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borano de amoníaco

El borano de amoníaco (también llamado sistemáticamente trihidroborato de amonio [ cita requerida ] ), también llamado borazano , es el compuesto químico con la fórmula H 3 NBH 3 . El sólido incoloro o blanco es el compuesto molecular de hidruro de boro - nitrógeno más simple . Ha atraído la atención como fuente de combustible de hidrógeno , pero por lo demás es principalmente de interés académico.

Síntesis

La reacción del diborano con amoníaco da principalmente la sal diamoniato [H 2 B (NH 3 ) 2 ] + [BH 4 ] - (tetrahidroborato de diamoniodihidroboronio). El borano amoniacal es el producto principal cuando se emplea un aducto de borano en lugar de diborano: [5]

BH 3 ( THF ) + NH 3 → BH 3 NH 3 + THF

También se puede sintetizar a partir de borohidruro de sodio . [6] [7] [8]

Propiedades y estructura

La molécula adopta una estructura similar a la del etano , con lo que es isoelectrónica . La distancia B−N es 1,58(2) Å. Las distancias B-H y N-H son 1,15 y 0,96 Å, respectivamente. Su similitud con el etano es tenue ya que el borano amoniacal es un sólido y el etano es un gas: sus puntos de fusión difieren en 284 °C. Esta diferencia es consistente con la naturaleza altamente polar del borano amoniacal. Los átomos de H unidos al boro son hidrídicos (cargados negativamente) y los unidos al nitrógeno son ácidos (cargados positivamente). [9]

Estructuras de resonancia de amoníaco-borano.
Estructuras de resonancia de amoníaco-borano.

La estructura del sólido indica una estrecha asociación de los centros NH y B H. La distancia H-H más cercana es 1,990 Å, que se puede comparar con la distancia de enlace H-H de 0,74 Å. Esta interacción se llama enlace de dihidrógeno . [10] [11] El análisis cristalográfico original de este compuesto revirtió las asignaciones de B y N. Se llegó a la estructura actualizada con datos mejorados utilizando la técnica de difracción de neutrones que permitió localizar los átomos de hidrógeno con mayor precisión.

Parte de la estructura cristalina del borano amoniacal[10]
Parte de la estructura cristalina del borano amoniacal [10]

Usos

Se ha sugerido el borano amoniacal como medio de almacenamiento de hidrógeno , por ejemplo, cuando el gas se utiliza como combustible para vehículos de motor. Se puede hacer que libere hidrógeno al calentarlo, polimerizándose primero a (NH 2 BH 2 ) n , luego a (NHBH) n , [15] que finalmente se descompone en nitruro de boro (BN) a temperaturas superiores a 1000 °C. [16] Es más denso en hidrógeno que el hidrógeno líquido y también puede existir a temperaturas y presiones normales. [17]

El borano de amoníaco encuentra algún uso en la síntesis orgánica como un derivado del diborano estable al aire. [18] Puede usarse como agente reductor en reacciones de hidrogenación por transferencia , a menudo en presencia de un catalizador de metal de transición . [19]

Amina-boranos análogos

Se han preparado muchos análogos a partir de aminas primarias, secundarias e incluso terciarias :

El primer aducto de amina del borano se derivó de la trimetilamina . El complejo de borano terc-butilamina se prepara mediante la reacción de borohidruro de sodio con cloruro de t-butilamonio. Generalmente los aductos son más robustos con aminas más básicas. También son posibles variaciones para el componente de boro, aunque los boranos primarios y secundarios son menos comunes. [8]

