水素化ホウ素ナトリウム

ナトリウムイオンおよび正四面体型の水素化ホウ素イオンBH−
4よりなる白色の固体で、多くは粉末として市販されている。やや吸湿性があり水分により分解しやすいので、密栓して保存する。水溶液は分解生成物のため強い塩基性を示す。酸性および中性条件で分解して水素を発生するため、アルカリ溶液中で保存する。また、水で分解し水素を発生するため、水素化ホウ素ナトリウムの火災の消火に水を用いてはならない。

H.C.ブラウンが開発した製法で、水素化ナトリウムとホウ酸トリメチルを250℃で反応させNaBH₄ を生成させ、ここに水を加えメタノールを留去することによりNaBH₄ 12%、NaOH 42%を含む水溶液を製造する。これ自体がNaBH₄ 水溶液として販売されている。イソプロピルアミンによる抽出を行い乾燥することによりNaBH₄ の粉末を得る 。現在でもこの方法がNaBH₄ 製造法の基礎となっている^[6]。

有機合成化学分野において、還元剤として常用される。ケトンやアルデヒドなどのカルボニル化合物を、対応するアルコールへ還元する。通常メタノールやエタノールなどのアルコール系溶媒中で反応を行う（ただしメタノールに溶かすと氷冷下でも1時間で80% が分解してしまうので注意が必要である。イソプロピルアルコール中では安定である）。同じく還元剤の一つである水素化アルミニウムリチウムに比べて還元力が弱く、単に混ぜたのみではエステル、アミドなどは還元しないため、複数の官能基を持つ化合物の選択的な還元が可能である。ただしテトラヒドロフラン（THF）などの溶媒を用いて加熱するなど条件を厳しくすれば、エステルなども還元される。また、反応溶媒として水を用いることができるのも特徴の一つであるが、塩基性条件で用いる必要がある。

THFやtBuOH中でNaBH₄を分散させ、基質を溶解後加温しながら、緩やかにメタノールを添加することによりエステルが還元可能であることが報告されている^[7]。

ヨウ素などの単体ハロゲン、トリフルオロ酢酸、BF3錯体などのルイス酸を添加することにより、カルボン酸、アミド、ニトリル、ハロゲン化アルキルなどが還元できる^[8]。

塩基性水溶液中における標準酸化還元電位は以下の通りであり、かなり強い還元作用を示す。

${\displaystyle {\ce {B(OH)4^{-}(aq)\ +4H2O\ +8{\mathit {e}}^{-}=BH4^{-}(aq)\ +8OH^{-}(aq)}}}$, ${\displaystyle E^{\circ }=-1.241{\rm {V}}}$

水素ガスはクリーンな燃料として期待されているが、気体であるため貯蔵が難しいこと、また爆発などの危険がある。水素化ホウ素ナトリウムは酸性条件や、特定の触媒の存在下で分解し、水素ガスを放出し、また比較的安定な固体で、発火などの危険もないこと、廃棄物も害の少ないホウ酸であることなどから、携帯可能な水素源の候補物質の一つとなっている。すでに水素化ホウ素ナトリウムを水素源として用いた燃料電池が試作されている。

最大の課題は酸化ホウ素ナトリウムをどうやって安価・高効率で還元し再利用するかである。マグネシウムを用いた方法が提案されている^[9]。

${\displaystyle {\ce {NaBO2 + 2H2 + 2Mg -> NaBH4 + 2MgO}}}$

一旦ナトリウムへ電気分解した後再合成する方法も提案されている^[10]。

• ヒドリド還元
• 還元
• ハーバート・ブラウン