CN112062135B - 一种链状硼氮氢化合物的合成方法 - Google Patents

一种链状硼氮氢化合物的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种链状硼氮氢化合物的合成方法，属于硼氮氢化合物的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：一种链状硼氮氢化合物的合成方法，具体过程为：在无水无氧的条件下，将金属硼氮氢化合物NaNH2BH3和过渡金属卤化物MX2在四氢呋喃中于‑40～30℃的条件下搅拌反应，最终制得纯净的链状硼氮氢化合物Na(B3N2)，本发明比之前的方法反应速率快，并且操作简单，低毒无害，安全可靠。

Description

一种链状硼氮氢化合物的合成方法
技术领域
本发明属于硼氮氢化合物的合成技术领域，具体涉及一种链状硼氮氢化合物的合成方法。
背景技术
硼氮氢类化合物具有储氢密度高及释氢条件温和等优点，是近年来学术界关注的热点。其中，作为NaNH2BH3的衍生物，Na[BH3(NH2BH2)2H] (Na(B3N2)) 储氢含量较高，可达12.6wt%，Na(B3N2)在室温条件下比NaNH2BH3要稳定，在较高温度下可分解放出氢气。链状硼氮氢化合物Na(B3N2)作为一种新的储氢材料，目前仅对其合成与性质方面有少量研究。因此找到一种简捷的硼氮氢化合物Na(B3N2)的合成方法非常有必要，目前相关的合成方法有以下几种：
1、2014年，W. Grochala等人用一当量的氢化钠和三当量的氨硼烷在THF溶液中反应得到，对其结构进行了一系列的表征，并对其热分解机理进行了详细的研究。但该反应需在室温下反应三天，反应时间较长。
2、2019年，在研究硼氮链状化合物时，提出了两种Na(B3N2)的合成方法，一种是NaNH2BH3与2当量NH3BH3在室温下搅拌反应5天得到；另一种是NaNH2BH3与NH2B2H5室温下搅拌反应1个小时得到。此外作者通过理论计算提出其生成机理。
鉴于以上合成反应研究的局限性，有必要设计一种合成过程速率快，并且操作简单、安全可靠的链状硼氮氢化合物的合成方法，且该研究中主要是研究较少见的硼氮链状化合物Na(B3N2)的合成方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种成本较低、操作简单、安全可靠且低毒无害的链状硼氮氢化合物的合成方法。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种链状硼氮氢化合物的合成方法，其特征在于具体过程为：在无水无氧的条件下，将金属硼氮氢化合物NaNH2BH3和过渡金属卤化物MX2在四氢呋喃中于-40～30℃的条件下搅拌反应，最终制得纯净的链状硼氮氢化合物Na(B3N2)，其中M为Co或Ni，X为Cl或Br。
进一步优选，所述的链状硼氮氢化合物的制备方法，其特征在于具体步骤为：在氮气手套箱中，将金属硼氮氢化合物NaNH2BH3装入schlenk反应瓶中，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱，将过渡金属卤化物装入另一个schlenk反应瓶中，将两个schlenk反应瓶连接双排管，反应体系用N2置换三遍，并在持续通入N2的条件下，分别用四氢呋喃溶解，使其浓度为0.03～0.35mol/L，将金属硼氮氢化合物NaNH2BH3的四氢呋喃溶液转移至过渡金属卤化物的四氢呋喃溶液中，其中金属硼氮氢化合物NaNH2BH3与过渡金属卤化物的投料摩尔比为100:1～1:1，于-40～30℃搅拌反应直至金属硼氮氢化合物NaNH2BH3完全反应，过滤除去不溶物，将滤液抽干溶剂得到纯的链状硼氮氢化合物Na(B3N2)。
本发明所述的链状硼氮氢化合物的合成方法中的反应方程式为：
NaNH2BH3 + NiBr2 → Na(B3N2) + NaBr + Ni-B
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明比之前的方法反应效率更高，并且操作简单，低毒无害，安全可靠，成本较低。
附图说明
图1和图2分别是实施例1制得的链状硼氮氢化合物Na(B3N2)在四氢呋喃中的11BNMR谱图和11B{H} NMR谱图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
所有操作均在氮气气氛下进行。在氮气手套箱中，向装有磁子的25mL的schlenk反应瓶中加入NaNH2BH3(4mmol，0.212g)，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱，将NiBr2(2mmol，0.437g)装入另一个schlenk反应瓶中，将两个schlenk反应瓶连接双排管，反应体系用N2置换三遍，并在持续通入N2的条件下，分别加入四氢呋喃(THF) 10mL，将NaNH2BH3的四氢呋喃溶液转移至NiBr2的四氢呋喃溶液中，在室温下搅拌反应，过滤除去不溶物，收集滤液，抽干溶剂，即为链状硼氮氢化合物Na(B3N2)。所得到的Na(B3N2)称重为0.041g，计算产率为32.3%，核磁检测其纯度接近100%。
实施例2
所有操作均在氮气气氛下进行。在氮气手套箱中，向装有磁子的100mL的schlenk反应瓶中加入NaNH2BH3(10mmol，0.530g)，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱，将NiBr2(0.5mmol，0.109g)装入另一个schlenk反应瓶中，将两个schlenk反应瓶连接双排管，反应体系用N2置换三遍，并在持续通入N2的条件下，分别加入四氢呋喃(THF) 30mL，将NaNH2BH3的四氢呋喃溶液转移至NiBr2的四氢呋喃溶液中，在室温条件下搅拌反应，过滤除去不溶物，收集滤液，抽干溶剂，即为链状硼氮氢化合物Na(B3N2)。所得到的Na(B3N2)称重为0.158g，计算产率为51%，核磁检测其纯度接近100%。
实施例3
所有操作均在氮气气氛下进行。在氮气手套箱中，向装有磁子的25mL的schlenk反应瓶中加入NaNH2BH3(4mmol，0.212g)，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱，将CoCl2(2mmol，0.258g)装入另一个schlenk反应瓶中，将两个schlenk反应瓶连接双排管，反应体系用N2置换三遍，并在持续通入N2的条件下，分别加入四氢呋喃(THF) 10mL，将NaNH2BH3的四氢呋喃溶液转移至CoCl2的四氢呋喃溶液中，在室温下搅拌反应，过滤除去不溶物，收集滤液，即为链状硼氮氢化合物Na(B3N2)。所得到的Na(B3N2)称重为0.040g，计算产率为31.5%，核磁检测其纯度接近100%。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (1)

