Тетрафторборат
4
Тетрафторборат - это анион BF. −
4 . тетраэдрическая разновидность изоэлектронна тетрафторбериллату ( BeF Эта 2−
4 ), тетрафторметан (CF 4 ) и тетрафтораммоний ( NF +
4 ) и является валентно изоэлектронным со многими стабильными и важными частицами, включая перхлорат -анион ClO. −
4 , который аналогичным образом используется в лаборатории. Он возникает при реакции фторидных солей с кислотой Льюиса BF 3 , обработке тетрафторборной кислоты основанием или обработке борной кислоты кислотой плавиковой .
Как анион в неорганической и органической химии.
[ редактировать ]Популяризация БФ −
4 привело к снижению использования ClO −
4 в лаборатории как слабокоординирующий анион. С органическими соединениями, особенно производными аминов, ClO −
4 образует потенциально взрывоопасные производные. Недостатки БФ −
4, включают его небольшую чувствительность к гидролизу и разложению за счет потери фторидного лиганда, тогда как ClO −
4 не страдает от этих проблем. Однако соображения безопасности затмевают это неудобство. При формульном весе 86,8 BF –
4 также удобно является наименьшим слабокоординирующим анионом с точки зрения эквивалентной массы, что часто делает его анионом выбора для приготовления катионных реагентов или катализаторов для использования в синтезе при отсутствии других существенных различий в химических или физических факторах.
БФ −
Анион 4 менее нуклеофильен и основен (и, следовательно, более слабо координирует), чем нитраты, галогениды или даже трифлаты . Таким образом, при использовании солей БФ −
4 , обычно предполагается, что катион является реакционноспособным агентом, а этот тетраэдрический анион инертен. лучший друг −
4 обязан своей инертностью двум факторам: (i) он симметричен, так что отрицательный заряд равномерно распределен по четырем атомам, и (ii) он состоит из сильно электроотрицательных атомов фтора, которые уменьшают основность аниона. Помимо слабокоординирующей природы аниона, BF −
Соли 4 часто более растворимы в органических растворителях (липофильных), чем родственные нитратные или галогенидные соли. Относится к БФ −
4 — гексафторфосфат , PF −
6 и гексафторантимонат SbF −
6 , оба из которых еще более стабильны по отношению к гидролизу и другим химическим реакциям и чьи соли имеют тенденцию быть более липофильными.
Чрезвычайно реакционноспособные катионы, например, полученные из Ti, Zr, Hf и Si, фактически отрывают фторид от BF. −
4 , поэтому в таких случаях BF −
4 не является «безвредным» анионом, а слабокоординирующими анионами (например, SbF 6 – , БАРФ – , или [Al((CF 3 ) 3 CO) 4 ] – ) должен быть трудоустроен. Более того, в других случаях якобы «катионных» комплексов атом фтора на самом деле действует как мостиковый лиганд между бором и катионным центром. Так, комплекс золота [μ-(DTBM- SEGPHOS )(Au–BF 4 ) 2 ] содержит два мостика Au–F–B. кристаллографически обнаружено, что [1]
Фторбораты переходных и тяжелых металлов производятся так же, как и другие соли фторборатов; соответствующие соли металлов добавляют к прореагировавшим борной и плавиковой кислотам. Фторбораты олова , свинца , меди и никеля получают электролизом этих металлов в растворе, содержащем HBF 4 .
Как донор фтора
[ редактировать ]Несмотря на низкую реакционную способность тетрафторборат-аниона в целом, BF −
4 служит источником фтора для доставки эквивалента фторида. [2] Реакция Бальца-Шимана синтеза арилфторидов является наиболее известным примером такой реакции. [3] эфирные и галопиридиновые аддукты HBF 4 Сообщалось, что являются эффективными реагентами для гидрофторирования алкинов. [4]
Примеры солей
[ редактировать ]Фторборат калия получают обработкой карбоната калия борной и плавиковой кислотой.
- B(OH) 3 + 4 HF → HBF 4 + 3 H 2 O
- 2 ХБФ 4 + К 2 СО 3 → 2 КБФ 4 + Н 2 СО 3
Фторбораты щелочных металлов и ионы аммония кристаллизуются в виде водорастворимых гидратов, за исключением калия , рубидия и цезия .
