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Articulo de referencia

amoniaco borano

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El amoniaco borano (también denominado sistemáticamente amonio(trihidruro)borato ), también llamado borazano , es el compuesto químico con la fórmula H₃NBH₃ . Este sólido incoloro o blanco es el compuesto molecular más simple de boro - nitruro - hidruro . Ha despertado interés como fuente de hidrógeno combustible, pero , por lo demás , su interés es principalmente 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 → BH₃ • NH₃ + THF

También se puede sintetizar a partir de la reacción de metátesis de sales entre borohidruro de sodio y una sal de amonio : [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

(NH 4 ) 2 SO 4 + 2NaBH 4 → BH 3 •NH 3 + Na 2 SO 4 + 2H 2

El borohidruro de amonio [NH₄]⁺[BH₄]⁻ formado inicialmente es inestable y se deshidrogena en condiciones ambientales para formar amoníaco borano. Estos procesos suelen tener un mayor rendimiento y producen menos subproductos que contienen boro que los realizados con borano o sus aductos. Los disolventes más comunes utilizados para este proceso son disolventes polares apróticos como el tetrahidrofurano o el 1,4-dioxano , en los que tanto el borohidruro de sodio como la mayoría de las sales de amonio son poco solubles. [ 9 ] La presencia de agua o metanol puede mejorar la solubilidad de los reactivos y acelerar el proceso, pero la hidrólisis o metanólisis competitiva del intermedio conduce a la formación indeseable de ácido bórico o borato de trimetilo . [ 10 ]

Propiedades y estructura

La molécula adopta una estructura similar a la del etano , con el que es isoelectrónica . La distancia B−N es de 1,58(2) Å. Las distancias B−H y N−H son de 1,15 y 0,96 Å, respectivamente. Su similitud con el etano es tenue, ya que el borano de amoníaco 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 amoníaco. Los átomos de H unidos al boro son hidruros (cargados negativamente) y los unidos al nitrógeno son ácidos (cargados positivamente). [ 11 ]

Estructuras de resonancia del amoníaco-borano
Estructuras de resonancia del amoníaco-borano

La estructura del sólido indica una estrecha asociación de los centros N H y B H. La distancia H−H más corta es de 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 . [ 12 ] [ 13 ] 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 amoniaco borano
Parte de la estructura cristalina del amoniaco borano [ 12 ]

Usos

Se ha sugerido el borano de amoníaco como medio de almacenamiento de hidrógeno , por ejemplo , para cuando el gas se utiliza como combustible en vehículos de motor. Puede liberar hidrógeno al calentarse, polimerizando primero a (NH₂BH₂ ) n y luego a (NHBH) n , [ 17 ] que finalmente se descompone en nitruro de boro (BN) a temperaturas superiores a 1000 °C. [ 18 ] Es más denso en hidrógeno que el hidrógeno líquido y también puede existir a temperaturas y presiones normales. [ 19 ] 

El amoniaco borano se utiliza en síntesis orgánica como derivado estable al aire del diborano. [ 20 ] Puede emplearse como agente reductor en reacciones de hidrogenación por transferencia , a menudo en presencia de un catalizador de metal de transición . [ 21 ]

