Боразин

редактировать
Боразин
Borazine-sizes-2D.svg
Borazine-elpot-3D-vdW.png Borazine-3D-vdW. png
Имена
Предпочтительное название IUPAC 1, 3,5,2,4,6-Триазатриборинан (только предварительно выбран)
Другие названия Циклотриборазанборазол
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.169.303 Измените это на Wikidata
PubChem CID
UNII
Панель управления CompTox (EPA )
InChI
УЛЫБКИ
Свойства
Химические формула B3H6N3
Молярная масса 80,50 г / моль
Внешний видБесцветная жидкость
Плотность 0,81 г / см
Температура плавления -58 ° C (-72 ° F; 215 K)
Температура кипения 53 ° C (127 ° F; 326 K) (55 ° C при 105 Па)
Магнитная восприимчивость (χ)-49,6 · 10 см / моль
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)NFPA 704 четырехцветный алмаз 2 2 1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☑ Y (что такое ?)
Ссылки в информационном окне

Боразин, также известный как боразол, является полярным неорганическое соединение с химической формулой B3H6N3. В этом циклическом соединении три звена BH и три звена NH чередуются. Соединение изоэлектронно и изоструктурно с бензолом. По этой причине боразин иногда называют «неорганическим бензолом». Как и бензол, боразин представляет собой бесцветную жидкость.

Содержание

  • 1 Синтез
  • 2 Свойства
    • 2.1 Структура
    • 2.2 Ароматичность
      • 2.2.1 Орбитали естественных связей (NBO)
      • 2.2.2 Функция локализации электрона (ELF)
    • 2.3 Реакционная способность
  • 3 Родственные соединения
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Дополнительная литература
  • 7 Внешние ссылки

Синтез

О соединении сообщили в 1926 году химики Альфред Сток и Эрих Поланд при реакции диборана с аммиаком.

Боразин синтезируется из диборана. и аммиак в соотношении 1: 2 при 250–300 ° C с конверсией 50%.

3 B 2H6+ 6 NH 3 → 2 B 3H6N3+ 12 H 2

Альтернативный более эффективный путь начинается с боргидрида лития и аммония хлорид :

3 LiBH 4 + 3 NH 4 Cl → B 3H6N3+ 3 LiCl + 9 H 2

В двухстадийном процессе до боразина Трихлорид бора сначала превращается в трихлорборазин:

3 BCl 3 + 3 NH 4 Cl → Cl 3B3H3N3+ 9 HCl

Связи B-Cl впоследствии превращаются в связи BH:

2 Cl 3B3H3N3+ 6 NaBH 4 → 2 B 3H6N3+ 3 B 2H6+ 6 NaCl

Свойства

Боразин - бесцветная жидкость с ароматным запахом. В воде он гидролизует до борной кислоты, аммиака и водорода. Боразин с стандартным изменением энтальпии образования ΔHf, составляющим -531 кДж / моль, термически очень стабилен.

Структура

Боразин изоэлектронен с бензолом и имеет аналогичную связность, поэтому его иногда называют «неорганическим бензолом». Это сравнение не является строго достоверным из-за разницы в электроотрицательности между бором и азотом. Рентгеноструктурные структурные определения показывают, что все длины связей в боразиновом кольце эквивалентны при 1,429 Å, что характерно для бензола. Однако кольцо из боразина не образует идеального шестиугольника. Валентный угол составляет 117,1 ° у атомов бора и 122,9 ° у атомов азота, что придает молекуле отчетливую симметрию.

электроотрицательность бора (2,04 по шкале Полинга ) по сравнению с азотом (3,04), а также дефицит электронов на атом бора и неподеленная пара у азота благоприятствуют альтернативным структурам мезомера для боразина.

Borazin Mesomers.png

Бор ведет себя как кислота Льюиса, а азот ведет себя как основание Льюиса.

