氫化鈉
編輯氫化鈉是經驗式為NaH的化學化合物。這種堿金屬氫化物主要在有機合成中作為一種強而可燃的堿。NaH是一種鹽類(類似鹽)氫化物,由Na+和H-離子組成,與硼烷、甲烷、氨和水等分子氫化物不同。它是一種不溶于有機溶劑的離子性物質(盡管可溶于熔融的Na),這與H-離子不存在于溶液中的事實相一致。由于NaH的不可溶性,所有涉及NaH的反應都發生在固體的表面。
基本特性和結構
編輯氫氣是由氫氣和液態鈉直接反應產生的。純凈的NaH是無色的,但樣品一般呈現灰色。氫氧化鈉的密度比Na(0.968克/立方厘米)高約40%。NaH,像LiH、KH、RbH和CsH一樣,采用NaCl晶體結構。在這個圖案中,每個Na+離子被六個H-中心以八面體的幾何形狀包圍。根據Na-H和Na-F的距離判斷,H-(NaH中為146pm)和F-(133pm)的離子半徑是相當的。
反氫化鈉
編輯一種非常不尋常的情況發生在一種被稱為反氫化鈉的化合物中,它含有H+和Na-離子。Na-是一種堿化物,這種化合物與普通的氫化鈉不同,由于兩個電子從氫到鈉的凈位移,其能量含量高得多。這種反式氫化鈉的衍生物在堿[36]adamanzane的存在下產生。這個分子不可逆地封裝了H+,并屏蔽了它與堿式鈉的相互作用。理論工作表明,即使是未受保護的質子化叔胺與堿化鈉絡合,在某些溶劑條件下也可能是可轉移的,盡管反應的障礙很小,找到合適的溶劑可能很困難。
在有機合成中的應用
編輯作為一種強堿,NaH在有機化學中具有廣泛的范圍和用途。作為一種超級堿,它能夠使一系列甚至是弱的布朗斯特酸去質子化,從而得到相應的鈉衍生物。典型的簡單底物含有O-H、N-H、S-H鍵,包括醇類、酚類、吡唑類和硫醇。NaH明顯去質子化碳酸(即C-H鍵),如1,3-二羰基,如丙二酸酯。由此產生的鈉衍生物可以被烷基化。NaH廣泛用于促進通過Dieckmann縮合、Stobbe縮合、Darzens縮合和Claisen縮合的羰基化合物的縮合反應。其他容易被NaH去質子化的碳酸包括硫銨鹽和DMSO。氫氧化鈉可用于制造硫磺酰亞胺,而硫磺酰亞胺又可用于將酮類轉化為環氧化物,如約翰遜-科里-柴可夫斯基反應。作為還原劑,NaH可以還原某些主族化合物,但類似的反應性在有機化學中非常罕見(見下文)。值得注意的是,三氟化硼反應產生二硼烷和氟化鈉。6NaH+2BF3→B2H6+6NaF二烷和二硫化物中的Si-Si和S-S鍵也被還原。由氫化鈉和堿金屬碘化物(NaH?MI,M=Li,Na)組成的復合試劑可以實現一系列的還原反應,包括三級腈類的加氫脫氰,亞胺還原為胺,以及酰胺還原為醛。
儲氫
編輯盡管氫化鈉在商業上并不重要,但已被建議用于燃料電池汽車的儲氫。在一個實驗中,含有氫化鈉的塑料顆粒在有水的情況下被壓碎以釋放氫氣。這項技術的一個挑戰是如何從NaOH中再生NaH。
氫化鈉現狀
氫化鈉是以60%的氫化鈉(w/w)在礦物油中的混合物形式出售。這樣的分散體在處理和稱重上都比純氫化鈉更安全。這種化合物經常以這種形式使用,但純灰色固體可以通過用戊烷或四氫呋喃沖洗商業產品來制備,但要注意,因為廢溶劑中含有微量的氫化鈉,在空氣中會被點燃。涉及NaH的反應需要無空氣技術。通常情況下,NaH在四氫呋喃中作為懸浮液使用,這種溶劑可以抵抗強堿的侵蝕,但可以溶解許多反應性鈉化合物。安全的NaH在空氣中可以自發點燃。它還會與水劇烈反應,釋放出氫氣(也是易燃物)和氫氧化鈉(NaOH)(一種苛性堿)。在實踐中,大多數氫化鈉是以油的分散體形式分配的,可以在空氣中安全處理。
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