수소화 붕소 나트륨

3. 합성

수소화 나트륨과 트라이메틸 보레이트를 250–270°C에서 반응시켜 수소화 붕소 나트륨을 산업적으로 제조하는 방법은 브라운-슐레진저 공정이다.^[15]

:B(OCH3)3 + 4 NaH → NaBH4 + 3 NaOCH3^영어

이 공정으로 연간 수백만 킬로그램의 수소화 붕소 나트륨이 생산되며, 이는 다른 어떤 수소화물 환원제의 생산량을 훨씬 능가한다.^[15]

붕규산 유리^[16] 및 붕사 (Na2B4O7^영어)를 포함한 무기 붕산염으로부터 수소화 붕소 나트륨을 생산하는 방법은 바이엘 공정이다.

:Na2B4O7 + 16 Na + 8 H2 + 7 SiO2 → 4 NaBH4 + 7 Na2SiO3^영어

마그네슘은 더 저렴한 환원제이며, 원칙적으로 이를 대신 사용할 수 있다.^[17][18]

:8 MgH2 + Na2B4O7 + Na2CO3 → 4 NaBH4 + 8 MgO + CO2^영어

:2 MgH2 + NaBO2 → NaBH4 + 2 MgO^영어

4. 반응성

수소화 붕소 나트륨은 많은 유기 카르보닐기를 환원시킨다. 일반적으로 실험실에서 케톤과 알데히드를 알코올로 전환하는 데 사용된다.^[6] 또한 실온 또는 그 이하에서 아실 클로라이드, 무수물, α-히드록시락톤, 티오에스터, 이민을 효율적으로 환원시킨다. 과량의 시약 및/또는 고온 조건에서 에스터는 느리고 비효율적으로 환원되는 반면, 카복실산과 아마이드는 전혀 환원되지 않는다.^[19]

α,β-불포화 케톤은 1,4-방향으로 환원되는 경향이 있지만, 종종 혼합물이 생성된다. 염화 세륨을 첨가하면 불포화 케톤의 1,2-환원에 대한 선택성이 향상된다 (루체 반응).^[9]

수소화 붕소 나트륨의 반응성은 다양한 화합물에 의해 향상되거나 증가될 수 있다.^[26][27] 붕소 수소화 나트륨의 반응성을 조절하기 위한 많은 첨가제가 개발되었으며, 그 예시는 다음과 같다.

아이오딘과 테트라하이드로푸란에서의 산화 반응은 보레인-테트라하이드로푸란을 생성하며, 이는 카르복실산을 알코올로 환원시킬 수 있다.^[29] 붕소 수소화물의 부분 산화는 옥타하이드로트라이보레이트를 생성한다.^[30]

: 3 [BH4]− + I2 → [B3H8]− + 2 H2 + 2 I−

BH4]-]는 금속 이온에 대한

4. 1. 유기 합성

유기 합성 화학 분야에서 환원제로 널리 사용된다. 케톤이나 알데히드 등의 카르보닐 화합물을 해당 알코올로 환원시킨다. 일반적으로 메탄올이나 에탄올 등의 알코올계 용매에서 반응을 진행한다(단, 메탄올에 녹이면 냉각 하에서도 1시간 만에 80%가 분해되므로 주의해야 한다. 이소프로필 알코올에서는 안정하다). 마찬가지로 환원제 중 하나인 수소화 알루미늄 리튬에 비해 환원력이 약하며, 단순히 섞는 것만으로는 에스테르, 아미드 등은 환원되지 않으므로, 여러 작용기를 가진 화합물의 선택적 환원이 가능하다. 다만 테트라하이드로푸란(THF) 등의 용매를 사용하여 가열하는 등 조건을 엄격하게 하면 에스테르 등도 환원된다.

4. 2. 산화

4. 3. 배위 화학

4. 4. 양성자 분해 및 가수 분해

5. 응용

수소화 붕소 나트륨은 이산화 황으로부터 차아황산 나트륨을 생산하는데 주로 사용되는데, 차아황산 나트륨은 펄프 표백제 및 염색 산업에 사용된다.^[15][32] 목재 펄프화의 전처리제로 시험되었지만, 상업화하기에는 비용이 너무 많이 들었다.

클로람페니콜, 디히드로스트렙토마이신, 티오페니콜을 비롯한 다양한 항생 물질 생산과, 다양한 스테로이드와 비타민 A는 적어도 한 단계에서 수소화 붕소 나트륨을 사용하여 제조된다.^[15]

수소화 붕소 나트륨은 건조한 공기 중에서 안정적이고 무게 대비 효율이 높아 수소 저장을 위한 수소 연료 차량의 수소 저장 방법으로 고려되었다.^[33][34] 그러나 이러한 사용에는 가수 분해 생성물인 메타붕산 나트륨을 붕소 수소화물로 재활용하기 위한 저렴하고, 비교적 간단하며, 에너지 효율적인 공정이 필요하지만, 2007년 기준으로 그러한 공정은 존재하지 않았다.^[35] 2012년에는 수소화 붕소 나트륨의 코어-쉘 나노구조가 온건한 조건에서 수소를 저장, 방출 및 재흡수하는 데 사용되었다.^[36]

수소화 붕소 나트륨은 오래된 책과 문서의 변색을 최소화하거나 되돌리는 데 사용될 수 있다.^[37]

일본에서는 휴대 가능한 수소원의 후보 물질 중 하나로 연구되고 있으며, 수소화 붕소 나트륨을 수소원으로 사용한 연료 전지가 시제작되고 있다. (직접 수소화 붕소 연료 전지)

5. 1. 제지 산업

5. 2. 화학 합성

5. 3. 수소 저장

5. 4. 기타 응용

참조

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