Способ получения аниона декагидро-клозо-декабората

Способ получения аниона декагидро-клозо-декабората

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способам получения аниона декагидро-клозо-декабората В₁₀Н₁₀ ^2-, соли которого находят применение в качестве электролитов-восстановителей при электролитическом никелировании металлических изделий.

Известен способ получения декагидро-клозо-декабората, где в качестве исходных компонентов для получения декагидро-клозо-декабората В₁₀Н₁₀ ^2- используются боргидрид натрия (NaBH₄) и триэтиламинборан (C₂H₅)₃NBH₃. В ходе химической реакции кроме декагидро-клозо-декабората образуются два других клозо-бората [(M.V.Pechersky, V.A.Brattsev, M.G.Kuznetsova, et al., EUROBORON-4, 159, 2007)]:

Недостатками известного способа получения декагидро-клозо-декабората являются низкий выход основного продукта, который составляет около 20-25%, а также необходимость его выделения из трехкомпонентной смеси.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу, выбранному за прототип, является способ получения декагидро-клозо-декабората (В₁₀Н₁₀ ^2-) взаимодействием декаборана (В₁₀Н₁₄) или его комплексов с триэтиламином (J.Dupont, M.Hawthorne, A.Pitochelli, R.Ettinger, J Am. Chem. Soc., 84, 1057, 1962):

К недостатку этого способа можно отнести дорогое и труднодоступное исходное сырье - декаборан, необходимое для осуществления процесса.

Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в создании нового простого способа получения декагидро-клозо-декабората с высоким выходом и высокой химической чистотой целевого продукта.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемом способе получения декагидро-клозо-декабората в качестве исходных компонентов применяют ундекаборат натрия (NaB₁₁H₁₄), получаемый по методике [G.Dunks, K.Barker, E.Hedaya et al., Inorg. Chem., 20, 1692 (1981)], и трибутиламин.

Смесь исходных реагентов, растворенных в диглиме, нагревают до температуры 160°С, в результате реакции образуются декагидро-клозо-декаборат и трибутиламинборан [(С₄Н₉)₃NВН₃]. Трибутиламинборан осаждают в виде [(C₄H₉)₃NH]₂B₁₀H₁₀, а полученный декагидро-клозо-декаборат выделяют из реакционной смеси.

Выход декагидро-клозо-декабората достигает 90%.

Заявляемый способ подтверждается следующими примерами:

Пример 1.

Получение ундекабората натрия (NaB₁₁H₁₄) в диглиме.

В двухлитровую трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, коротким обратным холодильником с газоотводной трубкой и капельной воронкой, загружают 400 мл безводного диглима и 60 г (1,58 моль) боргидрида натрия NaBH₄. Смесь продувают аргоном и при перемешивании нагревают до температуры 105°.

Затем при температуре 105°С в течение 6 часов из капельной воронки по каплям прибавляют 240 мл (1,89 моль) BF₃OEt₂. После окончания ввода BF₃OEt₂ при медленном пропускании аргона и перемешивании реакционную массу выдерживают при температуре 105°С в течение 2 часов, затем ее охлаждают до температуры 60° и фильтруют через плотный стеклянный фильтр, осадок NaBF₄ на фильтре дважды промывают абсолютированным диглимом (по 50 мл).

Полученный фильтрат - раствор ундекабората натрия используют далее в синтезе декагидро-клозо-декабората (В₁₀Н₁₀ ^2-).

Пример 2.

Получение трибутиламмоний декагидро-клозо-декабората [(C₄H₉)₃NH]₂B₁₀H₁₀

В предварительно продутую азотом трехгорлую колбу объемом один литр, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают раствор ундекабората натрия (90 моль), полученного из 30 г боргидрида натрия в 200 мл диглима, прибавляют 40 г (216 моль) трибутиламина, полученный раствор кипятят при 160°С в течение 1 часа до исчезновения желтой окраски раствора. После этого реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры, затем прибавляют 500 мл воды и 100 мл ледяной уксусной кислоты, происходит превращение [(C₄H₉)₃NH]NaB₁₀H₁₀ в трибутиламмоний декагидро-клозо-декаборат, который выпадает в осадок. Выпавший кристаллический осадок фильтруют, промывают водой и высушивают на воздухе. Выход сырого трибутиламмоний декагидро-клозо-декабората составляет 39,8 г (90% в расчете на NaB₁₁H₁₄). Полученный трибутиламмоний декагидро-клозо-декаборат растворяют в 30%-ной уксусной кислоте, перекристаллизовывают и высушивают на воздухе. Получают 35,8 г целевого продукта. Общий выход трибутиламмоний декагидро-клозо-декабората составляет 80%.

Пример 3.

Получение декагидро-клозо-декабората калия (K₂В₂₀Н₁₀).

32 г (65 моль) трибутиламмоний декагидро-клозо-декабората [(C₄H₉)₃NH]₂B₁₀H₁₀ смешивают с 67 мл 2М раствора гидроксида KОН, полученную смесь нагревают до 60°С, выделившийся трибутиламин дважды экстрагируют толуолом (по 70 мл). Полученный водный раствор декагидро-клозо-декабората калия (K₂В₁₀Н₁₀) упаривают досуха, затем дополнительно высушивают в сушильном шкафу до постоянного веса. Выход K₂В₁₀Н₁₀ составляет 12,6 г (98% в расчете на исходный [(C₄H₉)₃NH]₂B₁₀H₁₀).

Способ получения аниона декагидро-клозо-декабората B₁₀Н₁₀ ^2- из бороводородного соединения, отличающийся тем, что в качестве бороводородного соединения берут раствор ундекабората натрия NaB₁₁H₁₄ в диглиме, прибавляют трибутиламин, полученный раствор кипятят при 160°С в течение 1 ч до исчезновения желтой окраски раствора, после этого реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры, добавляют воду и ледяную уксусную кислоту с получением осадка трибутиламмоний декагидро-клозо-декабората, который далее фильтруют, промывают водой и высушивают на воздухе.