Borane - Borane - Wikipedia

Nesmí být zaměňována s bornane.
Tento článek je o konkrétní sloučenině. Třídu sloučenin viz borany.
Borane
Strukturní vzorec boranu
Kuličkový model boranu
Spacefill model borane
Jména
Systematický název IUPAC
borane (substituční)
trihydridoboron (přísada)
Ostatní jména
  • borine
  • trihydrid boritý
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
44
Vlastnosti
BH3
Molární hmotnost13.83 g · mol−1
Vzhledbezbarvý plyn
Konjugovaná kyselinaBoronium
Termochemie
187,88 kJ mol−1 K.−1
106,69 kJ mol−1
Struktura
D3h
trigonální planární
0 D
Související sloučeniny
Související sloučeniny
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Trihydridoboron, také známý jako borane nebo borineje nestabilní a vysoce reaktivní molekula s chemický vzorec B H
3. Příprava boran karbonyl, BH3(CO), hrál důležitou roli při zkoumání chemie boranů, protože naznačoval pravděpodobnou existenci molekuly boranu.[1] Molekulární druh BH3 je velmi silný Lewisova kyselina. V důsledku toho je vysoce reaktivní a lze jej přímo pozorovat pouze jako kontinuálně produkovaný, přechodný produkt v průtokovém systému nebo z reakce laserem odstraněného atomového boru s vodíkem.[2]

Struktura a vlastnosti

BH3 je trigonální planární molekula s D3h symetrie. Experimentálně stanovená délka vazby B – H je 119odpoledne.[3]

Při absenci dalších chemických druhů reaguje sám se sebou a tvoří se diboran. Jedná se tedy o meziprodukt při přípravě diboranu podle reakce:[4]

BX3 + BH4− → HBX3− + (BH3) (X = F, Cl, Br, I)
2 BH3 → B2H6

Standardní entalpie dimerizace BH3 se odhaduje na −170 kJ mol−1.[5]Atom boru v BH3 má 6 valenčních elektronů. V důsledku toho je silný Lewisova kyselina a reaguje s jakýmkoli Lewisova základna, L k vytvoření aduktu.

BH3 + L → L — BH3

ve kterém základna daruje svůj osamělý pár a vytváří dativ kovalentní vazba. Takové sloučeniny jsou termodynamicky stabilní, ale mohou být snadno oxidovány na vzduchu. Řešení obsahující boran dimethylsulfid a boran-tetrahydrofuran jsou komerčně dostupné; v tetrahydrofuranu se přidá stabilizační činidlo, aby se zabránilo THF v oxidaci boranu.[6] Sekvence stability pro několik běžných aduktů boranu, odhadovaná ze spektroskopických a termochemických údajů, je následující:

PF3 < CO < Et2Ó < Mě2Ó 4H8O 4H8S < Et2S < Mě2S Mě3N < H−

BH3 má nějaké měkká kyselina charakteristiky jako donory síry tvoří stabilnější komplexy než donory kyslíku.[4] Vodné roztoky BH3 jsou extrémně nestabilní.[7][8]

BH
3 + 3H
2Ó → B (OH)
3 + 3 H
2

Reakce

Molekulární BH3 Předpokládá se, že je reakčním meziproduktem při pyrolýze diboran produkovat vyšší borany:[4]

B2H6 BH 2BH3
BH3 + B2H6 → B3H7 + H2 (krok určování rychlosti)
BH3 + B3H7 ⇌ B4H10
B2H6 + B3H7 → BH3 + B4H10
⇌ B5H11 + H2

Další kroky vedou k postupně vyšším boranům s B10H14 jako nejstabilnější konečný produkt kontaminovaný polymerními materiály a trochu B20H26.

Boran amonný, který je produkován vytěsňovací reakcí jiných boranových aduktů, eliminuje elementární vodík při zahřívání za vzniku borazin (HBNH)3.[9]

Boranové adukty jsou široce používány v organická syntéza pro hydroborace, kde BH3 přidává přes vazbu C = C v alkenech za vzniku trialkylboranů:

(THF) BH3 + 3 CH2= CHR → B (CH2CH2R)3 + THF

Tato reakce je regioselektivní „K získání ještě vyšší regioselektivity lze použít jiné deriváty boranu.[10] Produkt trialkylborany lze převést na užitečné organické deriváty. S objemnými alkeny lze připravit druhy, jako je [HBR2]2, což jsou také užitečná činidla ve specializovanějších aplikacích. Boran dimethylsulfid což je stabilnější než boran-tetrahydrofuran lze také použít.[11][10]

Hydroboraci lze spojit s oxidací hydroborační-oxidační reakce. V této reakci je borylová skupina ve vytvořeném organoboranu substituována hydroxylovou skupinou.

