基本的操作:使用甲醇或 者乙醇为溶剂,醛酮羰基化合物与硼氢化钠的物质量 1:1 就足够了。 温度可以采用阶段升温法,比如开始用 50 度,当反应足够时间后如 1 小时,再回流反应,薄层监视进度即可。反应一般是很彻底的。一 般讲,溶剂用量只要能够满足反应后不至于形成白色粘浆即可。反应 不许要严格无水;甚至有用水当作溶剂的例子:比如还原对甲酰基苯 甲酸,还原的是甲酰基(甲醛),先用氢氧化钠中和了羧基,然后在水 中反应即可成功还原甲酰基。 硼氢化钠在酸性条件会快速分解释放氢气, 所以它不能在酸性条 件反应,但可以在碱性条件下使用。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 THF 进行,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 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 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。 3、应用与用途 (1)、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等。 (2)、用作制造乙硼烷和其他高能燃料的原料,也用于医药工业等 (3)、用作醛类、酮类、酰氯类的还原剂,塑料工业的发泡剂,造 纸漂白剂以及医药工业制造双氢链霉素的氢化剂 (4)、常用还原剂。用作醛类、酮类、酰氯类的还原剂,造纸工业 含汞污水的处理剂、造纸漂白剂。 4、生产方法 (1) 、 干法: 用无水硼砂和石英砂在高温熔融下反应生成硼硅酸钠, 将后者粉碎后与金属钠和氢气,在 450~500℃温度和(3.04~ 5.07)×105Pa 压力下反应,生成硼氢化钠和硅酸钠; (2)、湿法:氢化钠硼酸甲酯法将硼酸和适量甲醇加入精馏釜中, 徐徐加热,在 54℃全回流 2h,然后收集硼酸甲酯与甲醇共沸液。共 沸液经硫酸处理,精馏后可得较纯产物。将由氢气与钠作用而得的氢 化钠送入缩合反应罐中, 在搅拌下加热至 220℃左右开始加硼酸甲酯, 至 260℃时停止加热; 加料温度控制在 280℃以下, 加料后继续搅拌, 使其充分反应。反应完成后冷却至 100℃以下,离心分离,得缩合产 物滤饼。在水解器中加入适量的水,将滤饼缓慢加入水解器中,控制 温度在 50℃以下,加料完毕后升温至 80℃,离心分离,水解液则送 人分层器中静止 1h 后自动分层,下层水解液即为硼氢化钠溶液。 其化学反应方程式是: H3BO3+3CH3OH→B(OCH3)3+3H2O 2Na+H2→2NaH 4NaH+B(OCH3)3→NaBH4+3CH3ONa 5、使用注意事项 皮肤接触:脱去污染的衣着,立即用流动清水彻底冲洗。 眼睛接触: 立即提起眼睑, 用流动清水或生理盐水冲洗至少 15 分钟。 吸入:脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。必要时进行人工呼 吸。就医。 食入:误服者立即漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。 灭火方法:干粉、砂土。禁止用水。禁止用泡沫。 呼吸系统防护:作业工人应该佩带防尘口罩。必要时建议佩带自给式 呼吸器。 眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。 身体防护:穿相应的防护服。 手防护:戴防护手套。 其它:工作现场严禁吸烟。进行就业前和定期的体检。[4] 侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。 健康危害:本品强烈刺激粘膜、上呼吸道、眼睛及皮肤。吸入后,可 因喉和支气管的痉挛、炎症和水肿,化学性肺炎和肺水肿而致死。口 服腐蚀消化道。 急性毒性:LD5018mg/kg(大鼠腔膜内) 危险特性: 遇水、 潮湿空气、 酸类、 氧化剂、 高热及明火能引起燃烧。 燃烧(分解)产物:氧化硼、氢气。 泄漏应急处理:隔离泄漏污染区,周围设警告标志,切断火源。建议 应急处理人员戴好防毒面具, 穿化学防护服。 不要直接接触泄漏物, 禁止向泄漏物直接喷水,更不要让水进入包装容器内。用清洁的铲子 收集于干燥净洁有盖的容器中,转移至安全地带。如果大量泄漏,收 集回收或无害处理后废弃。[4] 6、安全术语 S22:切勿吸入粉尘。(Do not breathe dust.) S26:不慎与眼睛接触后,请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。 (In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.) S36/37/39:穿戴适当的防护服、手套和护目镜或面具。(Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection.) S45:若发生事故或感不适,立即就医(可能的话,出示其标签)。 (In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the label whenever possible.)[6] 7、风险术语 R15:遇水释放极易燃烧的气体。(Contact with water liberates extremely flammable gases. ) R23/24/:吸入、皮肤接触及吞食有毒。 (25Toxic by inhalation, in contact with skin and if swallowed.) R34:引起灼伤。(Causes burns.)[7] 8、发现历程 硼氢化钠是由 H. C. Brown 和他的老板 Schlesinger 于 1942 年在芝 加哥大学发现的。 