Монофторид бора
Монофторид бора
Имена
Другие имена
Фторид бора

Фторид бора(I)
Фторборонен

Фтороборилена
Идентификаторы
  • 13768-60-0 проверятьИ
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
  • Интерактивное изображение
  • Интерактивное изображение
ChemSpider
  • 4891729 проверятьИ
Информационная карта ECHA100.033.970
Номер ЕС
  • 237-383-0
CID PubChem
  • 6336604
УНИИ
  • Н01К2О1ЗДЖХ проверятьИ
  • DTXSID501317099
  • InChI=1S/BF/c1-2 проверятьИ
    Ключ: YFSQMOVEGCCDJL-UHFFFAOYSA-N проверятьИ
  • [БХ0]Ф
  • [Б-]=[Ф+]
  • [Б-2]#[Ф+2]
Характеристики
Б Ф
Молярная масса29,81  г·моль −1
Термохимия
200,48 ДжК −1 моль −1
115,90 кДж моль −1
Родственные соединения
Окись углерода , диазот , нитрозоний , цианид , ацетиленид
Родственные соединения
монофторид алюминия
монохлорид
алюминия моноиодид алюминия
монофторид галлия
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
Химическое соединение

Монофторид бора или фторборилен — это химическое соединение с формулой BF, один атом бора и один атом фтора . Это нестабильный газ, но он является стабильным лигандом для переходных металлов , так же как и оксид углерода . Это субгалогенид , содержащий меньшее, чем обычно, количество атомов фтора по сравнению с трифторидом бора . Его также можно назвать бориленом , так как он содержит бор с двумя неподеленными электронами. BF изоэлектронен с оксидом углерода и диазотами ; каждая молекула имеет 14 электронов. [1]

Структура

Экспериментальная длина связи B–F составляет 1,26267  Å . [2] [3] [4] Несмотря на то, что она изоэлектронна по отношению к тройным связям CO и N 2 , вычислительные исследования в целом сходятся во мнении, что истинный порядок связи намного ниже 3. Один из сообщенных вычисленных порядков связи для молекулы составляет 1,4 по сравнению с 2,6 для CO и 3,0 для N 2 . [5]

Структуры точечных диаграмм Льюиса показывают три формальных альтернативы для описания связей в монофториде бора.

BF необычен тем, что дипольный момент инвертирован, когда фтор имеет положительный заряд, хотя он является более электроотрицательным элементом. Это объясняется тем, что 2sp-орбитали бора переориентируются и имеют более высокую электронную плотность. Обратная связь или перенос π-орбитальных электронов для атома фтора не требуется для объяснения поляризации. [6]

Подготовка

Монофторид бора может быть получен путем пропускания газа трифторида бора при температуре 2000 °C через борный стержень. Он может быть сконденсирован при температуре жидкого азота (−196 °C). [7]

Характеристики

Молекулы монофторида бора имеют энергию диссоциации 7,8 эВ или теплоту образования −27,5±3 ккал/моль [1] [8] или 757±14 кДж/моль. [2] Первый потенциал ионизации составляет 11,115 эВ. [2] Спектроскопическая константа колебательной частоты ω e BF + (X 2 Σ + ) составляет 1765 см −1 , а для нейтрального BF (X 1 Σ + ) она составляет 1402,1 см −1 . [2] [9] Ангармонизм BF составляет 11,84 см −1 . [9]

Реакции

BF может реагировать сам с собой, образуя полимеры бора, содержащие фтор с 10–14 атомами бора. BF реагирует с BF 3, образуя B 2 F 4 . BF и B 2 F 4 далее объединяются, образуя B 3 F 5 . B 3 F 5 нестабилен при температуре выше −50 °C и образует B 8 F 12 . Это вещество представляет собой желтое масло. [7]

BF реагирует с ацетиленами, образуя кольцевую систему 1,4-диборациклогексадиена. BF может конденсироваться с 2-бутином, образуя 1,4-дифтор-2,3,5,6-тетраметил-1,4-диборациклогексадиен. Также он реагирует с ацетиленом , образуя 1,4-дифтор-1,4-диборациклогексадиен. [7] Пропен реагирует, образуя смесь циклических и нециклических молекул, которые могут содержать BF или BF 2 . [2]

