Tetrafluoroborat - Tetrafluoroborate
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−
4hat zu einer verringerten Verwendung von ClO . geführt−
4im Labor als schwach koordinierendes Anion. Mit organischen Verbindungen, insbesondere Aminderivaten, ClO−
4bildet potenziell explosive Derivate. Nachteile von BF−
4seine leichte Empfindlichkeit gegenüber Hydrolyse und Zersetzung durch Verlust eines Fluoridliganden, während ClO−
4leidet 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−
4Anion 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−
4verdankt 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−
4Salze sind in organischen Lösungsmitteln oft besser löslich (lipophil) als die verwandten Nitrat- oder Halogenidsalze. Im Zusammenhang mit BF−
4sind Hexafluorophosphat , PF−
6und 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−
4kein "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−
4dient 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:
- Solvatisiertes Proton (H + (solv.), Fluorborsäure ), einschließlich H + ·(H 2 O) n (" Hydronium "), H + ·(Et 2 O) n
-
Diazoniumverbindungen ( ArN+
2). -
Meerwein-Reagenzien wie OEt+
3, die stärksten kommerziellen Alkylierungsmittel. - NO + ein Einelektronen- Oxidationsmittel und ein Nitrosylierungsreagenz .
- NO 2 + , ein Nitrierungsreagenz .
-
Ferrocenium , Fe(C
5h
5)+
2und andere kationische Metallocene. - Selectfluor , ein Fluorierungsmittel, und andere elektrophile N–F-Fluorquellen.
- Bromonium- und Iodonium-Spezies, einschließlich py 2 X + (X = Br; X = I: Barluengas Reagenz ) und Ar 2 I + ( Diaryliodoniumsalze )
- Silbertetrafluoroborat und Thalliumtetrafluoroborat sind geeignete Halogenidabstraktionsmittel (obwohl das Thalliumsalz hochgiftig ist). Die meisten anderen Übergangsmetalltetrafluoroborate existieren nur als Solvate von Wasser, Alkoholen, Ethern oder Nitrilen.
- Übergangsmetall-Nitril-Komplexe , zB [Cu(NCMe) 4 ]BF 4
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
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