Борогідрид натрію

Шаблон:Речовина Борогідри́д на́трію, те́трагі́дробора́т на́трію — це неорганічна сполука з хімічною формулою NaBH₄. За нормальних умов це безбарвні кристали, які добре розчиняються у воді і полярних органічних розчинниках. Натрію борогідрид широко використовується у лабораторному органічному синтезі та промисловості як відновлюючий агент.

Борогідрид натрію був відкритий в 1940-их роках Германном Шлезінгером, котрий в той час очолював роботу лабораторії, яка розробляла борогідриди металів для воєнних цілей. Результати роботи цієї лабораторії були опубліковані лише в 1953 році.

Отримання

Борогідрид натрію можна отримати кількома способами:

• метод, відкритий Шлесінгером — реакція гідриду натрію та триметоксибору:

$\mathrm{B}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$

• нагріванням суміші натрію (або гідриду натрію) та оксиду бору:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{+}{\mathrm{B}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{7}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{[}\mathrm{B}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{B}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{[}\mathrm{B}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

• при взаємодії гідриду натрію та диборану:

$\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{B}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{[}\mathrm{B}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}$

Хімічні властивості

Борогідрид натрію розкладається під дією води та розчинів кислот:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{[}\mathrm{B}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{B}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{[}\mathrm{B}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{B}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{[}\mathrm{B}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{100^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}{\mathrm{B}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

На повітрі борогідрид окиснюється:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{[}\mathrm{B}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Нуклеофільні властивості

NaBH₄ проявляє сильні відновні властивості, він може відновлювати кетони, альдегіди, хлорангідриди карбонових кислот, тіоестери та іміни, а також подвійний зв'язок в 1,2-заміщених нітроетиленах з отриманням як продукту реакції 1,2-заміщених нітроалканів (в основному синтез проводять в спиртовому середовищі).

В борогідридному аніоні σ-зв'язок В-Н є нуклеофільним, оскільки електрони цього зв'язку займають HOMO. Найнижчою незаповненою молекулярною орбіталлю (LUMO) електрофіла (карбонільної сполуки) є π*-орбіталь подвійного С=О зв'язку. Тому пара електронів зв'язку В-Н атакує π*-орбіталь карбонільної сполуки розриваючи π-зв'язок С=О. У результаті утворюється інтермедіат оксианіон. Оскільки реакція в основному проводиться у воді, оксіаніон протонується через трансфер протона з утворенням гідроксильного замісника.

Застосування

Борогідрид натрію широко використовується у лабораторному органічному синтезі та хімічній промисловості як відновлюючий агент.

Див. також

• Борогідриди
• Гідрид натрію
• Диізобутилалюмінію гідрид

Джерела

• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Clayden 2ed