BF почти не реагирует с C 2 F 4 или SiF 4 . [2] BF реагирует с арсином , оксидом углерода , трифторидом фосфора , фосфином и трихлоридом фосфора с образованием таких аддуктов, как (BF 2 ) 3 B•AsH 3 , (BF 2 ) 3 B•CO, (BF 2 ) 3 B•PF 3 , (BF 2 ) 3 B•PH 3 и (BF 2 ) 3 B•PCl 3 . [2]

BF реагирует с кислородом: BF + O 2 → OBF + O; с хлором: BF + Cl 2 → ClBF + Cl; и с диоксидом азота BF + NO 2 → OBF + NO. [10]

Лиганд

Наивный анализ предполагает, что BF изоэлектронен с оксидом углерода (CO) и поэтому может образовывать соединения, подобные карбонилам металлов . Как обсуждалось выше (см. § Структура), BF имеет гораздо более низкий порядок связи, так что валентная оболочка вокруг бора не заполнена. Следовательно, BF как лиганд гораздо более кислотен по Льюису ; он имеет тенденцию образовывать связи более высокого порядка с металлическими центрами, а также может образовывать мостики между двумя или тремя атомами металла (μ 2 и μ 3 ). [11]

Работа с BF в качестве лиганда затруднена из-за его нестабильности в свободном состоянии. [12] Вместо этого большинство методов, как правило, используют производные BF 3 , которые разлагаются после координации .

В докладе конференции 1968 года Кемпфер  и др. заявили о получении Fe(BF)(CO) 4 посредством реакции B2F4 с Fe (CO) 5 , но современные химики не воспроизвели синтез, и исходное соединение не имеет кристаллографической характеристики. [ 13] [ 14 ] Первая современная демонстрация BF, координированного с переходным элементом , принадлежит Видовичу и Олдриджу, которые получили [(C5H5 ) Ru(CO) 2 ] 2 (μ2 - BF) (с BF, соединяющим оба атома рутения ) в 2009 году. [ 15] Чтобы получить это соединение, Видович и Олдридж провели реакцию NaRu(CO) 2 ( C5H5 ) с (Et2O ) ·BF3 ; затем на месте образовался лиганд монофторида бора. [14]

Видович и Олдридж также разработали вещество с формулой (PF 3 ) 4 FeBF путем реакции паров железа с B 2 F 4 и PF 3 . [2] Гафний, торий, титан и цирконий могут образовывать дифторид с лигандом BF при низкой температуре 6 К. Они получаются путем реакции атомарного металла с BF 3 . [2]

Первая полностью охарактеризованная молекула, включающая BF в качестве терминального лиганда, была синтезирована Дрэнсом и Фигероа в 2019 году путем стерического затруднения образования димера. В молекуле бор связан двойной связью с железом . [16]

FBScF2, FBYF 2 , FBLaF 2 и FBCeF 2 были получены в твердой неоновой матрице путем реакции атомарных металлов с трифторидом бора. [17]

