Boran

kimyasal bileşik

Trihidridoboron, boran veya borin, BH3 kimyasal formülü ile gösterilen dengesiz ve oldukça reaktif bir moleküldür. Boran karbonilin BH3(CO) hazırlanması, boran kimyasının araştırılmasında büyük rol oynamıştır.[1] Ancak, BH3 molekül türleri çok güçlü Lewis asidilerdir. Sonuç olarak, oldukça reaktifdir ve doğrudan bir akış sisteminde, sürekli olarak üretilen, geçici bir ürün olarak veya lazerle çıkarılmış atomik borun hidrojen ile reaksiyonundan doğrudan gözlenebilir.[2]

Yapısı ve özellikleriDüzenle

BH3 D3h simetrisine sahip bir üçgen düzlemsel moleküldür. Deneysel olarak belirlenen BH bağ uzunluğu 119 pmdir.[3]

Başka kimyasal türlerin yokluğunda, diboran oluşturmak için kendisi ile reaksiyona girer. Bu nedenle, reaksiyona göre diboran hazırlanmasında bir ara maddedir:[4]

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

BH3 dimerizasyonunun standart entalpisi -170 kJ mol−1 olduğu tahmin edilmektedir.[5] BH3 içerisinde boron atomu 6 değerlik elektronuna sahiptir. Sonuç olarak, güçlü bir Lewis asididir ve bir eklenti oluşturmak için herhangi bir Lewis bazı L ile reaksiyona girer.

BH3 + L → L - BH3

baz, yalın çifti bağışlar ve bir kovalent bağ oluşturur. Bu tür bileşikler termodinamik olarak kararlıdır, ancak havada kolayca oksitlenebilirler. Boran dimetilsülfit ve boran-tetrahidrofuran içeren çözeltiler ticari olarak temin edilebilir; tetrahidrofuranda THF'nin boranı oksitlemesini önlemek için bir dengeleyici madde ilave edilir.[6] Spektroskopik ve termokimyasal verilerden tahmin edilen birkaç boran eklentisi için bir stabilite sıralaması aşağıdaki gibidir:

PF3 < CO < Et2O < Me2O <C4H8O <C4H8S < Et2S < Me2S < Py <Me3N < H-

BH3, bazı yumuşak asit karakterlerini taşır. Örneğin, kükürt donörleri oksijen donörlerine göre daha fazla kararlı kompleksler oluşturur.[4] BH3 sulu çözeltileri, son derece kararsızdır.[7][8]

BH3 + 3 H2O → B(OH)3 + 3 H2

TepkimeleriDüzenle

Moleküler BH3'ün, diboran pirolizinde, daha yüksek boranlar üretilirken meydana gelen bir ara ürün olduğu düşünülmektedir.[4]

B2H6 ⇌ 2 BH3
BH3 + B2H6 → B3H7 + H2 (hız belirleyici aşama)
BH3 + B3H7 ⇌ B4H10
B2H6 + B3H7 → BH3 + B4H10
⇌ B5H11 + H2

İleriki adımlar, başarılı olarak yüksek boranlara imkân verir, polimerik maddeler ile kirlenmiş en kararlı son ürün B10H14 ve biraz B20H26'dır.

Diğer boran katkı maddelerinin bir yer değiştirme reaksiyonu ile üretilen boran amonyak, borazin (HBNH)3 vermek üzere ısıtmayla temel hidrojeni ortadan kaldırır.[9]

Boran eklenme ürünleri hidroborasyon için yapılan organik sentezlerde yaygın olarak kullanılmaktadır, burada BH3, C = C bağının eklenir ve trialkilboran verir:

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

Bu reaksiyon bölge seçicidir, daha yüksek bölge seçicilik vermesi için diğer boran türevleri kullanılabilir.[10] Ürün trialkilboranlar, yararlı organik türevlere dönüştürülebilir. Hacimli alkenler ile daha özel uygulamalarda [HBR2]2 gibi kullanışlı belirteçler hazırlanabilir. Boran-tetrahidrofurandan daha stabil olanboran dimetilsülfür de kullanılabilir.[10][11]

Hidroborasyon, hidroborasyon-oksidasyon reaksiyonunu vermek üzere oksidasyon ile birleştirilebilir. Bu reaksiyonda, üretilen organoborandaki boril grubu bir hidroksil grubu ile değiştirilir.

