Tetrafluoroborát - Tetrafluoroborate

Struktura tetrafluorborát anion, BF−
4

Tetrafluoroborát je anion BF−
4. Tento čtyřboký druh je izoelektronický s tetrafluoroberylát (BeF2−
4), tetrafluormethan (CF4), a tetrafluoroamonium (NF+
4) a je valenční izoelektronický s mnoha stabilními a důležitými druhy včetně chloristan anion, ClO−
4, který se používá podobným způsobem v laboratoři. Vzniká reakcí fluoridových solí s Lewisova kyselina BF3, léčba kyselina tetrafluoroboritá se základnou nebo ošetřením kyselina boritá s kyselina fluorovodíková.

Jako anion v anorganické a organické chemii

Popularizace BF−
4 vedlo ke snížení používání ClO−
4 v laboratoři jako slabě koordinující anion. U organických sloučenin, zejména aminových derivátů, ClO−
4 tvoří potenciálně výbušné deriváty. Nevýhody BF−
4 zahrnout jeho mírnou citlivost na hydrolýza a rozklad prostřednictvím ztráty fluoridového ligandu, zatímco ClO−
4 netrpí těmito problémy. Z bezpečnostních důvodů je však tato nepříjemnost zastíněna. S hmotností vzorce 86,8, BF–
4 je také výhodně nejmenší slabě koordinující anion z hlediska ekvivalentní hmotnosti, což z něj často činí anion výběru pro přípravu kationtových činidel nebo katalyzátorů pro použití při syntéze, při absenci dalších podstatných rozdílů v chemických nebo fyzikálních faktorech.

The BF−
4 anion je méně nukleofilní a bazický (a proto slabě koordinující) než dusičnany, halogenidy nebo dokonce triflates. Při použití solí BF−
4, lze obvykle předpokládat, že kation je reaktivní činidlo a tento čtyřboký anion je inertní. BF−
4 vděčí za svoji inertnost dvěma faktorům: (i) je symetrický, takže záporný náboj je rozdělen rovnoměrně na čtyři atomy, a (ii) je složen z vysoce elektronegativních atomů fluoru, což snižuje bazicitu aniontu. Kromě slabě koordinující povahy aniontu BF−
4 soli jsou často rozpustnější v organických rozpouštědlech (lipofilních) než související dusičnanové nebo halogenidové soli. Souvisí s BF−
4 jsou hexafluorfosfát, PF−
6a hexafluoroantimonát, SbF−
6, které jsou ještě stabilnější vůči hydrolýze a jiným chemickým reakcím a jejichž soli mají tendenci být lipofilnější.

Ilustrací fluoroboritanové soli je [Ni (CH3CH2ACH)6] (BF4)2, kineticky labilní oktaedrický komplex, který se používá jako zdroj Ni2+.[1]

Extrémně reaktivní kationty, jako například kationty odvozené od Ti, Zr, Hf a Si, ve skutečnosti abstraktní fluorid BF−
4, takže v takových případech BF−
4 není "nevinný" anion a méně koordinačních aniontů (např. SbF6–, BARF–, nebo [Al ((CF3)3CO)4]–) musí být zaměstnán. Navíc v jiných případech zdánlivě „kationtových“ komplexů atom fluoru ve skutečnosti působí jako můstkový ligand mezi bórem a kationtovým centrem. Například komplex zlata [μ- (DTBM-SEGPHOS ) (Au – BF4)2] bylo krystalograficky zjištěno, že obsahuje dva můstky Au – F – B.[2]

Přes nízkou reaktivitu tetrafluoroborátového aniontu obecně BF−
4 slouží jako zdroj fluoru k dodávání ekvivalentu fluoru vysoce elektrofilním karbokationtovým látkám k vytváření vazeb uhlík-fluor. The Balz-Schiemannova reakce pro syntézu arylfluoridů je nejznámějším příkladem takové reakce.[3] Etherové a halopyridinové adukty HBF4 byly hlášeny jako účinná činidla pro hydrofluorace alkynů.[4]

Přechod a fluoroboritany těžkých kovů se vyrábějí stejným způsobem jako jiné soli fluoroboritanu; příslušné kovové soli se přidají k zreagovaným kyselinám boritým a fluorovodíkovým. Cín, Vést, měď, a nikl fluoroboritany se připravují prostřednictvím elektrolýza těchto kovů v roztoku obsahujícím HBF4.

Příklady solí

Fluoroboritan draselný se získává zpracováním Uhličitan draselný s kyselinou boritou a kyselinou fluorovodíkovou.

B (OH)3 + 4 HF → HBF4 + 3 H2Ó
2 HBF4 + K.2CO3 → 2 KBF4 + H2CO3

Fluoroboritany alkalické kovy a amonné ionty krystalizují jako rozpustné ve vodě hydratuje s výjimkou draslík, rubidium, a cesium.

Fluoroboritan se často používá k izolaci vysoce elektrofilních kationtů. Některé příklady zahrnují:

K nahrazení termální se používá elektrochemický cyklus zahrnující tetrafluoroboritan železnatý / železitý tavení z sulfid olovnatý rudy u Doe Run Company.

Imidazolium a formamidinium soli, iontové kapaliny a prekurzory stabilní karbeny, jsou často izolovány jako tetrafluorboráty.

Viz také

Reference

  1. ^ Willem L. Driessen, Jan Reedijk (1992). „Solid Solvates: The Use of Weak Ligands in Coordination Chemistry“. Anorganické syntézy. Anorganické syntézy. 29. 111–118. doi:10.1002 / 9780470132609.ch27. ISBN  978-0-470-13260-9.
  2. ^ Abadie, Marc-Antoine; Trivelli, Xavier; Medina, Florian; Capet, Frédéric; Roussel, Pascal; Agbossou-Niedercorn, Francine; Michon, Christophe (01.08.2014). „Asymetrická intramolekulární hydroaminace alkenů v mírných a vlhkých podmínkách - struktura a reaktivita katalyzátorů kationtového binukleárního zlata (I)“. ChemCatChem. 6 (8): 2235–2239. doi:10.1002 / cctc.201402350. ISSN  1867-3899.
  3. ^ Cresswell, Alexander J .; Davies, Stephen G .; Roberts, Paul M .; Thomson, James E. (2015-01-28). „Beyond the Balz – Schiemann Reaction: The Utility of Tetrafluoroborates and Boron Trifluoride as Nucleophilic Fluoride Sources“. Chemické recenze. 115 (2): 566–611. doi:10.1021 / cr5001805. ISSN  0009-2665. PMID  25084541.
  4. ^ Guo, Rui; Qi, Xiaotian; Xiang, Hengye; Geaneotes, Paul; Wang, Ruihan; Liu, Peng; Wang, Yi-Ming (02.06.2020). „Hydrofluorace stereodivergentu Alkyně pomocí protických tetrafluoroboritanů jako laditelných reagencií“. Angewandte Chemie International Edition. n / a (n / a). doi:10,1002 / anie.202006278. ISSN  1521-3773.
  5. ^ Möller, H .; Lutz, H. D. (2010). "Krystalová struktura tetrafluoroboritanu thália, TlBF4". Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials. 201 (3–4): 285–286. doi:10.1524 / zkri.1992.201.3-4.285. ISSN  2196-7105.