El hidruro de sodio es un compuesto químico con la fórmula empírica NaH . Este hidruro de metal alcalino se utiliza principalmente como una base fuerte pero combustible en la síntesis orgánica . NaH es un hidruro salino (similar a la sal) , compuesto de iones Na + y H− , a diferencia de los hidruros moleculares como el borano , el silano , el germano , el amoníaco y el metano . Es un material iónico que es insoluble en todos los disolventes (excepto el sodio metálico fundido), en consonancia con el hecho de que los iones H− no existen en solución.
El NaH es incoloro, aunque las muestras suelen tener un aspecto grisáceo. El NaH es aproximadamente un 40 % más denso que el Na (0,968 g/cm 3 ).
El NaH, al igual que el LiH , el KH , el RbH y el CsH , adopta la estructura cristalina del NaCl . En este motivo, cada ion Na + está rodeado por seis centros H− en una geometría octaédrica. Los radios iónicos de H− ( 146 pm en el NaH) y F− ( 133 pm) son comparables, a juzgar por las distancias Na−H y Na−F. [8]
Una situación muy inusual ocurre en un compuesto denominado "hidruro de sodio inverso", que contiene iones H + y Na− . Na− es un álcali , y este compuesto difiere del hidruro de sodio ordinario en que tiene un contenido de energía mucho mayor debido al desplazamiento neto de dos electrones del hidrógeno al sodio. Un derivado de este "hidruro de sodio inverso" surge en presencia de la base [3 6 ]adamanzano . Esta molécula encapsula irreversiblemente el H + y lo protege de la interacción con el álcali Na− . [ 9] El trabajo teórico ha sugerido que incluso una amina terciaria protonada desprotegida complejada con el álcali de sodio podría ser metaestable bajo ciertas condiciones de disolvente, aunque la barrera para la reacción sería pequeña y encontrar un disolvente adecuado podría ser difícil. [10]
En la industria, el NaH se prepara introduciendo sodio fundido en aceite mineral con hidrógeno a presión atmosférica y mezclándolo vigorosamente a unas 8000 rpm. La reacción es especialmente rápida a 250-300 °C.
La suspensión resultante de NaH en aceite mineral se utiliza a menudo directamente, como en la producción de diborano . [11]
El NaH es una base de amplio alcance y utilidad en la química orgánica. [12] Como superbase , es capaz de desprotonar una gama de ácidos de Brønsted incluso débiles para dar los derivados de sodio correspondientes. Los sustratos "fáciles" típicos contienen enlaces OH, NH, SH, incluidos alcoholes , fenoles , pirazoles y tioles .
El NaH desprotona notablemente los ácidos carbonados (es decir, los enlaces CH) como los 1,3- dicarbonilos como los ésteres malónicos . Los derivados de sodio resultantes pueden ser alquilados. El NaH se usa ampliamente para promover reacciones de condensación de compuestos carbonílicos a través de la condensación de Dieckmann , la condensación de Stobbe , la condensación de Darzens y la condensación de Claisen . Otros ácidos carbonados susceptibles a la desprotonación por el NaH incluyen las sales de sulfonio y el DMSO . El NaH se usa para hacer iluros de azufre , que a su vez se usan para convertir cetonas en epóxidos , como en la reacción de Johnson-Corey-Chaykovsky .
El NaH reduce ciertos compuestos del grupo principal, pero la reactividad análoga es muy rara en la química orgánica ( ver más abajo ). [13] En particular, el trifluoruro de boro reacciona para dar diborano y fluoruro de sodio : [14]
Los enlaces Si-Si y S-S en disilanos y disulfuros también se reducen.
Se pueden llevar a cabo una serie de reacciones de reducción, incluida la hidrodecianación de nitrilos terciarios, la reducción de iminas a aminas y de amidas a aldehídos, mediante un reactivo compuesto de hidruro de sodio y un yoduro de metal alcalino (NaH⋅MI, M = Li, Na). [15]
Aunque no es un material comercialmente significativo, se ha propuesto el uso de hidruro de sodio para el almacenamiento de hidrógeno en vehículos con pilas de combustible . En una implementación experimental, se trituran pellets de plástico que contienen NaH en presencia de agua para liberar el hidrógeno. Un desafío con esta tecnología es la regeneración de NaH a partir del NaOH formado por hidrólisis. [16]
El hidruro de sodio se vende como una mezcla de hidruro de sodio al 60 % (p/p) en aceite mineral . Esta dispersión es más segura de manipular y pesar que el NaH puro. El compuesto se utiliza a menudo en esta forma, pero el sólido gris puro se puede preparar enjuagando el producto comercial con pentano o tetrahidrofurano, teniendo cuidado porque el disolvente residual contendrá trazas de NaH y puede encenderse en el aire. Las reacciones que involucran NaH generalmente requieren técnicas sin aire .
El NaH puede encenderse espontáneamente en el aire . También reacciona vigorosamente con agua o aire húmedo para liberar hidrógeno , que es muy inflamable, e hidróxido de sodio (NaOH), una base bastante corrosiva . En la práctica, la mayor parte del hidróxido de sodio se vende como una dispersión en aceite mineral , que se puede manipular de forma segura en el aire. [17] Aunque el hidruro de sodio se usa ampliamente en DMSO , DMF o DMAc para reacciones de tipo SN2, ha habido muchos casos de incendios y/o explosiones de tales mezclas. [18] [19]