Diborane ist die chemische Zusammensetzung, die aus Bor und Wasserstoff mit der Formel BH besteht. Es ist ein farbloses Benzin bei der Raumtemperatur mit einem abstoßend süßen Gestank. Diborane vermischt sich gut mit Luft, leicht explosive Mischungen bildend. Diborane wird sich spontan in feuchter Luft bei der Raumtemperatur entzünden. Synonyme schließen boroethane, Bor hydride und diboron hexahydride ein.

Diborane ist eine Schlüsselbor-Zusammensetzung mit einer Vielfalt von Anwendungen. Die Zusammensetzung wird als "endothermic" klassifiziert, bedeutend, dass seine Bildungswärme, ΔH ° (36 kJ/mol) positiv ist. Trotz seiner thermodynamischen Instabilität ist diborane kinetisch robust und stellt eine umfassende Chemie, viel davon aus, Verlust von Wasserstoff zur Folge habend.

Struktur und das Abbinden

Diborane nimmt eine D Struktur an, die vier Terminal und zwei überbrückende Wasserstoffatome enthält. Das durch die molekulare Augenhöhlentheorie bestimmte Modell zeigt an, dass die Obligationen zwischen Bor und den Endwasserstoffatomen herkömmliche covalent 2-Zentren-2-Elektronen-Obligationen sind. Das Abbinden zwischen den Bor-Atomen und den überbrückenden Wasserstoffatomen ist jedoch davon in Molekülen wie Kohlenwasserstoffe, verschieden. Zwei Elektronen im Abbinden zu den Endwasserstoffatomen verwendet, hat jedes Bor ein Wertigkeitselektron, das für das zusätzliche Abbinden bleibt. Die überbrückenden Wasserstoffatome stellen einem Elektron jeden zur Verfügung. So wird der BH-Ring durch vier Elektronen, ein Beispiel des 3-Zentren-2-Elektronen-Abbindens zusammengehalten. Dieser Typ des Bandes wird manchmal ein 'Banane-Band' genannt. Die Längen der B-H Obligationen und der B-H Obligationen sind 1.33 und 1.19 Å beziehungsweise, und dieser Unterschied in den Längen dieser Obligationen widerspiegelt den Unterschied in ihren Kräften, die B-H Obligationen, die relativ schwächer sind. Die Struktur ist isoelectronic mit CH, der aus dem diprotonation des planaren Moleküls ethene entstehen würde. Diborane ist eine von vielen Zusammensetzungen mit solchem ungewöhnlichem Abbinden.

Der anderen Elemente in der Gruppe 13, wie man bekannt, bildet Gallium eine ähnliche Zusammensetzung, digallane, GaH. Aluminium bildet einen polymeren hydride, (AlH), obwohl nicht stabiler AlH in festem Wasserstoff isoliert worden ist und isostructural mit diborane ist. Keine hydrides des Indiums und Thalliums sind noch gefunden worden.

Produktion und Synthese

Diborane ist so zentral und ist so häufig studiert worden, dass viele Synthesen bestehen. Die meisten Vorbereitungen haben Reaktionen von hydride Spendern mit Bor-Halogeniden oder alkoxides zur Folge. Die Industriesynthese ist mit der Verminderung von BF durch Natrium hydride verbunden:

:2 BF + 6 NaH  BH + 6 NaF

Zwei Labormethoden fangen von Bor trichloride mit Lithiumaluminium hydride oder von Bor trifluoride Äther-Lösung mit Natrium borohydride an. Beide Methoden tragen in bis zu 30 % von diborane:

:4 BCl + 3 LiAlH  2 BH + 3 LiAlCl

:4 BF + 3 NaBH  2 BH + 3 NaBF

Ältere Methoden haben die direkte Reaktion von borohydride Salzen mit einer Nichtoxidieren-Säure wie phosphorige Säure zur Folge oder verdünnen Schwefelsäure.

