水素化ホウ素ナトリウムは、化学式のNaBH有する無機固体である4。それは水素化ホウ素アルカリの代表と見なすことができ、これらの中で最も一般的です。白色の結晶性固体です。
NaBH 4は水と接触すると、熱と水素H 2を発生する可能性があるため、取り扱いには注意が必要です。なぜなら、それはHを生成することができる容易さの-水素化物イオン、水素化ホウ素ナトリウムは、それが広く、この目的のために化学反応に使用されている理由である、適度に減少させる化合物です。
水素化ホウ素ナトリウム、NaBH 4、固体。OndřejMangl。出典：ウィキメディア・コモンズ。
その還元特性は、紙の主成分であるセルロースの酸化に対して作用することにより、パルプと紙の白色度と安定性を改善するため、製紙業界でも使用されています。
水素は水の存在下で容易に生成できるため、燃料電池の可逆的な水素源として使用する可能性も調査されています。
製薬業界など、還元性に基づくその他の用途もあります。
構造
水素化ホウ素ナトリウムはイオン性化合物です。これは、水素化ホウ素アニオンによって形成された-ナトリウムカチオンのNaに添付します+。
陰イオン-四面体です。
水素化ホウ素ナトリウムの構造。ケミクンゲン。出典：ウィキメディア・コモンズ。
そのルイス構造は次のとおりです。
NaBH 4のルイス電子構造。作成者：MarilúStea。
命名法
-水素化ホウ素ナトリウム
-テトラヒドロホウ酸ナトリウム
-テトラヒドロホウ酸ナトリウム
物理的特性
体調
結晶性の白い固体。
分子量
37.84 g / mol
自己発火温度
〜220ºC
分解温度
> 250ºC
密度
20 4Cで1,074 g / cm 3
溶解度
NaBH 4は水に非常に溶けやすく（25 gで55 g / 100 mL）、部分的に加水分解されます。テトラヒドロフラン（THF）に可溶、ジエチルエーテルに不溶。
化学的特性
水素化ホウ素ナトリウムは水に溶解し、そこで最初の分解または加水分解を受けて溶液を塩基性にし、それ以上の加水分解を防ぎます。
- + H 2 O→B（OH）3 + H 2 ↑+ OH -
これを説明する- Hと相互作用+ H水、+は、水素陰イオンHを取るは- Hを形成する2。それは言うことができるというBH 3 Hと競合+水素化物イオンHのために- 。
酸性媒体では、H +イオンが豊富なため、加水分解が完了します。
NaBH 4は乾燥した空気中で安定しています。揮発性ではありません。
水素化物イオンが含まれているため、水素化ホウ素ナトリウムは還元性化合物です。これにより、カルボニル基C = OをC-OHに還元できます。つまり、カルボニル化合物をアルコールに還元できます。
NaBH 4自体はC = C二重結合を還元せず、カルボニル基と共役しているものも還元しません–C = CC（= O）-。
しかし、プロトン酸（HClなど）またはルイス酸（BCl 3またはAlCl 3など）と接触すると、ジボランB 2 H 6が形成されます。そして、この反応がC = C二重結合を持つ有機化合物の存在下で行われる場合、ジボランB 2 H 6はこれらのヒドロボレーションを行います。
適切な触媒と特定の条件の存在下で、水素化ホウ素ナトリウムはさまざまなタイプの官能基を還元できます。
リスク
水中での加水分解反応の熱は、その中で形成される水素に点火するのに十分です。したがって、取り扱いには注意が必要です。
NaBH 4は着火しやすく、燃焼しやすい。
入手
NaBH 4の一般的な準備反応は、約250℃の温度で水素化ナトリウムNaHおよびB（OCH 3）3を使用します。
4 NaH + B（OCH 3）3 →NaBH 4 + 3 NaOCH 3
用途
還元化学反応において
H源として-イオン、のNaBH 4で還元性化合物であり、他の化学化合物を調製するために使用されます。このため、非プロトン性極性溶媒、つまりH +プロトンなしで、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、ジメチルホルムアミドなどで使用されます。