1.一种链状硼氮氢化合物的合成方法，其特征在于具体过程为：在无水无氧的条件下，将金属硼氮氢化合物NaNH2BH3和过渡金属卤化物MX2在四氢呋喃中于-40～30℃的条件下搅拌反应，最终制得纯净的链状硼氮氢化合物Na[BH3(NH2BH2)2H]，其中M为Co或Ni，X为Cl或Br；
其具体步骤为：在氮气手套箱中，将金属硼氮氢化合物NaNH2BH3装入schlenk反应瓶中，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱，将过渡金属卤化物装入另一个schlenk反应瓶中，将两个schlenk反应瓶连接双排管，反应体系用N2置换三遍，并在持续通入N2的条件下，分别用四氢呋喃溶解，使其浓度为0.03～0.35mol/L，将金属硼氮氢化合物NaNH2BH3的四氢呋喃溶液转移至过渡金属卤化物的四氢呋喃溶液中，其中金属硼氮氢化合物NaNH2BH3与过渡金属卤化物的投料摩尔比为20:1～2:1，于-40～30℃搅拌反应直至金属硼氮氢化合物NaNH2BH3完全反应，过滤除去不溶物，将滤液抽干溶剂得到纯的链状硼氮氢化合物Na[BH3(NH2BH2)2H]。
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CN102115094A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 中国科学院大连化学物理研究所 硼氮氢化合物脱氢及制备结晶态多聚硼氮化合物的方法
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