:2 BH + 2 H  2 H + BH

Ähnlich ist die Oxydation von borohydride Salzen demonstriert worden und bleibt günstig für kleine Skala-Vorbereitungen. Zum Beispiel, mit dem Jod als Oxydationsmittel:

:2 +  2 NaI + +

Siehe auch eine günstige kleine Skala-Methode vom Kalium hydroborate und der phosphorigen Säure: Saturnino und Joly, Inorg. Syn. 11, 15-19 (1968).

Reaktionen

Diborane ist ein hoch reaktives und vielseitiges Reagens, das eine Vielzahl von Anwendungen hat. Sein vorherrschendes Reaktionsmuster schließt Bildung von Zusätzen mit Basen von Lewis ein. Häufig fahren solche anfänglichen Zusätze schnell fort, andere Produkte zu geben. Es reagiert mit Ammoniak, um Ammoniak borane oder den diammoniate von diborane, DADB zu bilden, je nachdem die Bedingungen verwendet haben. Diborane reagiert auch sogleich mit alkynes, um eingesetzte alkene Produkte zu bilden, die weitere Hinzufügungsreaktionen sogleich erleben werden.

Diborane reagiert mit Wasser, um Wasserstoff- und Borsäure zu bilden:

: BH + 6 HO  2 B (OH) + 6 H

Diborane reagiert auch mit dem Methanol, um Wasserstoff und trimethoxyborate ester zu geben:

: BH + 6 MeOH  2 B (OMe) + 6 H

Das Behandeln diborane mit dem Natriumsamalgam gibt NaBH und Na [BH]

Wenn diborane mit Lithium hydride im diethyl Äther behandelt wird, wird Lithium borohydride gebildet:

: BH + 2 LiH  2 LiBH

Diborane reagiert mit dem wasserfreien Wasserstoffchlorid oder Wasserstoffbromid-Benzin, um ein Bor halohydride zu geben:

: BH + HX  BHX + H (X = Kl., Br)

Das Reagieren diborane mit dem Kohlenmonoxid an 470K und 20bar gibt HBCO.

Wenn behandelt, mit Ammoniak, einem Komplex zwischen Ammoniak und borane, HN · BH, wird gebildet. Heizung dieses Komplexes gibt borazine (HBNH), eine anorganische aromatische Zusammensetzung.

Als eine elektronunzulängliche Art bildet borane Komplexe mit Basen von Lewis. Bemerkenswert sind die Komplexe mit THF und dimethyl Sulfid, beide flüssigen Zusammensetzungen, die populäre abnehmende Agenten in der organischen Chemie sind. In diesen 1:1 Komplexe nimmt Bor eine vierflächige Geometrie an, zu drei hydrides und der Basis von Lewis (THF oder MeS) gebunden. Der THF-Zusatz ist gewöhnlich als 1:5 Lösung in THF bereit. Der Letztere, ist wenn versorgt, unter dem Stickstoff bei der Raumtemperatur unbestimmt stabil.

Reagens in der organischen Synthese

Diborane ist das organische Hauptsynthese-Reagens für hydroboration, wodurch alkenes über die B-H Obligationen beitragen, um trialkylboranes zu geben:

: (THF) BH + 3 CH=CHR  B (CHCHR) + THF

Diese Reaktion ist regioselective, und das Produkt trialkylboranes kann zu nützlichen organischen Ableitungen umgewandelt werden. Mit umfangreichem alkenes kann man Arten wie [HBR] vorbereiten, die auch nützliche Reagenzien in mehr spezialisierten Anwendungen sind.

Diborane wird als ein abnehmender Agent verwendet, der grob zur Reaktionsfähigkeit von Lithiumaluminium hydride ergänzend ist. Die Zusammensetzung reduziert sogleich carboxylic Säuren auf den entsprechenden alcohols, wohingegen ketones nur faul reagieren.

Geschichte

Diborane wurde zuerst im 19. Jahrhundert durch die Hydrolyse von Metall borides aufgebaut, aber es wurde nie analysiert. Von 1912 bis 1936 hat der Hauptpionier in der Chemie von Bor hydrides, Alfred Stock, seine Forschung übernommen, die zu den Methoden für die Synthese und das Berühren des hoch reaktiven, flüchtigen, und häufig toxisches Bor hydrides geführt hat. Er hat die erste Äthan ähnliche Struktur von diborane vorgeschlagen. Elektronbeugungsmaße durch S. H. Bauer sind am Anfang geschienen, seine vorgeschlagene Struktur zu unterstützen.

Wegen einer persönlichen Kommunikation mit L. Pauling (wer die Äthan ähnliche Struktur unterstützt hat) hat H. I. Schlessinger 3 Zentrum das 2 Elektronabbinden in seiner dann klassischen Rezension am Anfang der 1940er Jahre nicht spezifisch besprochen. Die Rezension bespricht wirklich jedoch die C Struktur in etwas Tiefe, "Es soll anerkannt werden, dass diese Formulierung leicht für viele der chemischen Eigenschaften von diborane..." verantwortlich ist

1943 hat ein Student in der Balliol Universität, Oxford, H. Christopher Longuet-Higgins, die zurzeit akzeptierte Struktur zusammen mit R. P. Bell veröffentlicht. Diese Struktur war bereits 1921 beschrieben worden. Die Jahre im Anschluss an den Longuet-Higgins/Bell Vorschlag haben eine bunte Diskussion über die richtige Struktur bezeugt. Die Debatte hat mit dem Elektronbeugungsmaß 1951 durch K. Hedberg und V. Schomaker mit der Bestätigung der Struktur geendet, die in den Schemas auf dieser Seite gezeigt ist.

William Nunn Lipscomb der Jüngere. weiter bestätigt die molekulare Struktur von boranes das Verwenden der Röntgenstrahl-Kristallographie in den 1950er Jahren und entwickelten Theorien, sein Abbinden zu erklären. Später hat er dieselben Methoden auf zusammenhängende Probleme einschließlich der Struktur von carboranes angewandt, über den er die Forschung des zukünftigen Nobelpreisträgers Roald Hoffmann geleitet hat. Lipscomb selbst hat den Nobelpreis in der Chemie 1976 für seine Anstrengungen erhalten.

Anderer Gebrauch

Diborane ist als ein Rakete-Treibgas angedeutet und experimentell entlassen, aber in irgendwelchem in der Dienstrakete, als ein Gummi vulcaniser, als ein Katalysator für die Kohlenwasserstoff-Polymerisation, als ein mit der Flammeganggaspedal, und als ein Doping-Agent für die Produktion von Halbleitern nicht verwendet worden. Es ist auch ein Zwischenglied in der Produktion von hoch reinem Bor für die Halbleiterfertigung. Es wird auch verwendet, um die Wände von tokamaks anzustreichen, um den Betrag von schweren Metallunreinheiten im Plasma zu reduzieren.

Sicherheit

Die toxischen Effekten von diborane sind in erster Linie wegen seiner Reizeigenschaften. Die Kurzzeitaussetzung von diborane kann eine Sensation der Beengtheit der Brust, der Atemnot, des Hustens und des Keuchens verursachen. Diese Zeichen und Symptome können sofort vorkommen oder seit bis zu 24 Stunden verzögert werden. Haut und Augenverärgerung können auch vorkommen. Studien in Tieren haben gezeigt, dass diborane denselben Typ von in Menschen beobachteten Effekten verursacht.

Leute ausgestellt seit langem zu niedrigen Beträgen von diborane haben Atmungsverärgerung, Beschlagnahmen, Erschöpfung, Schläfrigkeit, Verwirrung und gelegentliche vergängliche Beben erfahren.

Weiterführende Literatur

H. C. Brown "Organische Synthese über Boranes" John Wiley, New York, 1975. Internationale Standardbuchnummer 0-471-11280-1.

Außenverbindungen

• Internationale Chemische Sicherheitskarte 0432
• Nationaler Schadstoff-Warenbestand - Bor und Zusammensetzungen
• NIOSH Taschenhandbuch zu chemischen Gefahren
• Amerikanische EPA akute Aussetzungsrichtlinie-Niveaus