当时的目的是为了研究硼烷和一氧化碳络合物的性 质,但却发现了硼烷对有机羰基化合物的还原能力。由于当时硼烷属 于稀有物质,因此并没有引起有机化学家的重视。硼烷化学的发展得 益于第二次世界大战, 当时美国国防部需要寻找一种分子量尽量小的 挥发性铀化合物用于裂变材料铀 235 的富集。 硼氢化铀 U(BH4)4 符合 这个要求。 该化合物的合成需要用到氢化锂, 然而氢化锂的供应很少, 于是便宜的氢化钠便被用来作原料, 而硼氢化钠就在这个过程中被发 现。后来,因为六氟化铀的处理工艺问题得到解决,国防部便放弃了 通过硼氢化铀来富集铀 235 的计划, 而 Brown 的研究课题就变成了如 何方便地制备硼氢化钠。Army Signal Corps 公司对这个新化合物的 野外就地制备大量氢气的用途产生了兴趣。在他们的资助下,开展了 相关的工业化研究,产生了后来工业生产硼氢化钠的工艺:4NaH + B(OCH3)3 → NaBH4 + 3NaOCH3 产物是两种固体。用醚类溶剂重结晶 得到纯品硼氢化钠。[1] 是一种无机化合物,分子式 NaBH4。硼氢化钠为白色粉末,容易吸水潮解,可溶 于水和低级醇, 在室温下与甲醇迅速反应生成氢气。在无机合成和有机合成中硼 氢化钠常用做还原剂。 硼氢化钠是由 H. C. Brown 和他的老板 Schlesinger 于 1942 年在芝加哥大学发现的。当时的 目的是为了研究硼烷和一氧化碳络合物的性质, 但却发现了硼烷对有机羰基化合物的还原能 力。由于当时硼烷属于稀有物质,因此并没有引起有机化学家的重视。硼烷化学的发展得益 于第二次世界大战, 当时美国国防部需要寻找一种分子量尽量小的挥发性铀化合物用于裂变 材料铀 235 的富集。硼氢化铀 U(BH4)4 符合这个要求。该化合物的合成需要用到氢化锂,然 而氢化锂的供应很少, 于是便宜的氢化钠便被用来作原料, 而硼氢化钠就在这个过程中被发 现。后来,因为六氟化铀的处理工艺问题得到解决,国防部便放弃了通过硼氢化铀来富集铀 235 的计划,而 Brown 的研究课题就变成了如何方便地制备硼氢化钠。Army Signal Corps 公 司对这个新化合物的野外就地制备大量氢气的用途产生了兴趣。 在他们的资助下, 开展了相 关的工业化研究,产生了后来工业生产硼氢化钠的工艺: 4NaH + B(OCH3)3 → NaBH4 + 3NaOCH3 产物是两种固体。用醚类溶剂重结晶得到纯品硼氢化钠。 应用 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、二级醇。还原步骤是先把底物溶 于溶剂,一般是甲醇或者乙醇,然后用冰浴冷却,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,所以在反应中 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。 补充: 硼氢化钠 硼氢化钠;氢硼化钠;钠硼氢;Sodium borohydride 国标编号 43044 CAS 号 16940-66-2 分子式 NaBH4 分子量 37.85 白色至灰白色细结晶粉末或块状,吸湿性强;沸点 500℃(真空);熔点 400℃;溶解 性:溶于水、液氨,不溶于乙醚、苯、烃类;密度:相对密度(水=1)1.07;稳定性:稳定; 危险标记 10(遇湿易燃物品);主要用途:用于制造其他硼氢盐、还原剂、木材纸浆漂 白、塑料发泡剂 1、主要化学性质(强还原性) 硼氢化钠具有较强的选择还原性, 能够将羰基选择还原成羟基,但是与碳碳双键、叁键都不发生反应。 CH2=CH2CH2CHO-------->CH2=CHCH2CH2OH 少量硼氢化钠可以将腈还原成醛,过量则还原成胺。 2.对环境的影响: 一、健康危害 侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。 健康危害:本品强烈刺激粘膜、上呼吸道、眼睛及皮肤。吸入后,可因喉和支 气管的痉挛、炎症和水肿,化学性肺炎和肺水肿而致死。口服腐蚀消化道。 二、毒理学资料及环境行为 急性毒性:LD5018mg/kg(大鼠腔膜内) 危险特性:遇水、潮湿空气、酸类、氧化剂、高热及明火能引起燃烧。 燃烧(分解)产物:氧化硼、氢气。 3.现场应急监测方法: 4.实验室监测方法: 原子吸收法 5.环境标准: 6.应急处理处置方法: 一、泄漏应急处理 隔离泄漏污染区,周围设警告标志,切断火源。建议应急处理人员戴好防毒面 具,穿化学防护服。 不要直接接触泄漏物,禁止向泄漏物直接喷水,更不要让水进 入包装容器内。用清洁的铲子收集于干燥净洁有盖的容器中,转移至安全地带。如 果大量泄漏,收集回收或无害处理后废弃。 二、防护措施 呼吸系统防护:作业工人应该佩带防尘口罩。必要时建议佩带自给式呼吸器。 眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。 身体防护:穿相应的防护服。 手防护:戴防护手套。 其它:工作现场严禁吸烟。进行就业前和定期的体检。 三、急救措施 皮肤接触:脱去污染的衣着,立即用流动清水彻底冲洗。 眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗至少 15 分钟。 吸入: 脱离现场至空气新鲜处。 保持呼吸道通畅。 必要时进行人工呼吸。 就医。 食入:误服者立即漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。 灭火方法:干粉、砂土。禁止用水。禁止用泡沫。 四、 NaBH4 的 H 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-CH20H,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。 追问: 有毒吗?