Boroxina

_La boroxina ( B₃H₃O₃ ) es un compuesto heterocíclico de seis miembros formado por átomos de oxígeno y boro monohidrogenados alternados . Los derivados de la boroxina ( anhídridos borónicos) , como la trimetilboroxina y la trifenilboroxina, también forman parte de una clase más amplia de compuestos denominados boroxinas. [ _{1 ]} ^{Estos compuestos son} sólidos que generalmente se encuentran en equilibrio con sus respectivos ácidos borónicos a temperatura ambiente. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Además de su uso en estudios teóricos, la boroxina se emplea principalmente en la producción de óptica. ^{[ 4 ]}

Los compuestos de boro de tres coordenadas suelen presentar una geometría trigonal plana, por lo que el anillo de boroxina también está fijado en una geometría plana. ^{[ 2 ] [ 5 ]} Estos compuestos son isoelectrónicos al benceno . Con el orbital p vacío en los átomos de boro, pueden poseer cierto carácter aromático. ^{[ 2 ] [ 6 ]} Los enlaces simples de boro en los compuestos de boroxina son mayoritariamente de carácter s. ^{[ 5 ]} La boroxina sustituida con etilo tiene longitudes de enlace BO de 1,384 Å y longitudes de enlace BC de 1,565 Å. ^{[ 6 ]} La boroxina sustituida con fenilo tiene longitudes de enlace similares de 1,386 Å y 1,546 Å respectivamente, lo que muestra que el sustituyente tiene poco efecto en el tamaño del anillo de boroxina. ^{[ 6 ]}

Las sustituciones en un anillo de boroxina determinan su estructura cristalina. Las boroxinas sustituidas con alquilo tienen la estructura cristalina más simple. Estas moléculas se apilan unas sobre otras, alineando un átomo de oxígeno de una molécula con un átomo de boro de otra, dejando cada átomo de boro entre otros dos átomos de oxígeno. Esto forma un tubo a partir de los anillos de boroxina individuales. La distancia intermolecular BO de la boroxina sustituida con etilo es de 3,462 Å, que es mucho mayor que la distancia de enlace BO de 1,384 Å. La estructura cristalina de la boroxina sustituida con fenilo es más compleja. La interacción entre los orbitales p vacíos en los átomos de boro y los electrones π en los sustituyentes aromáticos fenilo da lugar a una estructura cristalina diferente. El anillo de boroxina de una molécula se apila entre dos anillos fenilo de otras moléculas. Esta disposición permite que los sustituyentes fenilo donen densidad electrónica π a los orbitales p vacíos del boro. ^{[ 6 ]}

El boroxino original ( ciclo- (HBO) _₃ ) se prepara en pequeñas cantidades como gas a baja presión mediante la reacción a alta temperatura de agua y boro elemental o la reacción de varios _boranos (B₂H₆ o B₅H₉ ₎ con O₂ _. Es termodinámicamente inestable _con respecto a la desproporción a diborano y óxido de boro. _[ ^{7 ] Se} han publicado algunos estudios de reactividad y un espectro IR, pero por lo demás no está bien caracterizado. ^{[ 8 ]}

Como se descubrió en la década de 1930, las boroxinas sustituidas ( ciclo- (RBO) _₃ , R = alquilo o arilo) generalmente se producen a partir de sus ácidos borónicos correspondientes por deshidratación. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Esta deshidratación puede realizarse mediante un agente desecante o calentando al vacío. ^{[ 2 ]}

La trimetilboroxina se puede sintetizar haciendo reaccionar monóxido de carbono con diborano (B₂H₆ ₎ y borohidruro de litio ₍ LiBH₄ ₎ como catalizador (o reacción de borano-tetrahidrofurano o borano-(dimetilsulfuro) en presencia de borohidruro de sodio ): ^{[ 5 ] [ 9 ]}

${\displaystyle 3\ {\ce {CO}}+{\frac {3}{2}}\ {\ce {B2H6}}{\ce {->[{\ce {LiBH4 (catalizador)}}] (H3C BO)3}}}$

La trimetilboroxina se utiliza en la metilación de varios haluros de arilo mediante reacciones de acoplamiento de Suzuki-Miyaura catalizadas por paladio : ^{[ 10 ]}

${\displaystyle {\ce {{\overset {(X = Br, I)}{C6H5X}}+ (CH3BO)3 ->[{\ce {K2CO3, Pd(PPh3)4}}][{\ce {dioxano}}] C6H5CH3}}}$

Otra forma de la reacción de acoplamiento de Suzuki-Miyaura muestra selectividad hacia los cloruros de arilo: ^{[ 11 ]}

También se han examinado las boroxinas como precursoras del oxoborano monomérico , HB≡O. ^{[ 3 ]} Este compuesto se convierte rápidamente de nuevo en la boroxina cíclica, incluso a bajas temperaturas. ^{[ 3 ]}