Тетрафторборат - Tetrafluoroborate

Структура тетрафторборат анион, BF−
4

Тетрафторборат это анион BF−
4. Этот тетраэдрический вид изоэлектронный с тетрафторобериллат (BeF2−
4), тетрафторметан (CF4), и тетрафтораммоний (NF+
4) и является изоэлектронной валентностью со многими стабильными и важными частицами, включая перхлорат анион, ClO−
4, который аналогичным образом используется в лаборатории. Он возникает в результате реакции фторидных солей с Кислота Льюиса BF3, лечение тетрафторборная кислота с базой или обработкой борная кислота с плавиковая кислота.

Как анион в неорганической и органической химии

Популяризация BF−
4 привел к снижению использования ClO−
4 в лаборатории как слабокоординирующий анион. С органическими соединениями, особенно производными амина, ClO−
4 образует потенциально взрывоопасные производные. Недостатки BF−
4 включить его небольшую чувствительность к гидролиз и разложение за счет потери фторидного лиганда, тогда как ClO−
4 не страдает этими проблемами. Однако соображения безопасности затмевают это неудобство. Формульный вес 86,8, BF–
4 также удобно является наименьшим слабо координирующим анионом с точки зрения эквивалентной массы, что часто делает его предпочтительным анионом для получения катионных реагентов или катализаторов для использования в синтезе при отсутствии других существенных различий в химических или физических факторах.

В BF−
4 анион менее нуклеофильный и основной (и поэтому более слабо координирующий), чем нитраты, галогениды или даже трифлаты. Таким образом, при использовании солей BF−
4, обычно можно предположить, что реактивным агентом является катион, а этот тетраэдрический анион инертен. BF−
4 обязан своей инертностью двум факторам: (i) он симметричен, так что отрицательный заряд равномерно распределяется по четырем атомам, и (ii) он состоит из высоко электроотрицательных атомов фтора, которые уменьшают основность аниона. Помимо слабо координирующей природы аниона, BF−
4 соли часто более растворимы в органических растворителях (липофильных), чем соответствующие нитратные или галогенидные соли. Относится к BF−
4 находятся гексафторфосфат, ПФ−
6, и гексафторантимонат, SbF−
6, оба из которых даже более устойчивы к гидролизу и другим химическим реакциям, и их соли имеют тенденцию быть более липофильными.

Иллюстрацией фторборатной соли является [Ni (CH3CH2ОЙ)6] (BF4)2, кинетически лабильный октаэдрический комплекс, который используется в качестве источника Ni2+.[1]

Чрезвычайно реактивные катионы, такие как катионы Ti, Zr, Hf и Si, фактически удаляют фторид из BF−
4, поэтому в таких случаях BF−
4 не является «невинным» анионом и менее координирующие анионы (например, SbF6–, БАРФ–, или [Al ((CF3)3CO)4]–) должны быть трудоустроены. Более того, в других случаях якобы «катионных» комплексов атом фтора фактически действует как мостиковый лиганд между бором и катионным центром. Например, комплекс золота [μ- (DTBM-СЕГФОС ) (Au – BF4)2] кристаллографически обнаружено наличие двух мостиков Au – F – B.[2]

Несмотря на низкую реакционную способность тетрафторборат-аниона в целом, BF−
4 служит источником фтора для доставки эквивалента фторида к высокоэлектрофильным карбокатионным частицам для образования углеродно-фторных связей. В Реакция Бальца – Шимана для синтеза арилфторидов является наиболее известным примером такой реакции.[3] Эфирный и галогенпиридиновый аддукты HBF4 сообщалось, что они являются эффективными реагентами для гидрофторирование алкинов.[4]

Фторбораты переходных и тяжелых металлов производятся таким же образом, как и другие соли фторборатов; соответствующие соли металлов добавляют к прореагировавшей борной и плавиковой кислотам. Банка, вести, медь, и никель фторбораты получают через электролиз этих металлов в растворе, содержащем HBF4.

Примеры солей

Фтороборат калия получают путем обработки карбонат калия с борной кислотой и плавиковой кислотой.

В (ОН)3 + 4 HF → HBF4 + 3 часа2О
2 HBF4 + K2CO3 → 2 КБФ4 + H2CO3

Фторбораты щелочных металлов и ионы аммония кристаллизуются как водорастворимые гидраты за исключением калий, рубидий, и цезий.

Фторборат часто используется для выделения высокоэлектрофильных катионов. Вот некоторые примеры:

Электрохимический цикл с участием тетрафторбората двухвалентного железа используется для замены термического плавка из сульфид свинца руды Компания Doe Run.

Имидазолий и формамидиний соли, ионные жидкости и прекурсоры стабильные карбены, часто выделяют в виде тетрафторборатов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Виллем Л. Дриссен, Ян Ридейк (1992). «Твердые сольваты: использование слабых лигандов в координационной химии». Неорганические синтезы. Неорганические синтезы. 29. С. 111–118. Дои:10.1002 / 9780470132609.ch27. ISBN  978-0-470-13260-9.
  2. ^ Абади, Марк-Антуан; Тривелли, Ксавьер; Медина, Флориан; Капет, Фредерик; Руссель, Паскаль; Агбосу-Нидеркорн, Франсин; Мишон, Кристоф (2014-08-01). «Асимметричное внутримолекулярное гидроаминирование алкенов в мягких и влажных условиях - структура и реакционная способность катионных биядерных золотых (I) катализаторов». ChemCatChem. 6 (8): 2235–2239. Дои:10.1002 / cctc.201402350. ISSN  1867-3899.
  3. ^ Крессвелл, Александр Дж .; Дэвис, Стивен Дж .; Робертс, Пол М .; Томсон, Джеймс Э. (28 января 2015 г.). «Помимо реакции Бальца-Шимана: использование тетрафторборатов и трифторида бора в качестве источников нуклеофильного фторида». Химические обзоры. 115 (2): 566–611. Дои:10.1021 / cr5001805. ISSN  0009-2665. PMID  25084541.
  4. ^ Го, Руи; Ци, Сяотянь; Сян, Хенгье; Geaneotes, Пол; Ван, Руйхань; Лю, Пэн; Ван, И-Мин (02.06.2020). «Стереодивергентное гидрофторирование алкинов с использованием протонных тетрафторборатов в качестве настраиваемых реагентов». Angewandte Chemie International Edition. н / д (н / д). Дои:10.1002 / anie.202006278. ISSN  1521-3773.
  5. ^ Möller, H .; Лутц, Х. Д. (2010). «Кристаллическая структура тетрафторбората таллия, TlBF4». Zeitschrift für Kristallographie - Кристаллические материалы. 201 (3–4): 285–286. Дои:10.1524 / zkri.1992.201.3-4.285. ISSN  2196-7105.