Ссылки

  1. ^ ab Hildenbrand, Donald L.; Murad, Edmond (1965). "Энергия диссоциации монофторида бора по данным масс-спектрометрических исследований". Журнал химической физики . 43 (4): 1400. Bibcode : 1965JChPh..43.1400H. doi : 10.1063/1.1696932.
  2. ^ abcdefghi Видович, Драгослав; Олдридж, Саймон (2011). «Координационная химия моногалогенидов группы 13». Chemical Science . 2 (4): 601. doi :10.1039/C0SC00508H.
  3. ^ Несбет, РК (1964). «Электронная структура N2, CO и BF». Журнал химической физики . 40 (12): 3619– 3633. Bibcode : 1964JChPh..40.3619N. doi : 10.1063/1.1725063.
  4. ^ Cazzoli, G.; Cludi, L.; Degli Esposti, C.; Dore, L. (1989). «Спектр миллиметровых и субмиллиметровых волн монофторида бора: равновесная структура». Журнал молекулярной спектроскопии . 134 (1): 159– 167. Bibcode : 1989JMoSp.134..159C. doi : 10.1016/0022-2852(89)90138-0. ISSN  0022-2852.
  5. ^ Мартини, Р.Дж.; Бултема, Джей Джей; ван дер Валь, Миннесота; Беркхарт, Б.Дж.; ван дер Гриенд, Д.А. и де Кок, Р.Л. (2011). «Порядок связи и химические свойства BF, CO и N 2 ». Журнал химического образования . 88 (8): 1094–1097 . Бибкод : 2011ЖЧЭд..88.1094М. дои : 10.1021/ed100758t.
  6. ^ Фантуцци, Фелипе; Кардозо, Тиаго Мессиас; Насименто, Марко Антонио Чаер (28 мая 2015 г.). «Природа химической связи и происхождение инвертированного дипольного момента во фториде бора: обобщенный подход валентной связи». Журнал физической химии A . 119 (21): 5335– 5343. Bibcode :2015JPCA..119.5335F. doi :10.1021/jp510085r. PMID  25531385.
  7. ^ abc Timms, PL (1972). "Низкотемпературная конденсация". Достижения в неорганической химии и радиохимии . Academic Press. стр. 143. ISBN 0-12-023614-1.
  8. ^ Эйринг, Лерой (1967). Достижения в области химии высоких температур, том 1. Academic Press. стр. 70. ISBN 9781483224343.
  9. ^ ab Дайк, Джон М.; Кирби, Колин; Моррис, Алан (1983). «Изучение процесса ионизации BF + (X 2 Σ + ) ← BF(X 1 Σ + ) методом высокотемпературной фотоэлектронной спектроскопии». J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 . 79 (3): 483– 490. doi :10.1039/F29837900483.
  10. ^ Light, GC; Herm, RR; Matsumoto, JH (ноябрь 1985 г.). "Кинетика некоторых элементарных реакций монофторида бора в газовой фазе" (PDF) . Журнал физической химии . 89 (23): 5066– 5074. doi :10.1021/j100269a036. Архивировано (PDF) из оригинала 1 июня 2022 г.
  11. ^ Xu, Liancai; Li, Qian-shu; Xie, Yaoming; King, R. Bruce; Schaefer, Henry F. (15 марта 2010 г.). "Основное различие между изоэлектронными фторбориленовыми и карбонильными лигандами: тройные мостиковые фторбориленовые лиганды в Fe3(BF)3(CO)9, изоэлектронные с Fe3(CO)12". Неорганическая химия . 49 (6): 2996– 3001. doi :10.1021/ic902511m. PMID  20143841.
  12. ^ Сюй, Лианцай; Ли, Цянь-шу; Кинг, Р. Брюс (май 2012 г.). «Фторобориловые лиганды в биядерных рутениевых карбонилах: сравнение с их аналогами железа». Полиэдр . 38 (1): 44– 49. doi :10.1016/j.poly.2012.02.003.
  13. ^ Дранс и др. 2019: «Ранее Видович и Олдридж сообщили , что два эквивалента нуклеофила на основе рутения Na[CpRu(CO) 2 ] ( Cp , циклопентадиенил; [ C5H5 ] − ) реагируют с диэтилэфиратом трифторида бора ( BF·
    3    Эт
    2    O     ) с формальной потерей двух эквивалентов фторида натрия ( NaF ) для получения мостикового комплекса BF ( (μ 2 -BF)[CpRu(CO) 2 ] 2 ) (20). Последний является единственным кристаллографически охарактеризованным соединением, в котором BF функционирует как лиганд к металлическому центру.
  14. ^ Аб Сюй, Л.; Ли, К.-С.; Се, Ю.; Кинг, РБ; Шефер, HF III (2010). «Биядерные фторбориленкарбонилы марганца». Неорганика Химика Акта . 363 (13): 3538–3549 . doi :10.1016/j.ica.2010.07.013.
  15. ^ Видович, Драгослав; Олдридж, Саймон (4 мая 2009 г.). «Координация и активация молекулы BF». Angewandte Chemie . 121 (20): 3723– 3726. Bibcode : 2009AngCh.121.3723V. doi : 10.1002/ange.200901022. PMID  19373822.
  16. ^ Drance, M. J.; Sears, J. D.; Mrse, A. M.; Moore, C. E.; Rheingold, A. L.; Neidig, M. L.; Figueroa, J. S. (2019). «Концевая координация двухатомного монофторида бора с железом». Science . 363 (6432): 1203– 1205. Bibcode :2019Sci...363.1203D. doi : 10.1126/science.aaw6102 . PMID  30872521. S2CID  78094683.
  17. ^ Сюй, Бин; Ли, Ли; Пу, Чжэнь; Ю, Вэньцзе; Ли, Вэньцзин; Ван, Сюэфэн (18 февраля 2019 г.). «Фторбороленовые комплексы FBMF 2 (M = Sc, Y, La, Ce): матричные инфракрасные спектры и квантово-химические расчеты». Неорганическая химия . 58 (4): 2363–2371 . doi :10.1021/acs.inorgchem.8b02801.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Бор_монофторид&oldid=1215140933"