stringtranslate.com

Боргидрид лития

Боргидрид лития (LiBH 4 ) — боргидрид , известный в органическом синтезе как восстановитель сложных эфиров . Хотя соль лития менее распространена, чем родственный боргидрид натрия , она дает некоторые преимущества, поскольку является более сильным восстановителем и хорошо растворима в эфирах, оставаясь при этом более безопасной в обращении, чем литийалюминийгидрид . [3]

Подготовка

Боргидрид лития можно получить реакцией метатезиса , которая происходит при измельчении в шаровой мельнице более распространенных боргидрида натрия и бромида лития : [4]

NaBH 4 + LiBr → NaBr + LiBH 4

Альтернативно его можно синтезировать обработкой трифторида бора гидридом лития в диэтиловом эфире : [5]

BF 3 + 4 LiH → LiBH 4 + 3 LiF

Реакции

Боргидрид лития полезен в качестве источника гидрида (H – ). Он может реагировать с рядом карбонильных субстратов и других поляризованных углеродных структур с образованием связи водород-углерод. Он также может реагировать с кислотными веществами Бренстеда-Лоури (источниками H + ) с образованием газообразного водорода .

Реакции восстановления

В качестве восстановителя гидрида боргидрид лития более силен, чем боргидрид натрия [6] [7] , но слабее, чем алюмогидрид лития. [7] В отличие от аналога натрия, он может восстанавливать сложные эфиры до спиртов, нитрилы и первичные амиды до аминов , а также открывать эпоксиды . Повышенная реакционная способность во многих из этих случаев объясняется поляризацией карбонильного субстрата за счет комплексообразования с катионом лития. [3] В отличие от алюминиевого аналога, он не реагирует с нитрогруппами , карбаминовыми кислотами , алкилгалогенидами , а также вторичными и третичными амидами.

Производство водорода

Боргидрид лития реагирует с водой с образованием водорода. Эту реакцию можно использовать для получения водорода. [8]

Хотя эта реакция обычно является спонтанной и бурной, достаточно стабильные водные растворы боргидрида лития можно приготовить при низкой температуре, если использовать дегазированную дистиллированную воду и тщательно избегать воздействия кислорода . [9]

Хранилище энергии

Объемная и гравиметрическая плотность энергии
Схема переработки борогидрида лития. Исходные материалы: борат лития и водород.

Боргидрид лития известен как один из химических энергоносителей с самой высокой плотностью энергии . Хотя в настоящее время это не имеет практического значения,  при обработке кислородом воздуха выделяется 65 МДж / кг тепла. Поскольку он имеет плотность 0,67  г/см 3 , окисление жидкого боргидрида лития дает 43  МДж/л . Для сравнения: бензин дает 44 МДж/кг (или 35 МДж/л), а жидкий водород — 120 МДж/кг (или 8,0 МДж/л). [nb 1] Высокая удельная энергетическая плотность борогидрида лития сделала его привлекательным кандидатом для автомобильного и ракетного топлива, но, несмотря на исследования и пропаганду, он не получил широкого применения. Как и все энергоносители на основе химических гидридов, боргидрид лития очень сложно перерабатывать (т.е. перезаряжать), и поэтому он имеет низкую эффективность преобразования энергии . Хотя такие батареи, как литий-ионные, имеют плотность энергии до 0,72 МДж/кг и 2,0 МДж/л, их эффективность преобразования постоянного тока в постоянный может достигать 90%. [10] Ввиду сложности механизмов переработки гидридов металлов, [11] такая высокая эффективность преобразования энергии непрактична при нынешней технологии.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Большее отношение плотности энергии к удельной энергии водорода обусловлено очень низкой массовой плотностью (0,071 г/см 3 ).

Рекомендации

  1. ^ Страница сведений о продукте Sigma-Aldrich.
  2. ^ J-Ph. Сули, Г. Реноден, Р. Черни, К. Ивон (18 ноября 2002 г.). «Боргидрид лития LiBH 4 : I. Кристаллическая структура». Журнал сплавов и соединений . 346 (1–2): 200–205. дои : 10.1016/S0925-8388(02)00521-2.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ ab Лука Банфи, Энрика Нарисано, Рената Рива, Эллен В. Бакстер, «Борогидрид лития» e-EROS Энциклопедия реагентов для органического синтеза, 2001, John Wiley & Sons. doi : 10.1002/047084289X.rl061.pub2.
  4. ^ Питер Риттмайер, Ульрих Вительманн, «Гидриды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм. дои : 10.1002/14356007.a13_199.
  5. ^ Брауэр, Георг (1963). Справочник по препаративной неорганической химии. Том. 1 (2-е изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. п. 775. ИСБН 978-0-12-126601-1.
  6. ^ Барретт, Энтони GM (1991). «Восстановление производных карбоновых кислот до спиртов, простых эфиров и аминов». В Тросте, Барри; Флеминг, Ян; Шрайбер, Стюарт (ред.). Сокращение: селективность, стратегия и эффективность в современной органической химии (1-е изд.). Нью-Йорк: Пергамон Пресс. п. 244. дои :10.1016/B978-0-08-052349-1.00226-2. ISBN 978-0-08-040599-5.
  7. ^ аб Оокава, Ацухиро; Соаи, Кенсо (1986). «Смешанные растворители, содержащие метанол, в качестве полезной реакционной среды для уникального хемоселективного восстановления боргидрида лития». Журнал органической химии . 51 (21): 4000–4005. дои : 10.1021/jo00371a017.
  8. ^ Кодзима, Ёсицугу; Каваи, Ясуаки; Кимбара, Масахико; Наканиси, Харуюки; Мацумото, Шиничи (август 2004 г.). «Получение водорода реакцией гидролиза борогидрида лития». Международный журнал водородной энергетики . 29 (12): 1213–1217. doi : 10.1016/j.ijhydene.2003.12.009.
  9. ^ Банус, М. Дуглас; Брэгдон, Роберт В.; Гибб, Томас Р.П. младший (1952). «Получение боргидридов четвертичного аммония из боргидридов натрия и лития». Варенье. хим. Соц . 74 (9): 2346–2348. дои : 10.1021/ja01129a048.
  10. ^ Валён, Ларс Оле и Шусмит, Марк И. (2007). Влияние рабочих циклов PHEV и HEV на производительность аккумулятора и аккумуляторного блока (PDF). Конференция по подключаемым к электросети шоссейным электромобилям 2007 г.: материалы. Проверено 11 июня 2010 г.
  11. ^ Патент США 4002726 (1977) Рециркуляция борогидрида лития из бората лития через промежуточный метилборат.