硼氘化鈉，英文名為Sodium borodeuteride，常溫常壓下為白色或者灰白色固體，具有顯著的吸濕性，長(zhǎng)時(shí)間在空氣環(huán)境中放置溶于吸水分解而變質(zhì)。硼氘化鈉屬于硼氫化鈉的衍生物，其物理化學(xué)性質(zhì)和硼氫化鈉基本一致，可用作有機(jī)化學(xué)合成試劑，多用于在分子結(jié)構(gòu)單元中引入氘原子。利用硼氘化鈉和單質(zhì)碘會(huì)釋放出硼烷的性質(zhì)，該物質(zhì)也經(jīng)常用于氘代硼烷的合成，在基礎(chǔ)化學(xué)研究中有一定的應(yīng)用。
結(jié)構(gòu)性質(zhì)
從化學(xué)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，硼氘化鈉中包含一個(gè)硼原子和四個(gè)氘原子配位，具有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。雖然該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，但該物質(zhì)在遇到水時(shí)會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)而變質(zhì)。硼氘化鈉和醇類(lèi)有機(jī)溶劑反應(yīng)時(shí)，同樣可以發(fā)生水解反應(yīng)，生成氫氧化鈉和氘化氫氣體的混合物。需要說(shuō)明的是，在很多情況下用硼氘化鈉還原反應(yīng)醛酮一般都用甲醇作反應(yīng)溶劑，因此在反應(yīng)過(guò)程中需要注意防止反應(yīng)液的溫度升高過(guò)快，以避免產(chǎn)生大量堿性物質(zhì)的熱效應(yīng)，引起反應(yīng)液的沸騰和噴濺。
應(yīng)用
硼氘化鈉是一種常用的氘代還原劑，在有機(jī)化學(xué)中被廣泛應(yīng)用于有機(jī)分子結(jié)構(gòu)中氘原子的引入。由于硼氘化鈉具有良好的還原性和較高的選擇性，因此在合成含氘有機(jī)化合物的過(guò)程中具有重要的作用。硼氘化鈉可在有機(jī)分子結(jié)構(gòu)中引入氘原子，這種性質(zhì)可用于標(biāo)記化合物，在反應(yīng)機(jī)理研究等方面有著廣泛的應(yīng)用。在有機(jī)化學(xué)中，氘同位素可以用于標(biāo)記化合物，以便于研究化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理和路徑。例如通過(guò)硼氘化鈉還原羰基化合物，可以在核磁共振譜和質(zhì)譜等分析技術(shù)中觀察到特定的被還原的氘信號(hào)，從而確定化合物中氫原子的位置、數(shù)量和化學(xué)環(huán)境等信息。氘的核磁共振譜可以提供氫原子的信息，但由于氘的磁旋比和相對(duì)豐度的不同。硼氘化鈉可以將含有羰基、炔鍵等官能團(tuán)的有機(jī)化合物還原成相應(yīng)的氘代化合物。例如，可以將酮、醛等含有羰基的化合物還原為相應(yīng)的氘代醇。[1]
圖1 硼氘化鈉還原酮類(lèi)化合物
在室溫條件下，于氬氣氣氛下，在40分鐘內(nèi)分四次向1-(萘-2-基)乙酮(1.00g，5.88mmol)的干乙醇(10mL)溶液中加入硼氘化鈉(412mg，9.84mmol，D含量99％)。將所得的反應(yīng)混合物溶液在室溫下攪拌反應(yīng)5分鐘，然后在室溫下向溶液中滴加鹽酸（2M，約10mL），直到氣體演化停止。將反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移到裝有乙醚（25毫升）的分離漏斗中，用飽和的碳酸鈉水溶液（25毫升）和鹽水（25毫升）依次洗滌有機(jī)相。分離出有機(jī)相并將其在無(wú)水MgSO4上進(jìn)行干燥處理，過(guò)濾反應(yīng)物除去干燥劑并在真空中將所得的濾液進(jìn)行濃縮，無(wú)需進(jìn)一步的分離純化即可得到目標(biāo)產(chǎn)物分子。[1-2]
毒性
硼氘化鈉的毒性主要表現(xiàn)為其可以與水反應(yīng)生成氫氣和有毒的硼酸，當(dāng)硼氘化鈉接觸皮膚、眼睛或口腔黏膜等部位時(shí)，會(huì)引起化學(xué)灼傷。此外，硼氘化鈉還可能引起呼吸道刺激、頭暈、惡心、嘔吐等不適癥狀。在使用硼氘化鈉時(shí)，需要注意佩戴防護(hù)手套、防護(hù)眼鏡和防護(hù)口罩等防護(hù)裝備，避免直接接觸硼氘化鈉。
儲(chǔ)存條件
硼氘化鈉極易吸潮，所以在儲(chǔ)存時(shí)要避免接觸水分，建議在儲(chǔ)存容器中添加一些干燥劑。該物質(zhì)應(yīng)儲(chǔ)存在干燥、通風(fēng)和陰涼的地方，避免陽(yáng)光直射和高溫，儲(chǔ)存在干燥器內(nèi)，一般儲(chǔ)存溫度建議控制在25℃上下。
參考文獻(xiàn)
[1] Hamdaoui, Mustapha; Journal of the American Chemical Society (2022), 144(40), 18359-18374
[2] Puls, Florian; Chemistry - A European Journal (2021), 27(67), 16776-16787