Diborane

Le Diborane est le composé chimique avec la formule B₂H₆. C'est un gaz sans couleur à la température ambiante avec une odeur répulsif douce. B₂H₆ se mélange bien à de l'air, formant facilement les mélanges explosifs. Diborane mettra à feu spontanément en air moite à la température ambiante. Les synonymes incluent le boroethane, le borane, et le hexahydride de diboron.

B₂H₆ est un composé principal de bore avec une série d'applications. Le composé est endothermique comme indiqué par une chaleur de formation positive, ΔH°_f de 36 kJ/mol. En dépit de son instabilité intrinsèque, B₂H₆ est cinétiquement tout à fait écurie et possède une chimie étendue.

Structure et liaison

Diborane adopte une structure de D_2h contenant quatre hydrures terminaux et deux traversiers. Le modèle de l'orbite moléculaire indique que la liaison entre le bore et les hydrures terminaux est assez conventionnelle, pas à la différence de la liaison entre le carbone et l'hydrure en éthane. La liaison entre les atomes de bore et les atomes d'hydrogène traversiers est, cependant, distinctive relativement aux hydrocarbures ordinaires. Formé deux 2 centres, 2 liens d'électron avec les atomes d'hydrogène terminaux, chaque " de bore ; has" ; un électron restant pour la liaison additionnelle. Les atomes d'hydrogène traversiers chacun fournissent un électron chacun. Ainsi l'anneau de B₂H₂ est lié avec quatre électrons. Les longueurs des liens de B-H_bridge et des liens de B-H_terminal sont 1.19 Å, respectivement. La différence dans les longueurs de ces liens reflète la différence dans leurs forces : les liens de B-H_bridge sont relativement plus faibles. La liaison entre les atomes et deux hydrures traversiers de bore de de diborane est un exemple de la liaison que la structure est équivalente à celle pour le isoélectronique, C₂H₆²⁺ du 3 center-2-electron, qui résulterait du diprotonation de l'Ethene planaire de molécule. B₂H₆ est l'un de beaucoup de composés avec une telle liaison peu commune. Ce lien de 3 center-2-electron s'appelle parfois un « lien de banane ».

Des autres éléments dans le groupe 13, seulement le gallium semble former un composé semblable, le digallane, Ga₂H₆. L'aluminium forme un hydrure polymère. Aucun hydrure de l'indium et du thallium n'a été encore trouvé.

Production et synthèses

Diborane est ainsi central et a été étudié tellement souvent que beaucoup de synthèses existent. La plupart des préparations nécessitent des réactions des donateurs d'hydrure avec des halogénures ou les alcoxides de bore. La synthèse industrielle comporte la réduction de BF₃ :
2 de
BF₃ + 6 → de NaH B₂H₆ + 6 Naf

Début de deux méthodes de laboratoire du trichlorure de bore de avec de l'hydrure en aluminium de lithium de ou de solution d'éther du trifluorure de bore de avec de la borohydrure de sodium de . Rendement de les deux méthodes dans jusqu'à 30% de diborane :
4 de
BCl₃ de + → 2 3 LiAlH₄ B₂H₆ de +
4 3 LiAlCl₄ BF₃ de + → 2 3 NaBH₄ B₂H₆ + 3 NaBF₄

Des méthodes plus anciennes nécessitent la réaction directe des sels de borohydrure avec un Non-oxydant l'acide de , tel que l'acide phosphorique ou diluent l'acide sulfurique .
2 de
BH₄^- de + → 2 H⁺ 2H₂ + B₂H₆ De même, l'oxydation des sels de borohydrure a été démontrée et reste commode pour des préparations à échelle réduite :
2 de
NaI de du → 2 de NaBH₄ + d'I₂ + B₂H₆ + H₂

Réactions

Diborane est un réactif fortement réactif et souple qui a un grand nombre d'applications. Son modèle de domination de réaction implique la formation des additifs des bases de Lewis. Souvent de tels additifs initiaux procèdent rapidement donner d'autres produits. Il réagit avec de l'ammoniaque au Borazine de forme. Diborane réagit également aisément avec des alcynes pour former les produits alcéniques substitués du qui subiront aisément d'autres réactions d'addition

Diborane réagit avec de l'eau à l'hydrogène et à l'acide borique de forme de .

