一种B取代氨基硼烷的合成方法技术

本发明专利技术涉及一种B上取代基团氨硼烷衍生物的合成方法，具体过程是采用甲基硼、氢化铝锂和铵盐为原料，以有机溶剂为反应介质，通过普通的化学反应合成B上甲基取代的氨硼烷衍生物。该物质既可以作储氢材料，也可以作为还原剂。本发明专利技术提供了一种新型氨硼烷衍生物的方法，为以后的科学研究和工业生产提供了极大的便利。本发明专利技术的方法简单，成本低廉，温度温和，在室温下即可反应，得到的产物纯度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种B取代氨基硼烷的合成方法，属于储氢材料领域。
技术介绍
随着人口和经济的发展，人们对高效能源的需求越来越大。氢气作为一种新型清洁能源，具有燃烧焓高，质量轻，来源广，燃烧产物是水的优点。储氢是利用氢能的关键问题之一，氢化硼络合物具有较高的理论含氢量，NaBH4的含氢量为10.6wt％，NH3BH3则达到19.5wt％，在催化剂的作用下于碱性或中性介质中可以与水反应产生氢气，但在实际应用中仍然面临诸多问题，如所用的贵金属(Pt,Ru等)、催化剂成本高、催化效率低、使用寿命短等问题。NH3BH3热分解也可以释放氢气，但是分解温度高，存在副反应，氢气中含杂质。在氨硼烷上引入取代基团也许可以解决这些问题，目前市场上的氨硼烷衍生物主要是在N上加入取代基，增大分子体积，很少有B取代基团氨硼烷。B取代甲基氨硼烷可以在150℃或者存在催化剂80℃时释放2分子氢气，生成环状三聚体，产物在一定条件下可以再生为原料。B取代基团氨硼烷除了可以用作储氢材料，还可以作还原剂，其还原性弱于氨硼烷，可以用于调控纳米粒子的尺寸。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种B取代氨硼烷的合成方法。本专利技术的具体技术方案如下：按照摩尔比有机硼酸/氢化铝锂＝1:1-1:2分别称量有机硼酸和氢化铝锂，并分别溶解在适量无水乙醚中，混合反应后，过滤，收集滤液，抽真空除去乙醚溶剂，得到产物有机硼烷锂；将有机硼烷锂溶解在无水乙醚中，加入铵盐反应1-3h，过滤，收集滤液，抽真空除去乙醚溶剂，得到产物B取代基团氨硼烷。所述有机硼酸是烷基硼烷锂或芳香基硼烷锂。所述硼酸为甲基硼酸、苯基硼酸、萘硼酸等硼酸衍生物，铵盐为NH4Cl、(NH4)2SO4、CH3NH3Cl、苯胺盐酸盐等铵盐。本专利技术的方法是以无水乙醚为溶剂，用强还原剂氢化铝锂还原有机硼酸为有机硼烷锂，再与铵盐反应，通过普通的化学反应合成B取代基团氨硼烷。该反应在室温即可发生，生成大量H2，反应必须在无水无氧的环境中，因此，溶剂必须先除水，反应在充满氩气的手套箱中进行。在制备过程中，生成的其它产物如铝氧烷、氯化锂都不溶于溶剂，可以通过过滤除去，再蒸发掉溶剂，就可以得到产物。这种方法合成的B取代基团氨硼烷产率高，纯度高。本专利技术的合成路径如下：LiAlH4+B(OH)2-R→Li+BH3--RLi+BH3--R+NH3-R’→R-BH2NH2-R’(R＝CH3,C6H5or C10H7 R’＝H,CH3,C6H5)本专利技术的有益效果体现为：目前市场上没有B-取代基团氨硼烷出售，我们有简单的方法合成出这种氨硼烷衍生物，其既可以作还原剂，也可以作储氢材料，为以后的科学研究提供了极大方便。附图说明图1是B(OH)2CH3的1H NMR图谱；图2是B(OH)2CH3的11B NMR图谱；图3是NH3BH2CH3的1H NMR图谱；图4是NH3BH2CH3的11B NMR图谱；图5是CH3NH2BH2CH3的1H NMR图谱；图6是CH3NH2BH2CH3的13C NMR图谱。具体实施方式为了更好地理解本专利技术的内容，下面结合具体的实施例对本专利技术的内容做进一步说明，但本专利技术的保护内容不局限于以下实施例。实施例1在手套箱中分别称取一定量的LiAlH4和甲基硼酸溶于适量无水乙醚中，搅拌使它们溶解，向LiAlH4溶液中加入少量2,2联吡啶作指示剂，白色溶液变成橘黄色。将甲基硼酸溶液慢慢滴加到LiAlH4溶液中，产生大量氢气和固体沉淀，当LiAlH4溶液变为无色时，LiAlH4恰好反应完，但是橘黄色固体沉淀会干扰实现，导致难以判断终点。因此，改变LiAlH4和甲基硼酸的比例，做一些列实验，根据最终产物的核磁共振图谱判断反应物最佳投料比例。当LiAlH4和甲基硼酸反应完全后，用针头式过滤器过滤溶液，将滤液用真空泵抽干，得到中间产物LiBH3CH3。