7646-69-7 / 關(guān)于氫化鈉應(yīng)用的介紹

【背景及概述】^[1][2][3]

氫化鈉化學(xué)式NaH，純品是銀色針狀晶體，商品是白色至灰色的粉末，密度為1.36g/cm³，很容易發(fā)火。在高溫下氫氣直接和金屬鈉反應(yīng)雖可制取，但在工業(yè)上是用像煤油那樣的礦物油，添加像蒽那樣的分散劑，將金屬鈉懸浮于其中，和高壓氫氣反應(yīng)制成。生成物用己烷洗滌，在氮?dú)饬髦懈稍锖螅芊庥诙栊詺怏w中貯存，或就在石蠟油中原封不動(dòng)地進(jìn)行處理。結(jié)晶是巖鹽型結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)a= 0.488nm，和氫化鋰一樣在離子結(jié)晶中氫是以陰離子形態(tài)存在。生成熱為69.5kJ·mol^-1，在高溫下分解為金屬鈉和氫氣。離解壓在 425℃為1.013×10⁵Pa。加壓下的熔點(diǎn)在 800℃以上。和潮濕空氣或水激烈反應(yīng)，生成氫氧化鈉和氫氣，溶于熔融的氫氧化鈉，在許多溶劑中是不溶的。在高溫下和氨反應(yīng)生成氨化物。在高溫下可以和鹵素，硫蒸氣，二氧化硫，二氧化碳反應(yīng)。還原性很強(qiáng)，可使金屬氧化物，氯化物中的金屬游離出來。尚可有和三氟化硼反應(yīng)生成二硼烷。用作金屬氯化物的還原劑或有機(jī)合成的還原劑，加氫劑，縮合劑等。作為還原劑使用時(shí)，多半是將其懸浮于油中，如碰到皮膚上最好用大量水沖洗。

【應(yīng)用】^[2][4]

氫化鈉是高附加值精細(xì)化工產(chǎn)品，在有機(jī)合成中可用作烷基化試劑、氫化催化劑、克萊遜試劑及釋氫劑，還可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、香料、農(nóng)藥、染料增白劑、除銹劑及其它有機(jī)合成中。

1. 氫化鈉對無機(jī)物的還原及其應(yīng)用

1）水的還原

氫化鈉與水作用，較之金屬鈉與水的作用要激烈得多，氫氣常常會(huì)因反應(yīng)熱而燃燒。據(jù)估算1 kg 氫化鈉可釋放出約940 L 氫氣，它是一種良好的儲氫材料; 此外氫化鈉還可作為干燥劑除去有機(jī)溶劑中痕量的水分。

2）液氨和TiCl₄的還原

氫化鈉不溶于液態(tài)氨; 但在高溫下，它能與氨起反應(yīng)生成胺化鈉。

氫化鈉是強(qiáng)還原劑，尤其是在高溫時(shí)還原能力更強(qiáng)。它能與很多氧化劑起作用，于400 ℃時(shí)，氫化鈉能還原四氯化鈦為金屬鈦

2. 氫化鈉對有機(jī)物的還原及其應(yīng)用

1）鹵化硼的還原

將鹵化硼如三氟化硼或三氯化硼的蒸汽通到氫化鈉上，于200 ℃時(shí)發(fā)生還原及氫化，生成雙硼烷和相應(yīng)的鹵化鈉。

2）醇的還原

此反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)可以制備較純的醇化鈉，其中不含有過剩的醇; 而利用金屬鈉時(shí)，就難以做到這一點(diǎn)。除此之外，某些不飽和的醇類，如糠醇，用金屬鈉還原時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡突衔铮脷浠c時(shí)就不會(huì)這樣。

3）酯類和羰基化合物的還原

當(dāng)溫度約150 ℃或更高時(shí)，氫化鈉能還原某些酯類或羰基化合物為醇類，在這些反應(yīng)中，利用氫化鈉比金屬鈉產(chǎn)率更高。例如在145℃時(shí)，二苯酮可被還原為二苯基甲醇。

3.氫化鈉的縮合性質(zhì)及其應(yīng)用

氫化鈉特別適用于有機(jī)物質(zhì)的還原及縮合反應(yīng)。在這一方面，它的作用是與金屬鈉或醇化鈉相似的。可是在比較緩和的條件下，氫化鈉不能還原羰基化合物。可以利用氫化鈉來縮合苯甲醛與羧酸酯。在許多乙酰乙酸酯的制取中，為了引起縮合反應(yīng)，往往要用相應(yīng)于該酯的醇化鈉。在所有這些合成中，都可以用氫化鈉來代替在各種情況下所用的醇化鈉，并能有著良好的效果。氫化鈉也可用于其它類型的縮合反應(yīng)中，例如酯與酮的縮合，這樣縮合的結(jié)果生成β-二酮。例如，由癸酸甲酯與丙酮縮合，可以制取鈉代十五-2，4-二酮。

【制備】^[1][2]

方法1： 氫化鈉的工業(yè)合成是通過金屬鈉與氫氣直接化合來完成的首先將反應(yīng)釜預(yù)熱，然后將金屬鈉和表面活性劑加入，在高溫高壓作用下，合成氫化鈉。但由于金屬表面生成一層致密的氫化物膜，阻礙氫氣的擴(kuò)散，造成反應(yīng)變慢甚至終止，為此常使用鈉在礦物油的分散液作為原料。隨著技術(shù)的發(fā)展，金屬鈉的氫化由高壓改為常壓氫氣進(jìn)行，對設(shè)備的要求降低了，安全性能提高了，能耗降低使得成本大幅下降。具體操作為，首先在氮?dú)夥諊聦⑩c熔融，熔融完畢后，將熔融鈉分散到液體石蠟中，高速攪拌，升溫通氫，在常壓氫氣下，當(dāng)溫度升200 ℃時(shí)，開始吸氫，氫化反應(yīng)高峰在260℃～290 ℃，氫化完畢，可以得到氫化鈉的濃度在25%～75% 之間，純度達(dá)98% 以上

方法2：利用堿金屬有機(jī)化合物的氫解反應(yīng)可以制備堿金屬氫化物。

R= 烷基或芳基，反應(yīng)在室溫下進(jìn)行，根據(jù)金屬的不同，氫氣壓力從1atm 到7atm 不等，用苯或石油醚作溶劑，反應(yīng)活性與金屬的活性順序相同。

【主要參考資料】

[1] 精細(xì)化工辭典

[2] 侯殿保, 李海民, 黨亞. 氫化鈉的合成, 性質(zhì)及應(yīng)用[J]. 鹽湖研究, 2013, 21(4): 49-52.

[3] 車榮睿. 氫化鈉及其應(yīng)用[J]. 無機(jī)鹽工業(yè), 1982, 4: 39-40.

[4] 車榮睿. 氫化物還原劑［J］. 廣東化工，1982( 2) : 20 -23.