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 . [ 22 ] 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 estables con aminas más básicas. [ 23 ] También son posibles variaciones para el componente de boro, aunque los boranos primarios y secundarios son menos comunes. [ 24 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Método para producir borazano" .
  2. ↑ Umemoto, Hironobu; Miyata, Atsushi (2015). "Procesos de descomposición de diborano y borazano (complejo amoníaco-borano) en superficies de alambre caliente". Thin Solid Films . 8.ª Conferencia internacional sobre procesos CVD de 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. ↑ Hamann, Henry J.; Alawaed, Abdulkhaliq A.; Ramachandran, P. Veeraraghavan (2025). "Síntesis de borano-amoniaco y su aplicación en la reducción de ácidos carboxílicos, incluidos aminoácidos N-protegidos, catalizada por tetracloruro de titanio". Org. Synth . 102 : 19–44 . doi : 10.15227/orgsyn.102.0019 .
  9. ↑ Hamann, Henry J.; Ramachandran, P. Veeraraghavan (2026). "Desarrollos recientes en la síntesis y aplicaciones sintéticas de boranoaminas" . Chem. Comm . 62 : 1758–1779 . doi : 10.1039/D5CC06194F .
  10. ^ Ramachandran, P. Veeraraghavan; Kulkarni, Ameya S. (2017). "Preparación de borano amoniacal, segura y escalable promovida por agua". Revista Internacional de Energía del Hidrógeno . 42 (2): 1451– 1455. doi : 10.1016/j.ijhydene.2016.06.231 .
  11. ↑ Bowden, Mark E.; Gainsford, Graeme J.; Robinson, Ward T. (2007). "Estructura a temperatura ambiente del amoníaco borano". Australian Journal of Chemistry . 60 (3): 149. doi : 10.1071/ch06442 . ISSN 0004-9425 . 
  12. 1 2 Klooster, WT; Koetzle, TF; Siegbahn, PEM; Richardson, TB; Crabtree, RH (1999). "Estudio del enlace de dihidrógeno N−H···H−B, incluyendo la estructura cristalina de BH 3 NH 3 por difracción de neutrones". Journal of the American Chemical Society . 121 (27): 6337– 6343. doi : 10.1021/ja9825332 .
  13. ^ 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.
  14. ↑ Thorne, LR; Suenram, RD; Lovas, FJ (1983). "Espectro de microondas, barrera torsional y estructura de BH 3 NH 3 ". J. Chem. Phys. 78 (1): 167– 171. Bibcode : 1983JChPh..78..167T . doi : 10.1063/1.444528 .
  15. ^ 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. Bibcode : 1987JMoSp.123..286S . doi : 10.1016/0022-2852(87)90279-7 .
  16. ↑ Kawashima, Yoshiyuki (1987). "Detección de HBNH mediante espectroscopia láser de diodo infrarrojo". J. Chem. Phys. 87 (11): 6331– 6333. Bibcode : 1987JChPh..87.6331K . doi : 10.1063/1.453462 .
  17. ↑ Gutowski, M.; Autrey, T. (2006). "Características: El hidrógeno se sube a bordo" . Chemistry World . 3 (3).
  18. ↑ Frueh, S.; Kellett, R.; Mallery, C.; Molter; T.; Willis, WS; King'ondu, C.; Suib, SL (2011). "Descomposición pirolítica del amoniaco borano a nitruro de boro". Química inorgánica . 50 (3): 783– 792. doi : 10.1021/ic101020k . PMID 21182274 . 
  19. ↑ 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 . 
  20. ↑ 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.
  21. ↑ Zhao, Wenfeng; Li, Hu; Zhang, Heng; Yang, Song; Riisager, Anders (agosto de 2023). "Procesos de transferencia de hidrógeno habilitados por borano de amoníaco: Perspectivas sobre estrategias y mecanismos catalíticos" . Green Energy & Environment . 8 (4): 948– 971. Bibcode : 2023GrEE....8..948Z . doi : 10.1016/j.gee.2022.03.011 .
  22. ↑ Burg, Anton B.; Schlesinger, HI (1937). "Hidruros de boro. VII. Evidencia de la existencia transitoria de borino (BH 3 ): carbonilo de borino y trimetilamina de borino" . J. Am. Chem. Soc . 59 (5): 780– 787. doi : 10.1021/ja01284a002 .
  23. ↑ Hutchins, Robert O.; Learn, Keith; Nazer, Behrooz; Pytlewski, David; Pelter, Andrew (1984). "Amineboranos como agentes reductores e hidroborantes selectivos. Una revisión". Organic Preparations and Procedures International . 16 (5): 335– 372. doi : 10.1080/00304948409457891 .
  24. ↑ Staubitz, Anne; Robertson, Alasdair PM; Manners, Ian (2010). "Amoniaco-borano y compuestos relacionados como fuentes de dihidrógeno". Chemical Reviews . 110 (7): 4079– 4124. doi : 10.1021/cr100088b . PMID 20672860 .