Tetrafluoroborat - Tetrafluoroborate

Die Struktur des Tetrafluoroborat- Anions BF
4

Tetrafluoroborat ist das Anion BF
4
. Diese tetraedrische Spezies ist isoelektronisch mit Tetrafluoroberyllat ( BeF2−
4
), Tetrafluormethan (CF 4 ) und Tetrafluorammonium ( NF+
4
) Und ist Valenz isoelektronisch mit vielen stabilen und wichtigen Arten einschließlich der Perchlorat - Anion, ClO
4
, die in ähnlicher Weise im Labor verwendet wird. Es entsteht durch die Reaktion von Fluoridsalzen mit der Lewis-Säure BF 3 , Behandlung von Tetrafluorborsäure mit Base oder durch Behandlung von Borsäure mit Flusssäure .

Als Anion in der anorganischen und organischen Chemie

Die Popularisierung von BF
4
hat zu einer verringerten Verwendung von ClO . geführt
4
im Labor als schwach koordinierendes Anion. Mit organischen Verbindungen, insbesondere Aminderivaten, ClO
4
bildet potenziell explosive Derivate. Nachteile von BF
4
seine leichte Empfindlichkeit gegenüber Hydrolyse und Zersetzung durch Verlust eines Fluoridliganden, während ClO
4
leidet nicht unter diesen Problemen. Sicherheitsüberlegungen überschatten diese Unannehmlichkeiten jedoch. Mit einem Formelgewicht von 86,8, BF
4
ist auch vom Standpunkt des Äquivalentgewichts her geeigneterweise das kleinste schwach koordinierende Anion, was es oft zum Anion der Wahl zur Herstellung von kationischen Reagenzien oder Katalysatoren zur Verwendung in der Synthese macht, wenn keine anderen wesentlichen Unterschiede in chemischen oder physikalischen Faktoren vorliegen.

Der BF
4
Anion ist weniger nukleophil und basisch (und daher schwächer koordinierend) als Nitrate, Halogenide oder sogar Triflate . Bei Verwendung von Salzen von BF
4
, kann man normalerweise davon ausgehen, dass das Kation das reaktive Agens ist und dieses tetraedrische Anion inert ist. BF
4
verdankt seine Trägheit zwei Faktoren: (i) es ist symmetrisch, so dass die negative Ladung gleichmäßig auf vier Atome verteilt ist, und (ii) es besteht aus stark elektronegativen Fluoratomen, die die Basizität des Anions verringern. Neben der schwach koordinierenden Natur des Anions ist BF
4
Salze sind in organischen Lösungsmitteln oft besser löslich (lipophil) als die verwandten Nitrat- oder Halogenidsalze. Im Zusammenhang mit BF
4
sind Hexafluorophosphat , PF
6
und Hexafluoroantimonat, SbF
6
, die beide noch stabiler gegenüber Hydrolyse und anderen chemischen Reaktionen sind und deren Salze eher lipophil sind.

Ein Beispiel für ein Fluorboratsalz ist [Ni(CH 3 CH 2 OH) 6 ](BF 4 ) 2 , ein kinetisch labiler oktaedrischer Komplex, der als Quelle für Ni 2+ verwendet wird .

Extrem reaktive Kationen, wie sie von Ti, Zr, Hf und Si abgeleitet sind, abstrahieren tatsächlich Fluoride von BF
4
, also in solchen Fällen BF
4
kein "unschuldiges" Anion ist und weniger koordinierende Anionen (zB SbF 6 , BARF , oder [Al((CF 3 ) 3 CO) 4 ] ) eingesetzt werden müssen. Darüber hinaus fungiert das Fluoratom in anderen Fällen von angeblich "kationischen" Komplexen tatsächlich als Brückenligand zwischen Bor und dem kationischen Zentrum. Der Goldkomplex [μ-(DTBM- SEGPHOS )(Au-BF 4 ) 2 ] beispielsweise enthält kristallographisch zwei Au-F-B-Brücken.