Redukční aminace je rozšířením hydroborace-oxidační reakce, při které dvojná vazba uhlík-dusík prochází hydroborací. Dvojná vazba uhlík-dusík je vytvořena redukční eliminací vody z hemiaminalu, která je tvořena přidáním aminu k molekule karbonylu, proto má adjektivum „reduktivní“.

Borane (5)

Borane (5) je dihydrogenový komplex boranu. Jeho molekulární vzorec je BH5 nebo možná BH3(η2-H2).[12] Je stabilní pouze při velmi nízkých teplotách a jeho existence je potvrzena při velmi nízkých teplotách.[13][14] Borane (5) a methanium (CH5+) jsou izoelektronické.[15] Jeho konjugovaná báze je borohydrid anion.

Viz také

Reference

  1. ^ Burg, Anton B .; Schlesinger, H. I. (květen 1937). „Hydridy boru. VII. Důkazy o přechodné existenci borinu (BH
    3    ): Borinový karbonyl a borinový trimethylamin “. Journal of the American Chemical Society. 59 (5): 780–787. doi:10.1021 / ja01284a002.
  2. ^ Tague, Thomas J .; Andrews, Lester (1994). „Reakce pulzně laserových odpařených atomů boru s vodíkem. Infračervené spektrum přechodných druhů hydridu boritého v pevném argonu“. Journal of the American Chemical Society. 116 (11): 4970–4976. doi:10.1021 / ja00090a048. ISSN  0002-7863.
  3. ^ Kawaguchi, Kentarou (1992). „Infračervená spektroskopie Fourierovy transformace BH3 ν3 kapela". The Journal of Chemical Physics. 96 (5): 3411. Bibcode:1992JChPh..96,3411 tis. doi:10.1063/1.461942. ISSN  0021-9606.
  4. ^ A b C Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. ISBN  978-0-08-037941-8.
  5. ^ Page, M .; Adams, G.F .; Binkley, J.S .; Melius, C.F. (1987). "Dimerizační energie boranu". J. Phys. Chem. 91 (11): 2675–2678. doi:10.1021 / j100295a001.
  6. ^ Hydrocarbon Chemistry, George A. Olah, Arpad Molner, 2. vydání, 2003, Wiley-Blackwell ISBN  978-0471417828
  7. ^ Finn, Patricia; Jolly, William L. (srpen 1972). "Asymetrické štěpení diboranu vodou. Struktura dihydrátu diboranu". Anorganická chemie. 11 (8): 1941–1944. doi:10.1021 / ic50114a043.
  8. ^ D'Ulivo, Alessandro (květen 2010). "Mechanismus generování těkavých látek vodnými borany". Spectrochimica Acta Část B: Atomová spektroskopie. 65 (5): 360–375. doi:10.1016 / j.sab.2010.04.010.
  9. ^ Housecroft, C. E .; Sharpe, A. G. (2008). „Kapitola 13: Prvky skupiny 13“. Anorganická chemie (3. vyd.). Pearson. p.336. ISBN  978-0-13-175553-6.
  10. ^ A b Burkhardt, Elizabeth R .; Matos, Karl (červenec 2006). „Boron reagents in process chemistry: Excellent tools for selective reductions“. Chemické recenze. 106 (7): 2617–2650. doi:10.1021 / cr0406918.
  11. ^ Kollonitisch, J. (1961). "Redukční kruhové štěpení tetrahydrofuranů pomocí Diboranu". J. Am. Chem. Soc. 83 (6): 1515. doi:10.1021 / ja01467a056.
  12. ^ Szieberth, Dénes; Szpisjak, Tamás; Turczel, Gábor; Könczöl, László (19. srpna 2014). „Stabilita komplexů η2-H2 boran - teoretický výzkum“. Daltonské transakce. 43 (36): 13571–13577. doi:10.1039 / C4DT00019F. PMID  25092548.
  13. ^ Tague, Thomas J .; Andrews, Lester (1. června 1994). „Reakce pulzně laserových odpařených atomů boru s vodíkem. Infračervené spektrum přechodných druhů hydridu boritého v pevném argonu“. Journal of the American Chemical Society. 116 (11): 4970–4976. doi:10.1021 / ja00090a048.
  14. ^ Schreiner, Peter R .; Schaefer III, Henry F .; Schleyer, Paul von Ragué (1. června 1994). "Struktura a stabilita BH5. Je z korelace stabilní molekula? Kvalitativní změny na vysokých úrovních teorie “. The Journal of Chemical Physics. 101 (9): 7625. Bibcode:1994JChPh.101.7625S. doi:10.1063/1.468496.
  15. ^ Život magické chemie: Autobiografické reflexe včetně let po Nobelově ceně a methanolové ekonomice, 159p