CN113666383A - 一种硼氮氢化合物k[b3h7nh2bh2nh2b3h7]的合成方法 - Google Patents

一种硼氮氢化合物k[b3h7nh2bh2nh2b3h7]的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]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：在无水无氧的条件下将氢化钾加入到反应容器中，再加入NH3B3H7的四氢呋喃溶液，于‑40～50℃搅拌反应制得目标产物硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]。本发明提供的合成方法操作简单，安全高效，适合规模化生产，为其进一步的性能研究打下了基础。

Description

一种硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]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，具体涉及一种硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]的合成方法。
背景技术
硼氮氢化合物具有广泛的用途，由于其较高的含氢量，在储氢领域具有非常大的应用前景，如已合成出的储氢材料NH4[B3H8]与NH3B3H7等（J. Am. Chem. Soc. 2009, 131,855-864;Inorg. Chem. 2011, 50, 3738-3742）。同时，该类化合物含有大量的负氢，具有一定的还原性，并且在常见的有机溶剂中有很好的溶解性，因此能够作为还原剂在不同的溶剂中使用。该类化合物也可以作为合成其它含硼类化合物的前驱物，如合成半导体材料MgB2的前驱物Mg(B3H8)2、合成无机材料BN的前驱物NH3BH3等。最近的研究表明，硼氮氢化合物的碱金属盐可以作为固体离子导体，并且表现出了较高的离子导电性能。因此合成新型硼氮氢化合物是研究该类化合物的一个重要环节。
在硼氮氢化合物中，具有三元B环的化合物是其中非常重要的一类化合物。绝大多数三元B环化合物的合成均是以碱金属盐MB3H8为起始物。目前合成碱金属盐MB3H8的方法主要有：1）利用乙硼烷和碱金属，主要是钠汞齐，生成NaB3H8；2）单质碘在100 ℃氧化硼氢化钠；3）钠汞齐和硼烷的四氢呋喃溶液（THF•BH3）反应；4）在150 ℃将碱金属钠分散在硅胶上，然后和硼烷的四氢呋喃反应；5）球磨的条件下，把碱金属钠分散在无机盐上，如NaCl，CaCl2等。基于以上的合成方法使得MB3H8能够被大量的合成，以其为起始原料，能够合成具有三元B结构的氨硼烷NH3B3H7。
查阅文献得知，目前还没有关于NH3B3H7衍生物的研究，即没有其新型衍生物的合成与相关性能研究。基于此，有必要设计一种关于NH3B3H7的新型硼氮氢化合物，并且设计的合成方法简单高效，为其性能研究打下坚实的基础，进一步充实硼化学的研究。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种操作简单、安全可靠且产率较高的硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]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：
一种硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]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氢化钾加入到反应容器中，再加入NH3B3H7的四氢呋喃溶液，于-40～50℃搅拌反应制得目标产物硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]。
本发明所述的硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]的合成方法，其特征在于具体步骤为：在氮气手套箱中，将氢化钾装入schlenk反应瓶中，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱，再加入NH3B3H7的四氢呋喃溶液，其中氢化钾与NH3B3H7的投料摩尔比为1:1～1:4，于-40～50 ℃搅拌反应12～36 h直至反应结束，过滤除去不溶物，将滤液浓缩除去溶剂得到白色粘性固体，再用甲苯洗涤数次，然后真空浓缩除去溶剂得到白色纯净的硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]粉末。
进一步优选，合成过程的反应温度优选为室温，氢化钾与NH3B3H7的投料摩尔比优选为1:2，搅拌反应时间优选为24 h。
本发明提供了一种新型的硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]的合成方法，该合成方法操作简单，安全高效，适合规模化生产，为其进一步的性能研究打下了基础。
附图说明
图1是本发明实施例1合成的硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]在氘代乙腈中的11B和11B{1H}液体核磁图，由图可知制得的目标产物为纯净的K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]。
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。在手套箱中，向装有磁子的100 mL的schlenk反应瓶中加入0.40 g氢化钾，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱；再加入NH3B3H7的四氢呋喃溶液40 mL（溶解有0.57 g NH3B3H7），于50 ℃搅拌反应36 h；过滤除去不溶物，将滤液浓缩除去溶剂得到白色粘性固体，再用甲苯洗涤固体3次，每次20 mL，然后真空浓缩除去溶剂得到白色固体产物，即为纯净的K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]粉末。计算所得到的K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]的产率为65%，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。在手套箱中，向装有磁子的100 mL的schlenk反应瓶中加入0.40 g氢化钾，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱；再加入NH3B3H7的四氢呋喃溶液40 mL（溶解有0.114 g NH3B3H7），于25 ℃搅拌反应24 h；过滤除去不溶物，将滤液浓缩除去溶剂得到白色粘性固体，再用甲苯洗涤固体3次，每次20 mL，然后真空浓缩除去溶剂得到白色固体产物，即为纯净的K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]粉末。计算所得到的K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]的产率为91%，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。在手套箱中，向装有磁子的100 mL的schlenk反应瓶中加入0.40 g氢化钾，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱；再加入NH3B3H7的四氢呋喃溶液40 mL（溶解有1.71 g NH3B3H7），于0 ℃搅拌反应18 h；过滤除去不溶物，将滤液浓缩除去溶剂得到白色粘性固体，再用甲苯洗涤固体3次，每次20 mL，然后真空浓缩除去溶剂得到白色固体产物，即为纯净的K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]粉末。计算所得到的K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]的产率为72%，核磁检测其纯度接近100%。
实施例4
所有操作均在氮气气氛下进行。在手套箱中，向装有磁子的100 mL的schlenk反应瓶中加入0.40 g氢化钾，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱；然后加入NH3B3H7的四氢呋喃溶液40 mL（溶解有2.28 g NH3B3H7），于-40 ℃搅拌反应12 h；过滤除去不溶物，将滤液浓缩除去溶剂得到白色粘性固体，再用甲苯洗涤固体3次，每次20 mL，然后真空浓缩除去溶剂得到白色固体产物，即为纯净的K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]粉末。计算所得到的K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]的产率为79%，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 (3)

1.一种硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]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氢化钾加入到反应容器中，再加入NH3B3H7的四氢呋喃溶液，于-40～50 ℃搅拌反应制得目标产物硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]。
2.根据权利要求1所述的硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]的合成方法，其特征在于具体步骤为：在氮气手套箱中，将氢化钾装入schlenk反应瓶中，用塞子密封后将schlenk反应瓶移出手套箱，再加入NH3B3H7的四氢呋喃溶液，其中氢化钾与NH3B3H7的投料摩尔比为1:1～1:4，于-40～50 ℃搅拌反应12～36 h直至反应结束，过滤除去不溶物，将滤液浓缩除去溶剂得到白色粘性固体，再用甲苯洗涤数次，然后真空浓缩除去溶剂得到白色纯净的硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]粉末。
3.根据权利要求1或2所述的硼氮氢化合物K[B3H7NH2BH2NH2B3H7]的合成方法，其特征在于：合成过程的反应温度优选为室温，氢化钾与NH3B3H7的投料摩尔比优选为1:2，搅拌反应时间优选为24 h。
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