Borohidruro de sodio - Sodium borohydride
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| Nombres | |||
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Nombre IUPAC
Tetrahidridoborato de sodio (1–)
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Nombre IUPAC sistemático
Boranuuro de sodio |
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| Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol )
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| CHEBI | |||
| ChemSpider | |||
| Tarjeta de información ECHA |
100.037.262 
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| Número CE | |||
| 23167 | |||
| Malla | Sodio + borohidruro | ||
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PubChem CID
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| Número RTECS | |||
| UNII | |||
| un numero | 1426 | ||
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |||
| NaBH 4 | |||
| Masa molar | 37,83 g / mol | ||
| Apariencia | cristales blancos higroscópicos |
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| Densidad | 1,07 g / cm 3 | ||
| Punto de fusion | 400 ° C (752 ° F; 673 K) (se descompone) | ||
| 550 g / L | |||
| Solubilidad | soluble en amoníaco líquido , aminas , piridina | ||
| Estructura | |||
| Cúbico (NaCl), cF8 | |||
| Fm 3 m, No. 225 | |||
a = 0,6157 nm
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| Peligros | |||
| H260 , H301 , H311 , H314 | |||
| P223 , P231 , P232 , P280 , P301 + 310 , P370 + 378 , P422 | |||
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |||
| punto de inflamabilidad | 70 ° C (158 ° F; 343 K) | ||
| California. 220 ° C (428 ° F; 493 K) | |||
| Límites explosivos | 3% | ||
| Dosis o concentración letal (LD, LC): | |||
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LD 50 ( dosis mediana )
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160 mg / kg (Oral - Rata) 230 mg / kg (Dérmico - Conejo) |
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| Compuestos relacionados | |||
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Otros aniones
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Cianoborohidruro de sodio Hidruro de sodio Borato de sodio Bórax Hidruro de sodio y aluminio |
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Otros cationes
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Borohidruro de litio | ||
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Compuestos relacionados
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Hidruro de litio y aluminio Triacetoxiborohidruro de sodio |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |||
El borohidruro de sodio , también conocido como tetrahidridoborato de sodio y tetrahidroborato de sodio , es un compuesto inorgánico con la fórmula Na BH 4 . Este sólido blanco, que generalmente se encuentra en forma de polvo, es un agente reductor que encuentra aplicación en química, tanto en el laboratorio como a escala industrial. Se ha probado como tratamiento previo para la fabricación de pasta de madera, pero es demasiado costoso para comercializarlo. El compuesto es soluble en alcoholes , ciertos éteres y agua, aunque se hidroliza lentamente.
El compuesto fue descubierto en la década de 1940 por HI Schlesinger , quien dirigió un equipo que buscaba compuestos de uranio volátiles. Los resultados de esta investigación en tiempos de guerra fueron desclasificados y publicados en 1953.
Propiedades
| Solvente | Solubilidad (g / 100 mL) |
|---|---|
| MeOH | 13 |
| EtOH | 3,16 |
| Diglyme | 5.15 |
| Et 2 O | insoluble |
El borohidruro de sodio es un polvo microcristalino inodoro de color blanco a gris-blanco que a menudo forma grumos. Puede purificarse mediante recristalización en diglima caliente (50 ° C) . El borohidruro de sodio es soluble en disolventes próticos como agua y alcoholes inferiores. También reacciona con estos disolventes próticos a productos H 2 ; sin embargo, estas reacciones son bastante lentas. La descomposición completa de una solución de metanol requiere casi 90 minutos a 20 ° C. Se descompone en soluciones acuosas neutras o ácidas, pero es estable a pH 14.
Estructura
NaBH 4 es una sal, que consiste en el anión tetraédrico [BH 4 ] - . Se sabe que el sólido existe como tres polimorfos : α , β y γ . La fase estable a temperatura y presión ambiente es α -NaBH 4 , que es cúbica y adopta una estructura de tipo NaCl , en el grupo espacial Fm 3 m . A una presión de 6,3 GPa, la estructura cambia a la tetragonal β -NaBH 4 (grupo espacial P42 1 c ) y a 8,9 GPa, la γ -NaBH 4 ortorrómbica (grupo espacial Pnma ) se vuelve la más estable.
