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Articulo de referencia

Borano

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El borano es un compuesto inorgánico con la fórmula química B H3. Debido a que tiende a dimerizarse o formaraductos, el borano se observa muy raramente. Normalmente sedimerizaadiboranoen ausencia de otros productos químicos. [ 2 ] Se puede observar directamente como un producto transitorio producido continuamente en un sistema de flujo o a partir de la reacción de boro atómico ablacionado por láser con hidrógeno. [ 3 ] El borano es elhidruro más simple del grupo 13.

Estructura y propiedades

BH 3 es una molécula trigonal plana con simetría D 3h . La longitud del enlace B–H determinada experimentalmente es de 119 pm . [ 4 ] 

En ausencia de otras bases, se dimeriza para formar diborano . Por lo tanto, es un intermedio en la preparación de diborano según la reacción: [ 5 ]

BX 3 +BH 4 − → HBX 3 − + (BH 3 ) (X=F, Cl, Br, I)
2 BH 3 → B 2 H 6

La entalpía estándar de dimerización del BH₃ se estima en −170 kJ mol⁻¹ . [ 6 ] El átomo de boro en el BH₃ tiene 6 electrones de valencia . En consecuencia, es un ácido de Lewis fuerte y reacciona con cualquier base de Lewis ('L' en la ecuación siguiente) para formar un aducto: [ 7 ]

BH 3 + L → L—BH 3

en el que la base dona su par de electrones no enlazantes, formando un enlace covalente dativo . Estos compuestos son termodinámicamente estables, pero pueden oxidarse fácilmente en el aire. Se encuentran disponibles comercialmente soluciones que contienen dimetilsulfuro de borano y borano-tetrahidrofurano ; en el tetrahidrofurano se añade un agente estabilizador para evitar que el THF oxide el borano. [ 8 ] La siguiente es una secuencia de estabilidad para varios aductos comunes de borano, estimada a partir de datos espectroscópicos y termoquímicos:

PF 3 < CO < Et 2 O < Me 2 O < C 4 H 8 O < C 4 H 8 S < Et 2 S < Me 2 S < Py < Me 3 N < H −

El BH3 tiene algunas características de ácido blando , ya que los donantes de azufre forman complejos más estables que los donantes de oxígeno. [ 5 ] En agua, se hidroliza fácilmente en ácido bórico: [ 9 ] [ 10 ]

BH3 + 3H 2 O→B(OH)3 +3 H2

Reacciones

La especie molecular BH₃ es un ácido de Lewis muy fuerte . Puede aislarse en forma de varios aductos, como el carbonilo de borano , BH₃ ( CO). [ 11 ]

Se cree que el BH3 molecular es un intermedio de reacción en la pirólisis del diborano para producir boranos superiores : [ 5 ]

B 2 H 6 ⇌ 2 BH 3
BH 3 +B 2 H 6 → B 3 H 7 +H 2 (etapa determinante de la velocidad)
BH 3 + B 3 H 7 ⇌ B 4 H 10
B₂H₆ + B₃H₇ → BH₃ + B₄H₁₀​​​​​​​
⇌ B 5 H 11 + H 2

Los pasos siguientes dan lugar a boranos sucesivamente superiores, siendo B 10 H 14 el producto final más estable contaminado con materiales poliméricos, y una pequeña cantidad de B 20 H 26 .

El amoniaco de borano, que se produce por una reacción de desplazamiento de otros aductos de borano, elimina hidrógeno elemental al calentarse para dar borazina (HBNH) 3 . [ 12 ]

Los aductos de borano se utilizan ampliamente en la síntesis orgánica para la hidroboración , donde el BH3 se agrega al enlace C=C en los alquenos para dar trialquilboranos: [ 13 ]

(THF)BH 3 + 3  CH 2 =CHR → B(CH 2 CH 2 R) 3 + THF

Esta reacción es regioselectiva . [ 14 ] Se pueden usar otros derivados de borano para obtener una regioselectividad aún mayor. [ 15 ] Los trialquilboranos del producto se pueden convertir en derivados orgánicos útiles. Con alquenos voluminosos se pueden preparar especies como [HBR 2 ] 2 , que también son reactivos útiles en aplicaciones más especializadas. También se puede usar el dimetilsulfuro de borano , que es más estable que el borano-tetrahidrofurano . [ 16 ] [ 15 ]

La hidroboración puede acoplarse con la oxidación para dar lugar a la reacción de hidroboración-oxidación . En esta reacción, el grupo borilo del organoborano generado se sustituye por un grupo hidroxilo . [ 17 ]

Como ácido de Lewis

Los fosfinoboranos , con la fórmula R 3−n H n PBH 3 , son aductos de organofosfinas y borano. Los aductos de borano con aminas son los más utilizados. [ 18 ] El borano forma un fuerte aducto con trietilamina ; el uso de este aducto requiere condiciones más rigurosas en la hidroboración. Esto puede ser ventajoso en casos como la hidroboración de trienos para evitar la polimerización. Las aminas terciarias y sililadas con mayor impedimento estérico pueden proporcionar borano a los alquenos a temperatura ambiente.

El borano(5) es el complejo de dihidrógeno del borano. Su fórmula molecular es BH 5 o posiblemente BH 3 (η 2 -H 2 ). [ 19 ] Es estable únicamente a temperaturas muy bajas y su existencia se confirma a temperaturas muy bajas. [ 20 ] [ 21 ] El borano(5) y el metanio ( CH + 5 ) son isoelectrónicos . [ 22 ] Su base conjugada es el anión borohidruro .

