Гидрид натрия [7646-69-7]

Гидрид натрия химическое соединение с эмпирической формулой NaH. Этот гидрид щелочного металла в основном используется как прочное, но горючее основание в органическом синтезе. NaH является представителем солевых гидридов, то есть это солеподобный гидрид, состоящий из Na ⁺ и Н ⁻ ионы, в отличие от более молекулярных гидридов, таких как боран, метан, аммиак и вода. Это ионный материал, который нерастворим в органических растворителях (хотя растворим в расплавленном Na), что согласуется с тем фактом, что H ⁻ остается неизвестным анионом в растворе. Из-за нерастворимости NaH все реакции с участием NaH происходят на поверхности твердого тела.

Применение в органическом синтезе

Как прочная основа

NaH — основание, широко применяемое и полезное в органической химии. Как супероснование, оно способно депротонировать ряд даже слабых кислот Бренстеда, давая соответствующие натриевые производные. Типичные «легкие» субстраты содержат связи OH, NH, SH, включая спирты, фенолы, пиразолы и тиолы.

NaH в частности депротонирует углеродные кислоты (т. е. связи CH), такие как 1,3-дикарбонилы, такие как малоновые эфиры. Полученные производные натрия могут быть алкилированы. NaH широко используется для ускорения реакций конденсации карбонильных соединений посредством конденсации Дикмана, конденсации Штоббе, конденсации Дарцена и конденсации Кляйзена. Другие углеродные кислоты, подверженные депротонированию NaH, включают соли сульфония и ДМСО. NaH используется для получения илидов серы, которые, в свою очередь, используются для превращения кетонов в эпоксиды, как в реакции Джонсона-Кори-Чайковского.

В качестве восстановителя

NaH восстанавливает некоторые соединения основной группы, но аналогичная реакционная способность очень редка в органической химии ( см. ниже ). ^[11] В частности, трифторид бора реагирует с образованием диборана и фторида натрия.:

6 NaH + 2 BF ₃ → B ₂ H ₆ + 6 NaF

Связи Si-Si и SS в дисиланах и дисульфидах также восстанавливаются.

Серию восстановительных реакций, включая гидродецианирование третичных нитрилов, восстановление иминов до аминов и амидов до альдегидов, можно осуществить с помощью составного реагента, состоящего из гидрида натрия и иодида щелочного металла (NaH:MI, M = Li, Na).

Хранение водорода

Хотя гидрид натрия не имеет коммерческого значения, его предлагали использовать для хранения водорода в транспортных средствах на топливных элементах. В одном из экспериментальных вариантов пластиковые гранулы, содержащие NaH, измельчаются в присутствии воды для высвобождения водорода. Одной из проблем этой технологии является регенерация NaH из NaOH.

Практические соображения

Гидрид натрия обычно продается в виде смеси 60% гидрида натрия (по массе) в минеральном масле. Такая дисперсия безопаснее в обращении и взвешивании, чем чистый NaH. Соединение часто используется в этой форме, но чистое серое твердое вещество можно получить, промывая масло пентаном или ТГФ, соблюдая осторожность, поскольку промывочные воды будут содержать следы NaH, которые могут воспламеняться на воздухе. Реакции с участием NaH требуют применения безвоздушных технологий. Обычно NaH используют в виде суспензии в ТГФ — растворителе, который устойчив к депротонированию, но сольватирует многие натрийорганические соединения.

Безопасность

NaH может воспламеняться на воздухе, особенно при контакте с водой, выделяя водород, который также является горючим. В результате гидролиза NaH превращается в гидроксид натрия (NaOH), едкое основание. На практике большую часть гидрида натрия выпускают в виде дисперсии в масле, с которой можно безопасно работать на воздухе.