[其他]八氢三硼酸铵的复分解反应制备方法

说明书

本发明属于硼氢化合物的制备方法。

本发明是关于多氢多硼酸铵的制备，特别是富氢硼氮氢化合物八氢三硼酸铵的制备新方法。

八氢三硼酸铵NH₄B₃H₅，一种白色固体;由于其具有正的生成·热·成气性好等优点，作为高能固体推进剂的组份引起了人们的注意。这种化合物由于含氢量高，可望用作氢源和气体发生剂，并且它可用作制备其他硼氢化物的中间体。

为此，人们试图通过多种方法合成这种化合物。G·Kodama等利用八氢三硼酸钠和氯化铵在乙醚中反应制取八氢三硼酸铵未能成功;EberhardAmberger等利用贵重的八氢三硼酸铊与碘化铵反应仅制得八氢三硼酸铵的水溶液，在试图获得八氢三硼酸铵固体的处理过程中剧烈分解甚而发生爆炸。美国专利U·S·3313603和3564561曾揭示了由戊硼烷-〔9〕制备固体八氢三硼酸铵的方法。人们知道，戊硼烷-〔9〕主要由乙硼烷的热裂化反应制得，这一过程中产物复杂，需用高真空技术进行分离纯化，戊硼烷-〔9〕收率低;加之，制取戊硼烷-〔9〕的原料乙硼烷和戊硼烷-〔9〕本身都是低沸点的剧毒物质，制备及处理过程都需要在无水、无氧及惰性气体保护条件下进行、设备要求条件高;从经济角度考虑，由戊硼烷-〔9〕降解制取八氢三硼酸铵也不合理，在降解过程中，有百分之四十的硼转化为付产物硼酸和硼酸酯，硼的有效利用率太低。本发明力图避免使用高毒、昂贵的戊硼烷-〔9〕和较稀有的铊盐作原料，而从最普通的季铵盐出发，制备出八氢三硼酸铵固体物质。

因此，本发明的目的是提供一种制备固体八氢三硼酸铵的简便而又经济的方法。按照这种方法，在常规的合成实验室中即可制取这种化合物。它既不需要采用深冷技术，也不需要采用高真空分离技术。这种方法操作简便、安全、反应迅速、设备简单，只需在一个反应瓶中进行反应，易于处理，且能制得高纯度的预期产物，硼的利用率达百分之百。

本发明是采用八氢三硼酸四烷基铵盐与卤化铵在适宜介质中进行复分解反应完成的。其中，八氢三硼酸四烷基铵选用八氢三硼酸四甲基铵，这种物质易于由已知的方法进行制备与纯化且八氢三硼酸四甲基铵为无色稳定晶体，具有易于贮放和低毒等优点;卤化铵选用碘化铵;复分解反应选用液氨或液氨-甲醇作为反应介质，在制备八氢三硼酸铵的过程中，所有环节必须保持无水、无氧的惰性气氛，所用仪器必须在脱氧干燥氮气流中干燥，所有试剂必须在用前进行脱水处理。

制备八氢三硼酸铵的程序可简述于下：将八氢三硼酸四甲基铵加入预先干燥过的反应瓶中，瓶外设置于冰-乙醇浴，导入无水氨气，氨在反应瓶中冷却下来，随着液氨体积的增加，硼氢化物渐渐溶解，在搅拌下加入化学计量的碘化铵，在碘化铵溶解的同时与八氢三硼酸四甲基铵反应生成八氢三硼酸铵，沉淀出四甲基碘化铵付产物，滤出八氢三硼酸铵的液氨溶液，使氨蒸发，干燥，用干燥乙腈提取残余物，提取液中加入二氯甲烷，使八氢三硼酸铵由反应体系中离析出来。

复分解法制取八氢三硼酸铵的反应式为：

（CH₃）₄NB₃H₈+NH₄XNH₄B₃H₈+（CH₃）₄NX