Ароматичность

Из-за его сходства с бензолом был проведен ряд расчетов и экспериментальный анализ ароматичности боразина. Число пи-электронов в боразине подчиняется правилу 4n + 2, а длины связей B-N равны, что предполагает, что соединение может быть ароматическим. Разница в электроотрицательности между бором и азотом, однако, создает неравное распределение заряда, что приводит к связям с более сильным ионным характером, и, таким образом, ожидается, что он будет иметь более слабую делокализацию электронов, чем полностью углеродный аналог.

Natural Bond Orbitals (NBO)

Natural Bond Orbital (NBO) анализ показывает слабую ароматичность боразина. В модели NBO связи B-N в кольце немного смещены от ядерных осей, а B и N имеют большие различия в заряде. (NCS) анализ предоставляет некоторые дополнительные доказательства ароматичности, основанные на вкладе π-связи B-N в магнитное экранирование. Расчеты, основанные на орбиталях NBO, показывают, что эта π-связь допускает слабый кольцевой ток, который несколько противодействует магнитному полю, моделируемому в центре боразинового кольца. Небольшой кольцевой ток предполагает некоторую делокализацию.

Функция локализации электронов (ELF)

Топологический анализ связывания в боразине с помощью функции локализации электронов (ELF) показывает, что боразин может быть описан как π ароматическое соединение. Однако связь в боразине менее делокализована, чем в бензоле, из-за разницы в значениях бифуркации электронных бассейнов. Большие значения бифуркации указывают на лучшую делокализацию электронов, и утверждается, что, когда это значение бифуркации больше, чем 0,70, делокализации достаточно для обозначения соединения ароматического соединения. Для бензола это значение составляет 0,91, но π-система боразина разветвляется при значении ELF 0,682. Это вызвано разницей в электроотрицательности между B и N, которая вызывает более слабое взаимодействие связей, чем взаимодействие C-C в бензоле, что приводит к повышенной локализации электронов на звеньях B-H и N-H. Значение бифуркации немного ниже предела 0,70, что предполагает умеренную ароматичность.

Реакционная способность

Хотя боразин часто сравнивают с бензолом, он намного более активен. С хлористым водородом он образует аддукт, тогда как бензол не реагирует с HCl.

Полиборазилен
B3N3H6+ 3 HCl → B 3N3H9Cl3
Реакция присоединения боразина к хлористому водороду
B3N3H9Cl3+ NaBH 4 → (BH 4N)3
Восстановление с помощью боргидрида натрия

Реакция присоединения с бромом не требует катализатора. Боразины подвергаются нуклеофильной атаке бором и электрофильной атаке при азоте. Нагревание боразина при 70 ° C вытесняет водород с образованием боразинил полимера или полиборазилена, в котором мономерные звенья парафином связаны новыми связями бор-азот. Нитрид бора может быть получен нагреванием полиборазилена до 1000 ° C.Боразины также являются исходными материалами для других потенциальных керамик, таких как карбонитриды бора. Боразин также может быть использован в качестве прекурсора для выращивания гаксагонального нитрида бора (h-BN) тонкие пленки и отдельные слои на каталитических поверхностях, таких как медь, платина, никель, железо и многие другие, с помощью химического осаждения из паровой фазы (CVD).

Путь синтеза карбонитридов бора, первая стадия - реакция гидроборирования до олигомерного предшественника, за которой следует вторая стадия: пиролиз

Предложен полиборазилен d в качестве переработанной среды для хранения водорода для водородных топливных элементов транспортных средств, с использованием процесса «одного котла» для разложения и восстановления для воссоздания борана аммиака.

Среди прочего Соединения типа BN, смешанные с амино-нитрозамещенными боразинами, будут превосходить взрывчатые вещества на основе углерода, такие как CL-20.

Родственные соединения

(C. 2H. 2B. 2N. 2) представляют собой шестичленное ароматическое кольцо с двумя атомами углерода, двумя атомами азота, и два атома бора в противоположных парах.

1,2-дигидро-1,2-азаборин (C. 4BNH. 6) представляет собой шестичленное кольцо с четырьмя атомами углерода, одним атомом азота и одним атомом бора.

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

СМИ, связанные с боразином на Wikimedia Commons

Последняя правка сделана 2021-05-13 14:49:29
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте