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硼氢化钠
最常用的还原剂之一
基本信息
| 中文名 | 硼氢化钠 |
| 沸点 | 500℃(分解) |
| 化学式 | NaBH4 |
| 分子量 | 37.83 |
| 别名 | 四氢硼酸钠 |
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发展简史
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（BH）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，美国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。用醚类溶剂重结晶得到纯品硼氢化钠。
硼氢化钠：3D结构式
结构
理化性质
化学性质
硼氢化钠具有较强的选择还原性，少量硼氢化钠可以将腈还原成醛，过量则还原成胺。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：CH=CHCHCHO-------->CH=CHCHCHOH。
硼氢化钠是一种无机化合物，在室温下与甲醇迅速反应生成氢气。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，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。少量硼氢化钠可以将腈还原成醛，过量则还原成胺。
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。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，一般也不与碳碳双键、叁键发生反应。少量硼氢化钠可以将腈还原成醛，过量则还原成胺。
硼氢化钠是比较温和的还原剂，它对醛、酮的还原效果比较好。常用溶剂是醇，四氢呋喃，二甲基甲醯胺（DMF），水等。他一般不还原酯基，羧基，酰胺，但在高浓度，高温再配合合适溶剂或用路易斯酸催化时，可以还原酯基等比较弱的羰基。
还原醛，酮不仅温和，而且效果很好。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。反应不需要严格无水；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。
NaBO+4Na+2H+2SiO→NaBH+2NaSiO
制备方法
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2小时，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。
HBO+3CHOH→B（OCH）+3HO
2Na+H→2NaH
4NaH+B（OCH）→NaBH+3CHONa
应用领域
硼氢化钠化学反应方程式
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-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。
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。
毒性
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。应防止粉尘飞扬，加强通风或戴防护面具，注意对眼睛的保护，戴密闭式防护眼镜，不准在工作时进食、喝水及吸烟。中毒后迅速离开现场，半卧位休息，吸入新鲜空气，用大量水冲洗眼睛，脱去被沾染衣服，淋洗全身；进入消化道者，立即漱口，大量饮水催吐，随即送医院治疗。泄漏时戴过滤式防护面具仔细清扫漏物。
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。
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。
呼吸系统防护：作业工人应该佩戴防尘口罩。必要时建议佩戴自给式呼吸器。
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。
灭火方法：干粉、砂土。禁止用水。禁止用泡沫。
其它：工作现场严禁吸烟。进行就业前和定期的体检。
侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。
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。
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。
被列入《易制爆危险化学品名录》，并按照《易制爆危险化学品治安管理办法》管控。
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.）
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.）
硼氢化钠
参考资料
[1]
易制爆危险化学品治安管理办法 · 中华人民共和国公安部[引用日期2021-12-15]
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