[发明专利]一种有机硼及其制备方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种有机化合物及其制备方法，更具体的说涉及一种有机硼及其制备方法。

技术背景

    我国是世界上硼资源比较丰富的国家之一。B₂O₃地质储量位居世界第五位。硼矿是一种重要的化工原料，可直接用于生产硼砂和硼酸。硼的化学性质介于金属和非金属之间，既能与金属又能与非金属化合生成各种硼化物。由于这种特殊的性质，硼化物披广泛地应用于工业、农业、国防、尖端科学、医学等领域。八硼酸钠系一种重要的含硼化合物， 其分子式为Na₂B₈O₁₃·4H₂O，四水八硼酸二钠。八硼酸钠的应用极为广泛，有农业、日用化学工业、涂料、文物保护和医药卫生等行业。随着社会进步，其应用领域也得到迅速发展。中国专利（ZL200510130974.2）涉及到一种十硼酸钠的制备方法，该方法制备的的硼酸盐的硼含量达到20～23%；中国专利申请（200610010113.5）公开了一种十硼酸钠固体聚合物，该聚合物的硼纯度达到24.9%；中国专利申请（200910073882.3）公开了一种四水八硼的制备方法，其硼含量达到20.97%，但是上述方法提供的均为硼酸盐，其中大量的钠离子无法除去。

发明内容

研究发现，所硼酸钠聚合的实质是在金属离子存在的情况下，硼酸的聚合，硼酸可以聚合成为环状的多硼酸[XB₂O₃.YH₂O],同时硼酸是典型的路易土酸，具有配位催化、配位聚合的性质，多硼酸不能稳定的存在于水中，但是多硼酸却很稳定，为解决上述问题，本发明提供了一种有机硼及其制备方法；所述有机硼的结构式为：

    所述方法为五水硼砂和硼酸通过加热聚合反应制备得到，其反应式为：Na₂B₄O₇.5H₂O+7H₃BO₃+2H₂O→H₃B₁₁O₁₈+2Na0H+15H₂O。

所述加热聚合反应包括以下步骤：

1）将重量比为25.5～36.5:36.5～35.5的五水硼砂和硼酸在105～120℃的温度条件下，溶解，排除反应中产生的气体，得到反应溶液；

2）将步骤1）中的反应溶液压缩喷雾，喷头温度为420～450℃，喷头转速为10000～15000r/min，脱水聚合，得到雪花状物质；

3）收集雪花状物质，干燥冷却得到有机硼。

步骤1）中还添加了反应剂邻苯二甲酸氢钾。

本发明的有益技术效果是：本发明提供的有机硼硼含量较现有硼酸钠盐，硼含量更高，同时有机硼不含钠离子，有机硼水溶液的pH值为弱酸性，具有植物吸收利用率高，土壤残留少的优点。

具体实施方式

实施例1 有机硼的制备

称取重量比为25.5～36.5:36.5～35.5的五水硼砂和硼酸，加入五水硼砂和硼酸摩尔质量之和的水，并投入添加剂邻苯二甲酸氢钾，邻苯二甲酸氢钾与五水硼砂的摩尔质量比为2:1。50～70℃充分搅拌混合，加入反应釜中，充分搅拌，升温到105～120℃，硼酸、邻苯二甲酸氢钾与五水硼砂完全溶解到水中得到反应混合液，反应1-4h后开启反应釜，通过送风设备将反应生成的气体排出反应釜。

将反应混合液通过加压供料泵输送到旋转喷雾装置中，喷雾装置的喷头温度为420～450℃，喷头转速为10000～15000r/min，在420～450℃条件下，反应物质发生脱水聚合反应，体积比以前增多10倍，喷出的雾状物质积聚成为雪花状物质，收集上述雪花状物质，得到有机硼粗品。将有机硼出品作为硼肥田间使用，较普通硼肥钠盐具有植物吸收利用率高，土壤残留小的特点。作为叶面肥使用，较普通四水八硼酸钠盐，植物吸收利用率提高30%以上。

实施例2 有机硼的纯化和检测

将实施例1中得到有机硼粗品，干燥，冷却，得到有机硼。有机硼送瑞士万通中国有限公司进行硼含量测定，单体B的含量超过27.17%。进一步纯化有机硼，进行质谱、紫外、红外和核磁共振检测结果为：FAB～MS m/z：[M + H]⁺ 408。UVλ_max^CH3OHnm：321，347，364。IR ν/cm^～1：3093，1654，1593，1471，1187，1093。¹H NMR (400MHz, DMSO～d₆) δ：11.92 (1H, s, OH), 11.10 (1H, s,2～OH), 9.74(1H, s, OH)。