Фтороборат часто используется для выделения высокоэлектрофильных катионов. Вот некоторые примеры:
- Сольватированный протон (H + (раствор.), фторборная кислота ), в том числе H + ·(H 2 O) n (« гидроксий »), H + ·(И 2 О) н
- Соединения диазония ( ArN +
2 ). - Реагенты Меервейна, такие как OEt +
3 , самые сильные коммерческие алкилирующие агенты. - НЕТ + одноэлектронный окислитель и реагент нитрозилирования .
- НЕТ 2 + , реагент нитрования .
- Ферроцений , Fe(C
55Ч
5 ) +
2 и другие катионные металлоцены. - [Ni(CH 3 CH 2 OH) 6 ](BF 4 ) 2 . [5]
- Selectfluor , агент фторирования, и другие электрофильные источники фтора N–F.
- Разновидности бромония и йодония, в том числе py 2 X + (X = Br; X = I: реактив Барлуенги ) и Ar 2 I + ( диарилиодониевые соли )
- Тетрафторборат серебра и тетрафторборат таллия [6] являются удобными агентами, отделяющими галогениды (хотя соль таллия очень токсична). Большинство других тетрафторборатов переходных металлов существуют только в виде сольватов воды, спиртов, простых эфиров или нитрилов.
- Нитрильные комплексы переходных металлов , например [Cu(NCMe) 4 ]BF 4
Электрохимический цикл с участием тетрафторбората железа/железа используется для замены термической плавки сульфидных свинцовых руд компанией Doe Run .
Соли имидазолия и формамидиния , ионные жидкости и предшественники стабильных карбенов , часто выделяют в виде тетрафторборатов.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Абади, Марк-Антуан; Тривелли, Ксавье; Медина, Флориан; Капет, Фредерик; Руссель, Паскаль; Агбоссу-Нидеркорн, Франсин; Мишон, Кристоф (1 августа 2014 г.). «Асимметричное внутримолекулярное гидроаминирование алкенов в мягких и влажных условиях - структура и реакционная способность катионных биядерных катализаторов золота (I)» (PDF) . ChemCatChem . 6 (8): 2235–2239. дои : 10.1002/cctc.201402350 . ISSN 1867-3899 . S2CID 96851116 .
- ^ Крессвелл, Александр Дж.; Дэвис, Стивен Г.; Робертс, Пол М.; Томсон, Джеймс Э. (2015). «Помимо реакции Бальца – Шимана: полезность тетрафторборатов и трифторида бора в качестве нуклеофильных источников фторида». Химические обзоры . 115 (2): 566–611. дои : 10.1021/cr5001805 . ПМИД 25084541 .
- ^ Крессвелл, Александр Дж.; Дэвис, Стивен Г.; Робертс, Пол М.; Томсон, Джеймс Э. (28 января 2015 г.). «Помимо реакции Бальца – Шимана: полезность тетрафторборатов и трифторида бора в качестве нуклеофильных источников фторида». Химические обзоры . 115 (2): 566–611. дои : 10.1021/cr5001805 . ISSN 0009-2665 . ПМИД 25084541 .
- ^ Го, Руй; Ци, Сяотянь; Сян, Хэнъе; Геанотес, Пол; Ван, Жуйхан; Лю, Пэн; Ван, И-Мин (2 июня 2020 г.). «Стереодивергентное гидрофторирование алкинов с использованием протонных тетрафторборатов в качестве настраиваемых реагентов» . Angewandte Chemie, международное издание . 59 (38): 16651–16660. дои : 10.1002/anie.202006278 . ISSN 1521-3773 . ПМЦ 8287824 . ПМИД 32485005 .
- ^ Виллем Л. Дриссен, Ян Ридейк (1992). «Твердые сольваты: использование слабых лигандов в координационной химии». Неорганические синтезы . Том. 29. С. 111–118. дои : 10.1002/9780470132609.ch27 . ISBN 978-0-470-13260-9 .
- ^ Мёллер, Х.; Лутц, HD (2010). «Кристаллическая структура тетрафторбората таллия, TlBF4». Журнал кристаллографии - Кристаллические материалы . 201 (3–4): 285–286. дои : 10.1524/zkri.1992.201.3-4.285 . ISSN 2196-7105 .