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Borano de amoniaco

El borano de amonio (también denominado 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 de boro - nitrógeno - hidruro molecular 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]

BH3 ( THF ) + NH3 → BH3NH3 + 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 el 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 de amoniaco 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 de amoniaco. Los átomos de H unidos al boro son hidródicos (cargados negativamente) y los unidos al nitrógeno son ácidos (cargados positivamente). [9]

Estructuras de resonancia del amoniaco-borano
Estructuras de resonancia del amoniaco-borano

La estructura del sólido indica una asociación cercana de los centros N H 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 denomina enlace de dihidrógeno . [10] [11] El análisis cristalográfico original de este compuesto invirtió las asignaciones de B y N. La estructura actualizada se obtuvo 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 de amoniaco[10]
Parte de la estructura cristalina del borano de amoniaco [10]

Usos

Se ha sugerido que el borano de amoniaco es un 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, polimerizando 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 amoniaco encuentra algún uso en la síntesis orgánica como un derivado estable al aire del diborano. [18] Se puede utilizar como agente reductor en reacciones de hidrogenación por transferencia , a menudo en presencia de un catalizador de metal de transición . [19]

Boranos de amina 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-tert-butilamina se prepara mediante la reacción de borohidruro de sodio con cloruro de t-butilamonio. En general, 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]

Véase también

Referencias

  1. ^ "Método para producir borazano".
  2. ^ Umemoto, Hironobu; Miyata, Atsushi (2015). "Procesos de descomposición de diborano y borazano (complejo amoniaco-borano) en superficies de alambre caliente". Thin Solid Films . 8.ª Conferencia internacional sobre procesos de CVD por alambre caliente (Cat-CVD) (HWCVD 8). 595 : 231–234. Bibcode :2015TSF...595..231U. doi :10.1016/j.tsf.2015.04.084. hdl : 10297/10128 .
  3. ^ "Resultados para Borazane". sigmaaldrich.com . Consultado el 6 de septiembre de 2024 .
  4. ^ "Borano de amoniaco".
  5. ^ Shore, 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; Manners, Ian (2010). "Amoníaco-borano y compuestos relacionados como fuentes de dihidrógeno". Chemical Reviews . 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 borano de amoniaco". Revista australiana de química . 60 (3): 149. doi :10.1071/ch06442. ISSN  0004-9425.
  10. ^ ab Klooster, WT; Koetzle, TF; Siegbahn, PEM; Richardson, TB; Crabtree, RH (1999). "Estudio del enlace dihidrógeno N−H···H−B incluyendo la estructura cristalina de BH3NH3 por difracción de neutrones ". Journal of the American Chemical Society . 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 de torsión y estructura de BH3NH3 " . J. Chem . Phys. 78 (1): 167–171. Bibcode :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 de láser de diodo infrarrojo". J. Chem. Phys. 87 (11): 6331–6333. Bibcode :1987JChPh..87.6331K. doi :10.1063/1.453462.
  15. ^ Gutowski, M.; Autrey, T. (2006). "Características: El hidrógeno se incorpora". Chemistry World . 3 (3).
  16. ^ Frueh, S.; Kellett, R.; Mallery, C.; Molter; T.; Willis, WS; King'ondu, C.; Suib, SL (2011). "Descomposición pirolítica de borano de amoniaco a nitruro de boro". Química inorgánica . 50 (3): 783–792. doi :10.1021/ic101020k. PMID  21182274.
  17. ^ Stephens, FH; Pons, V.; Baker, RT (2007). "Amoniaco-borano: ¿la fuente de hidrógeno por excelencia ?". Dalton Transactions . 2007 (25): 2613–2626. doi :10.1039/b703053c. PMID  17576485.
  18. ^ Andrews, Glenn C.; Neelamkavil, Santhosh F. (2008). "Borano–amoniaco". 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, Song; Riisager, Anders (agosto de 2023). "Procesos de transferencia de hidrógeno habilitados por borano de amoniaco: perspectivas sobre estrategias y mecanismos catalíticos". Energía verde y medio ambiente . 8 (4): 948–971. Código Bibliográfico :2023GrEE....8..948Z. doi : 10.1016/j.gee.2022.03.011 .