Trotz der geringen Reaktivität des Tetrafluoroborat-Anions im Allgemeinen ist BF
4
dient als Fluorquelle, um ein Fluoridäquivalent an hoch elektrophile carbokationische Spezies zu liefern, um Kohlenstoff-Fluor-Bindungen zu erzeugen. Die Balz-Schiemann-Reaktion zur Synthese von Arylfluoriden ist das bekannteste Beispiel für eine solche Reaktion. Es wurde berichtet, dass Ether- und Halogenpyridin-Addukte von HBF 4 wirksame Reagentien für die Hydrofluorierung von Alkinen sind.

Übergangs- und Schwermetallfluorborate werden auf die gleiche Weise wie andere Fluorboratsalze hergestellt; den umgesetzten Bor- und Flusssäuren werden die jeweiligen Metallsalze zugesetzt. Zinn , Blei , Kupfer und Nickel Fluorborate werden durch vorbereitet Elektrolyse dieser Metalle in einer Lösung , die HBF 4 .

Beispiele für Salze

Kaliumfluoroborat wird durch Behandlung von Kaliumcarbonat mit Borsäure und Flusssäure gewonnen.

B(OH) 3 + 4 HF → HBF 4 + 3 H 2 O
2 HBF 4 + K 2 CO 3 → 2 KBF 4 + H 2 CO 3

Fluoroborate von Alkalimetallen und Ammoniumionen kristallisieren als wasserlösliche Hydrate mit Ausnahme von Kalium , Rubidium und Cäsium .

Fluoroborat wird häufig verwendet, um stark elektrophile Kationen zu isolieren. Einige Beispiele sind:

Ein elektrochemischer Zyklus mit Eisen/Ferri-Tetrafluoroborat wird verwendet, um das thermische Schmelzen von Bleisulfiderzen durch die Doe Run Company zu ersetzen .

Imidazolium- und Formamidiniumsalze , ionische Flüssigkeiten und Vorstufen stabiler Carbene , werden oft als Tetrafluoroborate isoliert.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Willem L. Driessen, Jan Reedijk (1992). „Feste Solvate: Die Verwendung schwacher Liganden in der Koordinationschemie“. Anorganische Synthesen . Anorganische Synthesen. 29 . S. 111–118. doi : 10.1002/9780470132609.ch27 . ISBN 978-0-470-13260-9.
  2. ^ Abadie, Marc-Antoine; Trivelli, Xavier; Medina, Florian; Capet, Frederic; Roussel, Pascal; Agbossou-Niedercorn, Francine; Michon, Christophe (2014-08-01). „Asymmetrische intramolekulare Hydroaminierung von Alkenen in milden und nassen Bedingungen – Struktur und Reaktivität von kationischen zweikernigen Gold(I)-Katalysatoren“. ChemCatChem . 6 (8): 2235–2239. doi : 10.1002/cctc.201402350 . ISSN  1867-3899 . S2CID  96851116 .
  3. ^ Cresswell, Alexander J.; Davies, Stephen G.; Roberts, Paul M.; Thomson, James E. (2015-01-28). „Beyond the Balz-Schiemann-Reaktion: Der Nutzen von Tetrafluoroboraten und Bortrifluorid als nukleophile Fluoridquellen“. Chemische Bewertungen . 115 (2): 566–611. doi : 10.1021/cr5001805 . ISSN  0009-2665 . PMID  25084541 .
  4. ^ Guo, Rui; Qi, Xiaotian; Xiang, Hengye; Geaneotes, Paul; Wang, Ruihan; Liu, Peng; Wang, Yi-Ming (2020-06-02). "Stereodivergente Alkinhydrofluorierung unter Verwendung von protischen Tetrafluoroboraten als abstimmbare Reagenzien" . Angewandte Chemie Internationale Ausgabe . 59 (38): 16651–16660. doi : 10.1002/ange.202006278 . ISSN  1521-3773 . PMC  8287824 . PMID  32485005 .
  5. ^ Möller, H.; Lutz, HD (2010). „Kristallstruktur von Thalliumtetrafluoroborat, TlBF4“. Zeitschrift für Kristallographie - Kristalline Materialien . 201 (3–4): 285–286. doi : 10.1524/zkri.1992.201.3-4.285 . ISSN  2196-7105 .