Тетрафторборат

Тетрафторборат — это анион BF⁻
₄. Этот тетраэдрический вид изоэлектронен тетрафторбериллату ( BeF²⁻
₄), тетрафторметан (CF ₄ ) и тетрафтораммоний ( NF⁺
₄) и является валентно изоэлектронным со многими стабильными и важными видами, включая перхлорат- анион, ClO⁻
₄, который используется аналогичным образом в лаборатории. Он возникает при реакции фторидных солей с кислотой Льюиса BF ₃ , при обработке тетрафторборной кислоты основанием или при обработке борной кислоты плавиковой кислотой .

Популяризация BF⁻
₄привело к снижению использования ClO⁻
₄в лаборатории как слабо координирующий анион. С органическими соединениями, особенно с производными амина, ClO⁻
₄Образует потенциально взрывоопасные производные. Недостатки BF⁻
₄включают его небольшую чувствительность к гидролизу и разложению через потерю фторидного лиганда, тогда как ClO⁻
₄не страдает от этих проблем. Однако соображения безопасности затмевают это неудобство. При формульном весе 86,8, BF^–
₄Также он является наименьшим слабо координирующим анионом с точки зрения эквивалентной массы, что часто делает его предпочтительным анионом для приготовления катионных реагентов или катализаторов для использования в синтезе, при отсутствии других существенных различий в химических или физических факторах.

БФ​⁻
₄анион менее нуклеофилен и основен (и, следовательно, более слабо координирует), чем нитраты, галогениды или даже трифлаты . Таким образом, при использовании солей BF⁻
₄, обычно предполагается, что катион является реактивным агентом, а этот тетраэдрический анион инертен. BF⁻
₄обязан своей инертностью двум факторам: (i) он симметричен, так что отрицательный заряд равномерно распределен по четырем атомам, и (ii) он состоит из высоко электроотрицательных атомов фтора, которые уменьшают основность аниона. В дополнение к слабо координирующей природе аниона, BF⁻
₄соли часто более растворимы в органических растворителях (липофильны), чем родственные им нитратные или галогенидные соли. Относится к BF⁻
₄являются гексафторфосфат , PF⁻
₆, и гексафторантимонат, SbF⁻
₆, оба из которых еще более устойчивы к гидролизу и другим химическим реакциям, а их соли, как правило, более липофильны.

Чрезвычайно реактивные катионы, такие как полученные из Ti, Zr, Hf и Si, фактически извлекают фторид из BF⁻
₄, поэтому в таких случаях BF⁻
₄не является «невинным» анионом, и должны использоваться слабо координирующие анионы (например, SbF ₆ ^– , BARF ^– , или [Al((CF ₃ ) ₃ CO) ₄ ] ^– ). Более того, в других случаях якобы «катионных» комплексов атом фтора на самом деле действует как мостиковый лиганд между бором и катионным центром. Например, было обнаружено, что золотой комплекс [μ-(DTBM- SEGPHOS )(Au–BF ₄ ) ₂ ] кристаллографически содержит два мостика Au–F–B. ^[1]

Фторбораты переходных и тяжелых металлов производятся так же, как и другие фторборатные соли; соответствующие соли металлов добавляются к прореагировавшим борной и плавиковой кислотам. Фторбораты олова , свинца , меди и никеля получаются электролизом этих металлов в растворе, содержащем _HBF4 .

Несмотря на низкую реакционную способность тетрафторборатного аниона в целом, BF⁻
₄служит источником фтора для получения эквивалента фторида. ^[2] Реакция Бальца-Шимана для синтеза арилфторидов является наиболее известным примером такой реакции. ^[3] Сообщалось, что эфирные и галогенпиридиновые аддукты HBF _{4 являются эффективными реагентами для} гидрофторирования алкинов. ^[4]

Фторборат калия получают обработкой карбоната калия борной кислотой и плавиковой кислотой.

B(OH) ₃ + 4HF → _HBF4 + _3H2O

2 ХБФ ₄ + К ₂ СО ₃ → 2 КБФ ₄ + Н ₂ СО ₃

Фторбораты щелочных металлов и ионов аммония кристаллизуются в виде водорастворимых гидратов, за исключением калия , рубидия и цезия .

Фторборат часто используется для изоляции высокоэлектрофильных катионов. Вот некоторые примеры:

• Сольватированный протон (H ⁺ (сольв.), фторборная кислота ), в том числе H ⁺ ·(H ₂ O) _n (" гидроксоний "), H ⁺ ·(Et ₂ O) _n
• Соединения диазония ( ArN⁺
  ₂).
• Реагенты Меервейна, такие как OEt⁺
  ₃, самые сильные коммерческие алкилирующие агенты.
• NO ^{+ —} одноэлектронный окислитель и реагент нитрозилирования .
• NO ₂ ⁺ , нитрирующий реагент.
• Ферроцений , Fe(C
  ₅ЧАС
  ₅)⁺
  ₂и другие катионные металлоцены.
• [Ni( _CH3CH2OH ) ₆ ]( _BF4 ) 2 . _[ ⁵ _]
• Selectfluor , фторирующий агент и другие электрофильные источники фтора N–F.
• Бромониевые и иодониевые соединения, включая py ₂ X ⁺ (X = Br; X = I: реагент Барлуенги ) и Ar ₂ I ⁺ ( соли диарилиодония )
• Тетрафторборат серебра и тетрафторборат таллия ^[6] являются удобными галогенидными абстрагирующими агентами (хотя соль таллия очень токсична). Большинство других тетрафторборатов переходных металлов существуют только в виде сольватов воды, спиртов, эфиров или нитрилов.
• Нитрильные комплексы переходных металлов , например, [Cu(NCMe) ₄ ]BF ₄

Электрохимический цикл с использованием тетрафторбората железа/железа используется компанией Doe Run Company для замены термической плавки свинцовых сульфидных руд .

Соли имидазолия и формамидиния , ионные жидкости и предшественники стабильных карбенов , часто выделяют в виде тетрафторборатов.

• Некоординирующий анион
• Фторборная кислота