Ver también

Referencias

  1. ^ https://patents.google.com/patent/WO2015177483A1/en
  2. ^ Umemoto, Hironobu; Miyata, Atsushi (2015). "Procesos de descomposición de diborano y borazano (complejo amoniaco-borano) sobre superficies de alambres calientes". Películas sólidas delgadas . Octava conferencia internacional sobre procesos CVD de hilo caliente (Cat-CVD) (HWCVD 8). 595 : 231–234. Código Bib : 2015TSF...595..231U. doi :10.1016/j.tsf.2015.04.084. hdl : 10297/10128 .
  3. ^ https://www.sigmaaldrich.com/GB/en/search/borazane?focus=products&page=1&perpage=30&sort=relevance&term=borazane&type=product
  4. ^ https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Ammonia-borane
  5. ^ Orilla, SG; Boddeker, KW (1964). "Síntesis a gran escala de H 2 B (NH 3 ) 2 + BH 4 - y H 3 NBH 3 ". Química Inorgánica . 3 (6): 914–915. doi :10.1021/ic50016a038.
  6. ^ Hu, MG; Van Paasschen, JM; Geanangel, RA (enero de 1977). "Nuevos enfoques sintéticos del amoniaco-borano y sus derivados deuterados". Revista de Química Inorgánica y Nuclear . 39 (12): 2147–2150. doi :10.1016/0022-1902(77)80383-7.
  7. ^ Ramachandran, P. Veeraraghavan; Mistry, Hitesh; Kulkarni, Ameya S.; Gagare, Pravin D. (2014). "Síntesis a gran escala de amoníaco borano mediada por amoníaco". Dalton Trans . 43 (44): 16580–16583. doi :10.1039/C4DT02467B. PMID  25274135.
  8. ^ ab Staubitz, Anne; Robertson, Alasdair PM; Modales, Ian (2010). "Amoníaco-borano y compuestos relacionados como fuentes de dihidrógeno". Reseñas químicas . 110 (7): 4079–4124. doi :10.1021/cr100088b. PMID  20672860.
  9. ^ Bowden, Mark E.; Gainsford, Graeme J.; Robinson, Ward T. (2007). "Estructura a temperatura ambiente del amoníaco borano". Revista Australiana de Química . 60 (3): 149. doi : 10.1071/ch06442. ISSN  0004-9425.
  10. ^ ab Klooster, PESO; Koetzle, TF; Siegbahn, PEM; Richardson, tuberculosis; Crabtree, RH (1999). "Estudio del enlace de dihidrógeno N-H···H-B incluida la estructura cristalina de BH 3 NH 3 mediante difracción de neutrones". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 121 (27): 6337–6343. doi :10.1021/ja9825332.
  11. ^ Boese, R.; Niederprüm, N.; Bläser, D. (1992). Maksic, ZB; Eckert-Masic, M. (eds.). Moléculas en Ciencias Naturales y Medicina . Chichester, Inglaterra: Ellis Horwood. ISBN 978-0135615980.
  12. ^ Thorne, LR; Suenram, RD; Lovas, FJ (1983). "Espectro de microondas, barrera torsional y estructura del BH 3 NH 3 ". J. química. Física. 78 (1): 167-171. Código bibliográfico : 1983JChPh..78..167T. doi : 10.1063/1.444528.
  13. ^ Sugie, Masaaki; Takeo, Harutoshi; Matsumura, Chi (1987). "Espectro de microondas y estructura molecular del aminoborano, BH 2 NH 2 ". J. Mol. Espectrosc. 123 (2): 286–292. Código bibliográfico : 1987JMoSp.123..286S. doi :10.1016/0022-2852(87)90279-7.
  14. ^ Kawashima, Yoshiyuki (1987). "Detección de HBNH mediante espectroscopia láser de diodo infrarrojo". J. química. Física. 87 (11): 6331–6333. Código bibliográfico : 1987JChPh..87.6331K. doi : 10.1063/1.453462.
  15. ^ Gutowski, M.; Autrey, T. (2006). "Características: el hidrógeno se incorpora". Mundo de la Química . 3 (3).
  16. ^ Frueh, S.; Kellett, R.; Mallery, C.; Moler; T.; Willis, WS; King'ondu, C.; Suib, SL (2011). "Descomposición pirolítica de amoniaco borano en nitruro de boro". Química Inorgánica . 50 (3): 783–792. doi :10.1021/ic101020k. PMID  21182274.
  17. ^ Stephens, FH; Pons, V.; Panadero, RT (2007). "Amoníaco-borano: ¿la fuente de hidrógeno por excelencia ?". Transacciones Dalton . 2007 (25): 2613–2626. doi :10.1039/b703053c. PMID  17576485.
  18. ^ Andrews, Glenn C.; Neelamkavil, Santhosh F. (2008). "Borano-amoníaco". En Paquette, Leo A. (ed.). Enciclopedia de Reactivos para Síntesis Orgánica . Nueva York : John Wiley & Sons . doi : 10.1002/047084289X.rb238.pub2. ISBN 978-0471936237.
  19. ^ Zhao, Wenfeng; Li, Hu; Zhang, Heng; Yang, canción; Riisager, Anders (agosto de 2023). "Procesos de transferencia de hidrógeno habilitados por amoníaco borano: conocimientos sobre estrategias y mecanismos catalíticos". Energía verde y medio ambiente . 8 (4): 948–971. Código Bib : 2023GrEE....8..948Z. doi : 10.1016/j.gee.2022.03.011 .