
Aldehitleri, ketonları, Schiff bazlarını, karboksilik asitleri ve esterleri, asit klorürleri, disülfidleri, nitrilleri ve inorganik anyonları azaltmak için sodyum borohidrit kullanılmıştır.
Bu substratların çoğu için sadece yumuşak reaksiyon koşulları gereklidir.

-Sodyum Borhidrür İşlenmesi-
Sodyum borohidrit (NaBH4), sodyum metaboratın (NaBO2) magnezyum hidrit (MgH2) veya magnezyum silisit (Mg2Si) ile reaksiyona sokulmasıyla (350-750°C) yüksek H2 basıncı (0.1-7MPa) altında 2-4 saat süreyle tavlanarak sentezlendi.
Sıcaklık ve basınç arttıkça, verim 7MPa'nın altında 550°C'de maksimum değere (%97-98) ulaştı, ancak değer zamandan bağımsızdı.
Kok veya metan kullanarak NaBO2'yi tekrar NaBH4'e dönüştürmek için bir konsept açıklanmaktadır.

-Sodyum Borhidrürün Gelecekteki Rolü-
Çevresel, jeopolitik ve sosyo-ekonomik dünya meselelerinde benzeri görülmemiş bir değişim zamanında, yeni enerji malzemeleri arayışı büyük önem arz eden bir konu haline geldi.
Sodyum borohidrit, NaBH4, gelecekteki hidrojen ekonomisi bağlamında umut verici bir yakıt gibi görünüyor.
NaBH4, 1940'larda Schlesinger ve Brown tarafından keşfedilen en yüksek gravimetrik hidrojen yoğunluklarına sahip bir malzeme sınıfına aittir.
Bu yazıda, NaBH4'ün kullanımıyla ilgili en alakalı konular incelenmiştir.
Temel özellikleri özetlenmiş ve sentez yöntemleri anlatılmıştır.
NaBH4 oksidasyonunun, hidrolizinin ve izlenmesinin genel süreçleri gözden geçirilir.
Enerji alanındaki NaBH4 yayınlarının kapsamlı bir bibliyometrik analizi, verimli bir enerji/hidrojen taşıyıcısı olarak NaBH4'ün mevcut perspektifleri ve gelecekteki görünümü için tartışmayı açar.
NaBH4 üzerine yapılan araştırmalarda gözlemlenen üstel artışa rağmen, önemli aşırı değişimler elde etmek için daha fazla çabanın hala gerekli olduğu açıktır.

-Emniyet-
Sodyum borohidrit, her ikisi de yanıcı olan bir hidrojen veya diboran kaynağıdır.
Dimetilformamid içindeki sodyum borohidrid çözeltisinden kendiliğinden tutuşma meydana gelebilir.
Sodyum borohidritin toplu çözeltileri genellikle aşındırıcı olan fazla sodyum hidroksit ile hazırlanır.

-Başvuru-
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 adımda 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 madde doğru şekilde uygulanmazsa, örneğin aşırı ağartma ve kağıdın kabarması gibi kağıda zarar verebileceğinden, bu işlem yalnızca kalifiye bir profesyonel konservatör/onarıcı tarafından yapılmalıdır.

-Üretme-
Metil borat ve sodyum hidritten yüksek sıcaklıklarda hazırlanmıştır.
275 °C'de bir mineral yağ ortamında sodyum hidrit ve trimetil borattan üretilmiştir

-Diğer adları-
sodyum tetrahidroborat