将LiBH3CH3溶解在无水乙醚中，向其中加入等适量的氯化铵(LiBH3CH3与氯化铵的摩尔比例分别设为2:1，1:1，1:2)，反应立刻发生，放出大量气体，在室温下反应1-3h。用针头式过滤器过滤溶液，弃掉固体杂质，将无水乙醚用真空泵抽掉大部分，向其中加入无水正戊烷，立即析生大量白色固体沉淀，用无水正戊烷洗涤固体2-3遍，对产物进行分析，确定最佳的LiBH3CH3/氯化铵比例。实验发现LiBH3CH3/氯化铵为1:1时，反应恰好完全。核磁谱图确定该白色固体是产物NH3BH2CH3，产率达到80％以上。图1和图2分别是原料甲基硼酸的1H NMR图谱和11B NMR图谱，图3和图4分别是产物NH3BH2CH3的1H NMR图谱和11B NMR图谱，从图中可以看出原料基本转化为了产物，而且纯度较高。实施例2由实施例1可以简化实验。分别称取最佳比例(氢化铝锂与甲基硼酸摩尔比是5:3)的LiAlH4和甲基硼酸溶于适量无水乙醚中，将甲基硼酸溶液慢慢滴加到LiAlH4溶液中，产生大量氢气和固体沉淀，反应完成后过滤溶液。向滤液中加入与原料甲基硼酸等摩尔量的氯化铵，反应一定时间后过滤。抽真空除去大部分溶剂，加入大量无水正戊烷，析出白色固体产物NH3BH2CH3。实施例3在实例2中以LiBH3CH3和氯化铵为原料，可以改变原料，用LiBH3CH3和硫酸铵反应制备NH3BH2CH3。在手套箱中分别称取最佳比例的LiAlH4和甲基硼酸溶于适量无水乙醚中，将将甲基硼酸溶液慢慢滴加到LiAlH4溶液中，产生大量氢气和固体沉淀，反应完成后过滤溶液。向滤液中加入与适量的硫酸铵(LiBH3CH3/(NH4)2SO4的比例分别设为1:1，2:1，4:1)，反应一定时间后过滤得到澄清透明溶液。抽真空除去大部分溶剂，加入大量无水正戊烷，析出白色结晶，洗涤干燥后做核磁分析，显示为NH3BH2CH3。是通过一系列平行实验，确定原料投料摩尔比LiBH3CH3/(NH4)2SO4为2:1时最好。实施例4与实施例3类似，将原料硫酸铵变成苯胺盐酸盐。在手套箱最佳比例的LiAlH4和甲基硼酸溶于适量无水乙醚中，将将甲基硼酸溶液慢慢滴加到LiAlH4溶液中，产生大量氢气和固体沉淀，反应一定的时间后用针头式过滤器过滤混合液，弃掉固体杂质。向滤液中加入与甲基硼酸等摩尔量的苯胺盐酸盐，继续在室温下搅拌2h，过滤混合溶液。将滤液拿出手套箱，用双排管、油泵装置抽真空除去大部分无水乙醚溶剂，使溶液基本饱和。向饱和溶液中加入正戊烷，析出固体产物C6H5NH2BH2CH3。实施例5分别称取最佳比例的LiAlH4和甲基硼酸溶于适量无水乙醚中(氢化铝锂与甲基硼酸摩尔比是5:3)，将将甲基硼酸溶液慢慢滴加到LiAlH4溶液中，产生大量氢气和固体沉淀，反应完成后过滤溶液。向滤液中加入与甲基硼酸等摩尔量的甲胺盐酸盐，反应一定时间后过滤。抽真空除去大部分溶剂，加入大量无水正戊烷，析出白色结晶，洗涤干燥后做核磁分析，显示为CH3NH2BH2CH3。图5和图6分别CH3NH2BH2CH3的1H NMR谱和13C NMR谱，可以看出产物纯度非常高，几乎没有杂峰。实施例6在手套箱中分别称取一定量的LiAlH4和苯硼酸溶于适量无水乙醚中，向LiAlH4溶液中加入少量2,2联吡啶作指示剂，白色溶液变成橘黄色。将苯硼酸溶液滴加到LiAlH4溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种B取代氨硼烷的合成方法，其特征在于：按照摩尔比有机硼酸/氢化铝锂=1:1‑1:2分别称量有机硼酸和氢化铝锂，并分别溶解在适量无水乙醚中，混合反应后，过滤，收集滤液，抽真空除去乙醚溶剂，得到产物有机硼烷锂；将有机硼烷锂溶解在无水乙醚中，加入铵盐反应1‑3 h，过滤，收集滤液，抽真空除去乙醚溶剂，得到产物B取代基团氨硼烷。

【技术特征摘要】
1.一种B取代氨硼烷的合成方法，其特征在于：按照摩尔比有机硼酸/氢化铝锂=1:1-1:2分别称量有机硼酸和氢化铝锂，并分别溶解在适量无水乙醚中，混合反应后，过滤，收集滤液，抽真空除去乙醚溶剂，得到产物有机硼烷锂；将有机硼烷锂溶解在无水乙醚中，加入铵盐反应1-3 h，过滤，收集滤液，抽真空除去乙醚溶剂，得到产物B取代基团氨硼烷。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗威，杜叶双，程功臻，
申请(专利权)人：武汉大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32