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Síntesis y manipulación
Para la producción comercial de NaBH 4 , el proceso Brown-Schlesinger y el proceso Bayer son los métodos más populares. En el borohidruro de sodio proceso Brown-Schlesinger se prepara industrialmente a partir de hidruro de sodio (producido por reacción de Na y H 2 ) y borato de trimetilo a 250-270 ° C:
- B (OCH 3 ) 3 + 4 NaH → NaBH 4 + 3 NaOCH 3
Anualmente se producen millones de kilogramos, lo que supera con creces los niveles de producción de cualquier otro agente reductor de hidruros. También se puede producir a partir de boratos inorgánicos, incluido el vidrio de borosilicato y el bórax (Na 2 B 4 O 7 ):
- Na 2 B 4 O 7 + 16 Na + 8 H 2 + 7 SiO 2 → 4 NaBH 4 + 7 Na 2 SiO 3
El magnesio es un reductor menos costoso y, en principio, podría usarse en su lugar:
- 8 MgH 2 + Na 2 B 4 O 7 + Na 2 CO 3 → 4 NaBH 4 + 8 MgO + CO 2
y
- 2 MgH 2 + NaBO 2 → NaBH 4 + 2 MgO
Reactividad
Síntesis orgánica
NaBH 4 reduce muchos carbonilos orgánicos , dependiendo de las condiciones precisas. Por lo general, se usa en el laboratorio para convertir cetonas y aldehídos en alcoholes. Reduce eficientemente los cloruros de acilo , anhídridos , α-hidroxi lactonas , tioésteres e iminas a temperatura ambiente o menos. Reduce los ésteres lenta e ineficazmente con exceso de reactivo y / o temperaturas elevadas, mientras que los ácidos carboxílicos y las amidas no se reducen en absoluto. El NaBH 4 reacciona con agua y alcoholes, con desprendimiento de hidrógeno gaseoso y formación del correspondiente borato, siendo la reacción especialmente rápida a pH bajo.
No obstante, un alcohol, a menudo metanol o etanol, es generalmente el disolvente de elección para las reducciones de cetonas y aldehídos con borohidruro de sodio. El mecanismo de reducción de cetonas y aldehídos ha sido examinado por estudios cinéticos y, contrariamente a las descripciones populares en los libros de texto, el mecanismo no implica un estado de transición de 4 miembros como la hidroboración de alquenos, o un estado de transición de seis miembros que implica una molécula del alcohol. solvente. Se requiere la activación de enlaces de hidrógeno, ya que no se produce reducción en un disolvente aprótico como diglyme. Sin embargo, el orden de la velocidad en el alcohol es 1,5, mientras que el compuesto carbonílico y el borohidruro son ambos de primer orden, lo que sugiere un mecanismo más complejo que uno que involucra un estado de transición de seis miembros que incluye solo una molécula de alcohol. Se sugirió que se produce la activación simultánea del compuesto de carbonilo y el borohidruro, a través de la interacción con el ion alcohol y alcóxido, respectivamente, y que la reacción avanza a través de un estado de transición abierto.
Las cetonas α, β-insaturadas tienden a ser reducidas por NaBH 4 en un sentido 1,4, aunque a menudo se forman mezclas. La adición de cloruro de cerio mejora la selectividad para la reducción 1,2 de cetonas insaturadas ( reducción de Luche ). Los ésteres α, β-insaturados también experimentan una reducción 1,4 en presencia de NaBH 4 .
El sistema NaBH 4- MeOH, formado por la adición de metanol a borohidruro de sodio en THF a reflujo, reduce los ésteres a los correspondientes alcoholes. Mezclar agua o un alcohol con el borohidruro convierte una parte en éster de hidruro inestable, que es más eficiente en la reducción, pero el reductor eventualmente se descompone espontáneamente para producir gas hidrógeno y boratos. La misma reacción también puede ocurrir intramolecularmente: un α-cetoéster se convierte en un diol, ya que el alcohol producido ataca al borohidruro para producir un éster del borohidruro, que luego reduce el éster vecino.