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Borano" .
  2. ↑ Carey, Francis A.; Sundberg, Richard J. (2007). Química orgánica avanzada: Parte B: Reacciones y síntesis (5.ª ed.). Nueva York: Springer. pág. 337. ISBN   978-0387683546.
  3. ↑ Tague, Thomas J.; Andrews, Lester (1994). "Reacciones de átomos de boro evaporados por láser pulsado con hidrógeno. Espectros infrarrojos de especies intermedias de hidruro de boro en argón sólido". Journal of the American Chemical Society . 116 (11): 4970– 4976. doi : 10.1021/ja00090a048 . ISSN 0002-7863 . 
  4. ↑ Kawaguchi, Kentarou (1992). "Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier de la banda BH 3 ν 3 ". The Journal of Chemical Physics . 96 (5): 3411– 3415. Bibcode : 1992JChPh..96.3411K . doi : 10.1063/1.461942 . ISSN 0021-9606 . 
  5. 1 2 3 Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN  978-0-08-037941-8.
  6. ↑ Page, M.; Adams, GF; Binkley, JS; Melius, CF (1987). "Energía de dimerización del borano". J. Phys. Chem . 91 (11): 2675– 2678. doi : 10.1021/j100295a001 .
  7. ↑ Carey, Francis A.; Sundberg, Richard J. (2007). Química orgánica avanzada: Parte B: Reacciones y síntesis (5.ª ed.). Nueva York: Springer. pág. 337. ISBN   978-0387683546.
  8. ↑ Química de los hidrocarburos, George A. Olah, Arpad Molner, 2.ª edición, 2003, Wiley-Blackwell ISBN 978-0471417828
  9. ^ Finn, Patricia; Jolly, William L. (agosto de 1972). "Escisión asimétrica de diborano por agua. La estructura del diborano dihidrato" . Química Inorgánica . 11 (8): 1941–1944 . doi : 10.1021/ic50114a043 .
  10. ↑ D'Ulivo, Alessandro (mayo de 2010). "Mecanismo de generación de especies volátiles por boranos acuosos". Spectrochimica Acta Parte B: Espectroscopia Atómica . 65 (5): 360– 375. doi : 10.1016/j.sab.2010.04.010 .
  11. ↑ Burg, Anton B.; Schlesinger, HI (mayo de 1937). "Hidruros de boro. VII. Evidencia de la existencia transitoria de borino ( BH3 ): carbonilo de borino y trimetilamina de borino".Journal of the American Chemical Society.59(5):780–787.doi:10.1021/ja01284a002.
  12. ↑ Housecroft, CE; Sharpe, AG (2008). «Capítulo 13: Los elementos del grupo 13». Química inorgánica (3.ª ed.). Pearson. pág. 336. ISBN   978-0-13-175553-6.
  13. ↑ Carey, Francis A.; Sundberg, Richard J. (2007). Química orgánica avanzada: Parte B: Reacciones y síntesis (5.ª ed.). Nueva York: Springer. pág. 337. ISBN   978-0387683546.
  14. ↑ Carey, Francis A.; Sundberg, Richard J. (2007). Química orgánica avanzada: Parte B: Reacciones y síntesis (5.ª ed.). Nueva York: Springer. pág. 338. ISBN   978-0387683546.
  15. 1 2 Burkhardt, Elizabeth R.; Matos, Karl (julio de 2006). "Reactivos de boro en química de procesos: excelentes herramientas para reducciones selectivas". Chemical Reviews . 106 (7): 2617– 2650. doi : 10.1021/cr0406918 . PMID 16836295 . 
  16. ^ Kollonitisch, J. (1961). "Escisión del anillo reductor de tetrahidrofuranos por diborano". J. Am. Química. Soc . 83 (6): 1515. doi : 10.1021/ja01467a056 .
  17. ↑ Carey, Francis A.; Sundberg, Richard J. (2007). Química orgánica avanzada: Parte B: Reacciones y síntesis (5.ª ed.). Nueva York: Springer. pág. 344. ISBN   978-0387683546.
  18. ↑ Carboni, B.; Mounier, L. (1999). "Desarrollos recientes en la química de los amina- y fosfina-boranos". Tetrahedron . 55 (5): 1197. doi : 10.1016/S0040-4020(98)01103-X .
  19. ^ Szieberth, Dénes; Szpisjak, Tamás; Turczel, Gábor; Könczöl, László (19 de agosto de 2014). "La estabilidad de los complejos de borano η2-H2: una investigación teórica". Transacciones Dalton . 43 (36): 13571– 13577. doi : 10.1039/C4DT00019F . PMID 25092548 . 
  20. ↑ Tague, Thomas J.; Andrews, Lester (1 de junio de 1994). "Reacciones de átomos de boro evaporados por láser pulsado con hidrógeno. Espectros infrarrojos de especies intermedias de hidruro de boro en argón sólido". Journal of the American Chemical Society . 116 (11): 4970– 4976. doi : 10.1021/ja00090a048 .
  21. ↑ Schreiner, Peter R.; Schaefer III, Henry F.; Schleyer, Paul von Ragué (1 de junio de 1994). "La estructura y estabilidad del BH 5 . ¿La correlación lo convierte en una molécula estable? Cambios cualitativos a altos niveles de teoría". The Journal of Chemical Physics . 101 (9): 7625. Bibcode : 1994JChPh.101.7625S . doi : 10.1063/1.468496 .
  22. ↑ Una vida de química mágica: reflexiones autobiográficas que incluyen los años posteriores al Premio Nobel y la economía del metanol, 159 págs.
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