Les complexes de formes de composé avec le notable des bases de Lewis de sont les complexes avec le THF et le sulfure diméthylique , les deux composés liquides sont les agents réducteurs populaires en chimie organique . Dans ces complexes de 1:1, le bore assume une géométrie tétraédrique, étant lié à trois hydrures et à la base de Lewis (THF ou Me₂S). L'additif de THF est habituellement préparé comme solution de 1:5 dans le THF . Ce dernier est indéfiniment écurie une fois stocké sous l'azote à la température ambiante.

Réactif dans la synthèse organique

Diborane est le réactif organique de la synthèse central pour le Hydroboration , par lequel les alcènes s'ajoutent à travers les liens du BH pour donner des trialkylboranes : (THF) BH₃ de + → B 3 CH₂=CHR (CH₂CH₂R)₃ + THF Cette réaction est regioselective, et les trialkylboranes de produit peuvent être convertis en dérivés organiques utiles. Avec des alcènes encombrants on peut préparer des espèces telles que ₂, qui sont également les réactifs utiles dans des applications plus spécialisées.

Diborane est employé comme agent réducteur rudement complémentaire à la réactivité de l'hydrure en aluminium de lithium de . Le composé ramène aisément les acides carboxyliques aux alcools correspondants tandis que les cétones réagissent seulement lentement.

Histoire

Diborane a été synthétisé la première fois au 19ème siècle par l'hydrolyse des borures en métal, mais il n'a été jamais analysé. De 1912 à 1936, le pionnier principal en chimie des boranes, Alfred courant, ont entrepris ses boranes de recherches que cela a menées aux méthodes pour la synthèse et la manipulation fortement du réactif, volatils, et souvent toxiques. Il a proposé le premier éthane comme la structure du diborane. La diffraction d'électrons de S. Bauer est apparue au commencement à soutenir sa structure proposée.

En raison d'une communication personnelle avec le L. Pauling (qui ont soutenu éthane-comme la structure), le H. Schlessinger spécifiquement n'a pas discuté la liaison du 3 center-2-electron dans sa revue puis classique au début des années 40. La revue, cependant, discute la structure de C_2v dans de la profondeur, " ; Il doit être reconnu que cette formulation explique facilement plusieurs des propriétés chimiques du " de diborane… ;

En 1943 un étudiant d'étudiant préparant une licence, H. Christopher Longuet-Higgins , à Oxford édité la structure actuellement admise ainsi que le R. Cette structure avait été déjà décrite en 1921. Les années suivant la proposition de Longuet-Higgins/Bell étaient témoin d'une discussion colorée au sujet de la structure correcte. La discussion a fini avec la mesure de diffraction d'électrons en 1951 par K. Schomaker, avec la confirmation de la structure montrée dans les arrangements à cette page.

Le William Nunn Lipscomb , Jr. autre a confirmé la structure moléculaire des boranes using la cristallographie du rayon X dans les années 50, et des théories développées pour expliquer sa liaison. Plus tard, il s'est appliqué les mêmes méthodes aux problèmes relatifs, y compris la structure des carboranes sur lesquels il a dirigé la recherche du futur Roald Hoffmann de gagnant du prix Nobel . Lipscomb a reçu le prix Nobel de en chimie en 1976 pour ses efforts.

Autre utilisations

Diborane est employé en propergols pour fusée De comme vulcaniser en caoutchouc du , comme catalyseur pour la polymérisation de l'hydrocarbure , comme accélérateur de flamme-vitesse, et comme enduisant l'agent de pour la production des semi-conducteurs. C'est également une intermédiaire dans la production du bore fortement pur pour la production de semi-conducteur.

Sûreté

Les effets toxiques du diborane sont principalement dus à ses propriétés irritantes. L'exposition à court terme au diborane peut causer une sensation de l'étanchéité du coffre, de la brièveté du souffle, de la toux, et de wheezing. Ces signes et symptômes peuvent se produire immédiatement ou être retardés pendant jusqu'à 24 heures. L'irritation de peau et d'oeil peut également se produire. Les études chez les animaux ont prouvé que le diborane cause le même type d'effets observés chez l'homme.

Les gens exposés pendant longtemps à de basses quantités de diborane ont éprouvé l'irritation respiratoire, les saisies , la fatigue, la somnolence , la confusion, et les tremblements passagers occasionnels.

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