La reactividad del NaBH 4 puede potenciarse o aumentarse mediante una variedad de compuestos.
Oxidación
La oxidación con yodo en tetrahidrofurano da borano-tetrahidrofurano , que puede reducir ácidos carboxílicos.
La oxidación parcial de borohidruro con yodo da octahidrotriborato :
- 3 BH 4 - + I 2 → B 3 H 8 - + 2 H 2 + 2 I -
Química de coordinación
BH 4 - es un ligando para iones metálicos. Estos complejos de borohidruro se preparan a menudo mediante la acción de NaBH 4 (o LiBH 4 ) sobre el haluro metálico correspondiente. Un ejemplo es el derivado del titanoceno :
- 2 (C 5 H 5 ) 2 TiCl 2 + 4 NaBH 4 → 2 (C 5 H 5 ) 2 TiBH 4 + 4 NaCl + B 2 H 6 + H 2
Protonolisis e hidrólisis
En presencia de catalizadores metálicos, el borohidruro de sodio se hidroliza con liberación de hidrógeno. Aprovechando esta reactividad, el borohidruro de sodio se ha utilizado en prototipos de la pila de combustible de borohidruro directo .
- NaBH 4 + 2 H 2 O → NaBO 2 + 4 H 2 (ΔH <0)
Aplicaciones
La principal aplicación del borohidruro de sodio es la producción de ditionito de sodio a partir de dióxido de azufre: el ditionito de sodio se utiliza como agente blanqueador para la pulpa de madera y en la industria del teñido.
El borohidruro de sodio reduce los aldehídos y las cetonas para dar los alcoholes relacionados . Esta reacción se usa en la producción de varios antibióticos, incluidos cloranfenicol , dihidroestreptomicina y tiofenicol . Se preparan varios esteroides y vitamina A usando borohidruro de sodio en al menos un paso.
El borohidruro de sodio se ha considerado un candidato para el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido . Aunque no se han alcanzado las temperaturas y presiones prácticas para el almacenamiento de hidrógeno, en 2012 se utilizó con éxito una nanoestructura núcleo-capa de borohidruro de sodio para almacenar, liberar y reabsorber hidrógeno en condiciones moderadas.
El borohidruro de sodio se puede utilizar para reducir el zumbido en libros y documentos antiguos. Este tratamiento solo debe ser realizado por un conservador / restaurador profesional capacitado, ya que se pueden producir daños en el papel si el agente reductor no se aplica correctamente, como un exceso de blanqueamiento y burbujeo del papel.
Seguridad
El borohidruro de sodio es una fuente de hidrógeno o diborano , ambos inflamables. La ignición espontánea puede resultar de la solución de borohidruro de sodio en dimetilformamida . Las soluciones a granel de borohidruro de sodio a menudo se preparan con un exceso de hidróxido de sodio, que es corrosivo.
Ver también
Muchos derivados y análogos del borohidruro de sodio exhiben reactividad modificada de valor en síntesis orgánica.
- Triacetoxiborohidruro de sodio , un reductor más suave debido a la presencia de más acetato captador de electrones en lugar de hidruro.
- Trietilborohidruro de sodio , un reductor más fuerte debido a la presencia de grupos etilo donadores de electrones en lugar de hidruro.
- cianoborohidruro de sodio , un reductor más suave debido a la presencia de más cianuro captador de electrones en lugar de hidruro. Útil para aminaciones reductoras.
- Borohidruro de litio , un reactivo reductor más fuerte.
- L-selectrida (litio tri- sec -butylborohydride), reduciendo una más fuertemente son derivado.
- Hidruro de litio y aluminio , un reactivo reductor más fuertemente, capaz de reducir ésteres y amidas.