有機化学反応と無機化学反応の両方で還元剤として使用されます。
アルデヒドを第一級アルコールに、ケトンを第二級アルコールに還元できます。
また、ハロゲン化アルキルを、ヨードデカンからデカン、ブロモウンデカン酸からウンデカン酸、クロロドデカンからドデカンなどの炭化水素に還元します。
単独で作用する場合、還元はエステル、カルボン酸、ニトリル、スルホンなどの他の官能基に影響を与えません。
C = C二重結合を還元しないというその特性は、カルボニル基と共役したものであっても–C = CC（= O）-であり、不飽和アルコール-C = C-CH 2 -OH を調製することを可能にします。
ニトロ化芳香族化合物を対応するアニリンに還元するには、コバルトや塩化スズなどの触媒の存在が必要です。ジスルフィドをチオールに還元します。
適切な条件と触媒の存在下では、カルボン酸、エステル、アミド、ニトリル、イミン、エポキシド、さらには二重結合と三重結合の還元も可能です。
Hの生産で
NaBH 4は燃料電池に変換できます。
アルカリ性KOHまたはNaOH溶液の存在下でのNaBH 4は加水分解され、高分子電解質燃料電池の燃料として使用できる水素H 2を生成します。
また、H 2の可逆貯蔵材料としても研究されています。
NaBH 4ナノ粒子は合成され、界面活性剤で安定化されます。NiCl 2で処理した後、完全に可逆的な方法でH 2の放出を制御する保護層またはコーティングが形成されます。
この新しいナノメートル材料により、再生可能な方法で製造されたクリーンな燃料としてH 2を使用できるようになります。
水素燃料電池自動車。アルトゥールブラウン博士（Arturbraun）。出典：ウィキメディア・コモンズ。
紙パルプ業界では
水素化ホウ素ナトリウムは、パルプや紙の光沢やその他の物理的性質を改善するために使用されます。
紙のセルロースマトリックスの劣化は、酸化を含む複雑なプロセスを通じて発生します。ヒドロキシル基はカルボニルとカルボキシルに酸化され、これにより紙が変色し、その物理的特性が低下します。
パルプまたは紙をNaBH 4で処理することにより、カルボン酸基に影響を与えることなく、アルデヒドとケトンを-OH基に還元し、初期値より高い安定性と光沢を改善します。
NaBH 4は紙の光沢を向上させます。著者：Rawpixel。出典：Pixabay。
様々な用途で
水素化ホウ素ナトリウムは、食品および飲料産業における風味増強剤として、コーティング剤として、ならびに製薬、繊維および産業産業におけるタバコ製造における表面処理のために廃水を処理するために使用されます。レザー。
参考文献
- クリスチャン、ML、アグイジンソウ、K.-F。（2012）。コア-シェル戦略のNaBHのための高い可逆水素貯蔵容量をリードする4。ACS Nano 2012、6、9、7739-7751。pubs.acs.orgから回復。
- Nora de Souza、MVおよびAlves V.、TR（2006）。異なるクラスの化合物の還元において水素化ホウ素ナトリウムによって媒介される最近の方法論。App。Organometal。Chem。2006; 20：798-810。onlinelibrary.wiley.comから回復。
- 今本哲也（1991）。削減。水素化ホウ素ナトリウム。包括的な有機合成において。sciencedirect.comから復元。
- Tang、LC（1986）水素化ホウ素ナトリウム処理による紙の安定化。歴史的な繊維や紙の材料で。第24章ページ427〜441。Advances in Chemistry、Volume212。pubs.acs.orgから回収。
- コットン、F。アルバート、ウィルキンソン、ジェフリー。（1980）。高度な無機化学。第4版。ジョン・ワイリー&サンズ。
- モリソン、ロバート・ソーントン。そしてボイド、ロバート・ニールソン。1992.有機化学。プレンティスホール。ISBN 81-203-0765-8。
- 米国国立医学図書館。（2019）。水素化ホウ素ナトリウム。pubchem.ncbi.nlm.nih.govから回復しました。