Способ получения гидридов бора Советский патент 1977 года по МПК C01B35/18 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРИДОВ БОРА

.1

Изобретение отнсюится к области химической технологии, а именно к способам получения гидридов бора общей формулы

BioW.e(8«.o)«B.oH,3 . «е« 1-20. в виде смесей. Указанные соединения могут быть использованы в технологии их различных производных.

Известен способ получения смеси гидридов бора, содержащей преимущественно 9.S.B,aH2a,B,oH,BgH«,,iобработкой соли жидким хлористым водород ом при -78 С с пвследующим поднятием температуры до -30 СЦ11«Одазко.8тот способ позволяет получить гидриды бора относительно простого состава с невысоким вь1ходом, требует применения для осуществления реакции строго контролируемых низких температур и сложен необходимостью применения низкокипящего хлористого водорода (температура кипения С)|, создающего большие избыточные давления в некоторых узлах оборудования.

Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта -полимерных гидрицов бора и упрощение процесса их получения.

Это достигают., тем, что в качестве исходных соединений используют декагидро- клозо-декаборат (2-) щелочного и щелочноземельного металла и жидкий фтористый водород, а взаимодействие их осуишствляют при температуре от -10 до +4О С без доступа влаги, -„

Охлаждение реакционной смеси до С, уменьшает испарение фтористого водорода, но снижаетскорость процесса. Повыщенне температуры выше +40 С снижает выходы, целевых продуктов.

После завершения реакции избыток фтористого водорода отделяют от осадка смеси гидридов бора филыграцией или отгонкой.

С целые очистки смесь гидридов бора растворяют в ароматическом растворителе, например в бензоле или толуоле. Раствор очшцают от нерастворимых примесей фильтрацией или центрифугированием. Растворитель отгоняют в атмосфере чистого инертного газа (гелий, аргон) или в вакууме. Очищенную смесь гваридов бора просушивают в вакууме при 50-90 С. Полученный продукт представляет собой смесь высших гидридов бора указанной ранее обшей формулы. Смесь содержит TaKHceBipHj HBi H,, в виде примесей в количестве суммарно 2-5 масс. %. Средние молекулярные массы полученных смесей полимерных гидридов бора находятся в пределах от 495 до 690 (криоскопическое измерение в среде бенaoVia), Из полученной смеси известными способами, например сочетанием вакуумной сублимации с дробной кристаллизациэй в среае циклогевсана, выделяют фракции отдельных гидридов бора. Синтезируемым гидридом бора ряда 10 соответйтвуютвычисленные элементные составы, масс. %: при If в 1 Б SB,9 Н 10,1 при гт «-20 В 89,5 Н 1О,5 Составы {фугих гидридов бора этого ряда нахоаяггся между этими предельными значениями в случае изменения гт от 1 до 2О. Особенностями полученных по данному способу гидридов бора являются полимерная природа их молекул, нидсичзтроение их структурных фрагментов и наличие в них двух типов атомов водорода-мостиковых (В-Н-В) и концевых (В-Н). Ввиду приведенньк выше особенностей эти гидриды бора являются реакционно способными веществами по отно. шению к многим реагентам и растворяются в ряде органических жидкостей {н апример в углеводородах, спиртах, ацетоне);i Поэтому они могут быть применены как исходные соединения при синтезе различных проиэвоаных гидридов бора.

Пример. Во фторопластовый гер- 40 метичный сосуд объемом 50 мл загружают 2,886 г тшательно просушенного ИзЙ.-Мщ, Сосуц уплотняют и заливают в него 20 мл жидкого фтористого водорода. Реакционную смесь выдерживают при 20 С в течение 45 1 ч при периодическом перемешивании и от воде выделяющихсягазов. Полученную смесЬ( твердых гидридов бора отфилыгровывают, промывают на фильтре 20 мл жидкого (Ьто, ристрго водорода и выдерживают в вакууме so 1 ч. при 20 С. Осадок обрабатывают 1О мл езводного бензола при. перемешивании в те« чение 2-3 мин, и отделяют взвесь нераство римых веществ центрифугированием. Очищенный от взвесей раствор упаривают в вакууме 55 ао полного у даления растворителя. Оставшийся осадок смеси гидридов бора просушивают в вакууме при постепенном подъеме температуры от 5О до 90 С. Выход смеси гидридов бора 1,629 г что составляет

Средняя молекулярная масса полученной смеси гидридов бора 495.

Найдено, масс,% :В 89,20; И9,92.

Вычисленные да«В„Н,зСБз,Н )B,ofU

величины приведены выше.

Смесь подвергают разделению известными способами,

Данный способ позволяет получить высшие полимерные гидриды бора за одну операцию с выходом порядка 81-93% по отношению к массе В.-Н|д в исходном продукте без применения глубокого охлаждения реакционной смеси и без избыточного дйвления в аппара те.

Формула изобретения

Способ получения гидридов бора состава В.о«й,(.3 « 20, в виде 93,3% по отношению к массе в исходном KjbjpHit .Средняя молекулярная масса гидридов бора в смеси равна 643. Найдено, масс. %: Б 89,43; Н 10,47. Вычисленные величины для соединений рассматриваемого типа приведены ранее. Из смеси сублимаций при давлении не Выше 0,01 мм рт.ст. при температурах. соответственно, 100 и 150 С последовательно выделяют Б,-N,4 {т.пл.99,6 С) и В Н ( О. Из оставшейся °смеси нелетучих вешеств дробной кристаллизацией в циклогексане в атмосфере аргона выделяют фракции гидридов бора с молекуляраьгмж массами45О;63О;820; 2300 держанием бора от 89,4 до 89,7 %, остальное водород. . П р и м е р 2. В никелевый герметич ный сосуд объемом 80 мл, оснащенный устройством для ввода н вывода газов, помещают 1,5О г сухого NoigBiol. Сосуд С содержимым охлаждают до -10 С в ванне с хладагентом и из баллона конденсируют в него 40 мл безводного фтористого водоро Реа1 ионную смесь выдерживают 1 ч при -Ю С, затем испарением удаляют оста точный фтористый водород и собирают его Р охлажденный баллон для повторного использования. Осадок выдерживают в ва«УУ е 1 ч при комнатной температуре, обрабатывают 10 мл безводного бензола и отделяют взвесь нерастворимых примесей центрифугированием. Раствор упаривают в вакууме досуха при 50-60 С, осадок гидри- дов бора просушивают в вакууме при 90 С Выход смеси гидридов бора О,88 г, что сок массБ,оН,в ставляет 81,6 масс. исходном , Hj . 554О81 смеси с другими гидриоами включающий вааимодействие соли гидридоборат-иона с жидким галогенводородом и рааделевие их огзним из известньк способов, о т л ачающийся тем, что, с аелыо уве-s личения выхода целевого продукта и упрошения процесса, в качестве исхо(шых соеаине НИИ используют декагадро-клозо-оекаборат (2-) шелочного или шелочноземельвся о Me9талла и жидкий фтористый водород, а взаимодействие их осуществляют при темпердтуре „ до 4О°С без доступа влаги, Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе: ТОоЬ&оп P.C.KePEeryT.Schaeffer norgawic Chemielry. vo № 3, р.399-402.