İndirgeyici aminasyon, bir karbon azot çift bağının hidroborasyona uğradığı hidroborasyon-oksidasyon reaksiyonunun bir uzantısıdır. Karbon-azot çift bağı, suyun bir karbonil moleküle bir amin ilavesiyle oluşan bir hemiaminalden indirgeyici eliminasyonuyla yaratılır, dolayısıyla 'indirgeyici' sıfatındadır.

Boran (5)Düzenle

Boran(5), boranın dihidrojen kompleksidir. Moleküler formülü, BH5 veya muhtemelen BH32-H2)'dir.[12] Sadece çok düşük sıcaklıklarda kararlıdır ve varlığı çok düşük sıcaklıkta doğrulanır.[13][14] Boran (5) ve metanyum (CH5+) izoelektroniklerdir.[15] Konjugat bazı borohidrit anyonudur.

KaynakçaDüzenle

  1. ^ Burg, Anton B.; Schlesinger, H. I. (May 1937). "Hydrides of boron. VII. Evidence of the transitory existence of borine (BH3): Borine carbonyl and borine trimethylammine". Journal of the American Chemical Society. 59 (5): 780–787. doi:10.1021/ja01284a002
  2. ^ Tague, Thomas J.; Andrews, Lester (1994). "Reactions of Pulsed-Laser Evaporated Boron Atoms with Hydrogen. Infrared Spectra of Boron Hydride Intermediate Species in Solid Argon". Journal of the American Chemical Society. 116 (11): 4970–4976. doi:10.1021/ja00090a048. ISSN 0002-7863
  3. ^ Kawaguchi, Kentarou (1992). "Fourier transform infrared spectroscopy of the BH3 ν3 band". The Journal of Chemical Physics. 96 (5): 3411. doi:10.1063/1.461942. ISSN 0021-9606
  4. ^ a b c Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd bas.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419. 
  5. ^ M. Page, G.F. Adams, J.S. Binkley, C.F. Melius "Dimerization energy of borane" J. Phys. Chem. 1987, vol. 91, pp 2675–2678. DOI:10.1021/j100295a001
  6. ^ Hydrocarbon Chemistry, George A. Olah, Arpad Molner, 2d edition, 2003, Wiley-Blackwell 978-0471417828
  7. ^ Finn, Patricia; Jolly, William L. (August 1972). "Asymmetric cleavage of diborane by water. The structure of diborane dihydrate". Inorganic Chemistry. 11 (8): 1941–1944. doi:10.1021/ic50114a043
  8. ^ D'Ulivo, Alessandro (May 2010). "Mechanism of generation of volatile species by aqueous boranes". Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. 65 (5): 360–375. doi:10.1016/j.sab.2010.04.010
  9. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). "Chapter 13: The Group 13 Elements". Inorganic Chemistry (3rd ed.). Pearson. p. 336. ISBN 978-0-13-175553-6.
  10. ^ a b Burkhardt, Elizabeth R.; Matos, Karl (July 2006). "Boron reagents in process chemistry: Excellent tools for selective reductions". Chemical Reviews. 106 (7): 2617–2650. doi:10.1021/cr0406918
  11. ^ Kollonitisch, J. (1961). "Reductive Ring Cleavage of Tetrahydrofurans by Diborane". J. Am. Chem. Soc. 83: 1515. doi:10.1021/ja01467a056
  12. ^ Szieberth, Dénes; Szpisjak, Tamás; Turczel, Gábor; Könczöl, László (19 August 2014). "The stability of η2-H2 borane complexes – a theoretical investigation". Dalton Transactions. 43 (36): 13571–13577. doi:10.1039/C4DT00019F – via pubs.rsc.org
  13. ^ ague, Thomas J.; Andrews, Lester (1 June 1994). "Reactions of Pulsed-Laser Evaporated Boron Atoms with Hydrogen. Infrared Spectra of Boron Hydride Intermediate Species in Solid Argon". Journal of the American Chemical Society. 116 (11): 4970–4976. doi:10.1021/ja00090a048 – via ACS Publications.
  14. ^ Schreiner, Peter R.; Schaefer III, Henry F.; Schleyer, Paul von Ragué (1 June 1994). "The structure and stability of BH5. Does correlation make it a stable molecule? Qualitative changes at high levels of theory". The Journal of Chemical Physics. 101 (9): 7625. doi:10.1063/1.468496 – via AIP Publishing.
  15. ^ Büyü Kimyasının Ömrü: Nobel Sonrası Ödül Yılı ve Metanol Ekonomisini İçeren Otobiyografik Yansımalar, 159p