Borowodorek - Borohydride
Borowodorek oznacza anion B H-
4i jego sole. Borowodorek jest również terminem używanym dla związków zawierających BH
4− nX-
n, na przykład cyjanoborowodorek ( B (CN) H-
3) I trietyloborowodorku (B (C 2 H 5 ) 3 H - ). Borowodorki znajdują szerokie zastosowanie jako środki redukujące w syntezie organicznej . Najważniejszymi borowodorkami są borowodorek litu i borowodorek sodu , ale inne sole są dobrze znane (patrz tabela). Tetrahydroborany są również przedmiotem zainteresowania akademickiego i przemysłowego w chemii nieorganicznej.
Historia
Borowodorki metali alkalicznych zostały po raz pierwszy opisane w 1940 roku przez Hermanna Irvinga Schlesingera i Herberta C. Browna . Zsyntetyzowali borowodorek litu (LiBH 4 ) z diboranu (B 2 H 6 ):
- 2 MH + B 2 H 6 → 2 M [BH 4 ] (M = Li, Na, K itp.)
Obecne metody obejmują redukcję trimetyloboranu wodorkiem sodu.
Struktura
W anionie borowodorkowym i większości jego modyfikacji bor ma strukturę czworościenną . Reaktywność wiązań B-H zależy od innych ligandów. Grupy etylowe uwalniające elektrony, jak w trietyloborowodorku, powodują, że centrum B-H jest wysoce nukleofilowe. W przeciwieństwie do tego cyjanoborowodorek jest słabszym reduktorem ze względu na odciągający elektrony podstawnik cyjanowy. Przeciwdziałanie wpływa również na redukcyjną moc odczynnika.
Wodorki [nr CAS] |
Mol. wt. (g / mol) |
Gęstość wodoru | Gęstość (g / cm 3 ) |
temperatura topnienia (° C) |
Rozpuszczalność w wodzie (g / 100 ml w 25 ° C) |
Rozpuszczalność w MeOH (g / 100 ml, 25 ° C) |
Rozpuszczalność w Et 2 O (g / 100 ml, 25 ° C) |
Rozpuszczalność w THF (g / 100 ml w 25 ° C) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
LiBH 4 [16949-15-8] |
21,78 | 18.5 | 0.66 | 280 | 20.9 | rozkład. (44 w EtOH ) | 4.3 | 22.5 |
NaBH 4 [16940-66-2] |
37,83 | 10.6 | 1.07 | 505 | 55 | 16,4 (przy 20 ° C) | insol. | 0,1 (przy 20 ° C) |
NaBH 3 CN [25895–60–7] |
62,84 | 6.4 | 1.20 | 240 z rozkładem. | tolerowany | 217 | insol. | 36 |
KBH 4 [13762-51-1] |
53,94 | 7.4 | 1.17 | 585 (pod H 2 ) | 19 | insol. | insol. | insol. |
LiBHEt 3 [22560-16-3] |
105,94 | 0.95 | nieznany | nieznany | rozkład. | rozkład. | Nie dotyczy | wysoki (dostępny w sprzedaży) |
Używa
Borowodorek sodu jest borowodorkiem produkowanym na największą skalę przemysłową, szacowaną na 5000 ton / rok w 2002 r. Głównym zastosowaniem jest redukcja dwutlenku siarki do ditionianu sodu :
- NaBH 4 + 8 NaOH + 8 SO 2 → 4 Na 2 S 2 O 4 + NaBO 2 + 6 H 2 O
Ditionit służy do wybielania miazgi drzewnej. Borowodorek sodu jest również stosowany do redukcji aldehydów i ketonów w produkcji farmaceutyków, w tym chloramfenikolu , tiofenikolu , witaminy A , atropiny i skopolaminy , a także wielu aromatów i aromatów.
Potencjalne aplikacje
Ze względu na wysoką zawartość wodoru kompleksy borowodorkowe i sole wzbudziły zainteresowanie w kontekście magazynowania wodoru . Przypominające podobne prace nad amoniakiem borowodorowym , wyzwania związane są z powolną kinetyką i niską wydajnością wodoru, a także problemami z regeneracją macierzystych borowodorków.
Kompleksy koordynacyjne
W swoich kompleksach koordynacyjnych jon borowodorkowy jest związany z metalem za pomocą jednego do trzech mostkujących atomów wodoru. W większości takich związków BH-
4ligand jest dwukleszczowy . Niektóre homoleptyczne kompleksy borowodorku są lotne. Jednym z przykładów jest borowodorek uranu .
Kompleksy borowodorku metali można często wytworzyć w prostej reakcji eliminacji soli:
- TiCl 4 + 4 LiBH 4 + Et 2 O (rozpuszczalnik) → Ti (BH 4 ) 4 (Et 2 F) + 4 LiCI
Rozkład
Niektóre tetrahydroborany metali przekształcają się podczas ogrzewania z wytworzeniem borków metali . Gdy kompleks borowodorkowy jest lotny, ten szlak rozkładu jest podstawą chemicznego osadzania z fazy gazowej , sposobu osadzania cienkich warstw borków metali. Na przykład diborek cyrkonu i hafnu , ZrB 2 i HfB 2 , można wytworzyć poprzez CVD tetrahydroboranów Zr (BH 4 ) 4 i Hf (BH 4 ) 4 :
M (BH 4 ) 4 → MB 2 + B 2 H 6 + 5 H 2
Diborki metali znajdują zastosowanie jako powłoki ze względu na ich twardość, wysoką temperaturę topnienia, wytrzymałość, odporność na zużycie i korozję oraz dobrą przewodność elektryczną.