Tetrafluoroborato

El tetrafluoroborato es el anión BF₄⁻ . Esta especie tetraédrica es isoelectrónica con el tetrafluoroberilato ( BeF₂⁻ ), el tetrafluorometano ( CF₄ ) y el tetrafluoroamonio ( _NF₄⁺ ), y es isoelectrónica de valencia con muchas especies estables e importantes, incluido el anión perclorato, ClO₄⁻ , que se utiliza de forma similar en el laboratorio. Se origina por la reacción de sales de fluoruro con el ácido de Lewis BF₃ , por el tratamiento del ácido _{tetrafluorobórico} con una base o por el tratamiento del ácido bórico con ácido fluorhídrico .

La popularización del BF₄⁻ ha conllevado una disminución del uso del ClO₄⁻ en el laboratorio como anión débilmente coordinante. Con compuestos orgánicos, especialmente derivados de aminas, el ClO₄⁻ forma derivados potencialmente explosivos. ^{[ 1 ]} Entre las desventajas del BF₄⁻ se incluyen su ligera sensibilidad a la hidrólisis y su descomposición por pérdida de un ligando fluoruro, [ ^{2 ] mientras} que el ClO₄⁻ no presenta estos problemas. Sin embargo, las consideraciones de seguridad superan este inconveniente .

Con un peso molecular de 86,8, el BF₄⁻ es también , convenientemente, el anión débilmente coordinante más pequeño desde el punto de vista del peso equivalente, lo que a menudo lo convierte en el anión de elección para la preparación de reactivos catiónicos o catalizadores para su uso en síntesis, en ausencia de otras diferencias sustanciales en factores químicos o físicos. ^{[ 3 ]}

El anión BF₄⁻ es menos nucleofílico y básico (y , por lo tanto , menos coordinante) que los nitratos, haluros o incluso triflatos . Por lo tanto, cuando se utilizan sales de BF₄⁻ , generalmente se asume que el catión es el agente reactivo y que este anión tetraédrico es inerte. Su inercia se debe a dos factores:

1. Es simétrico, de modo que la carga negativa se distribuye por igual entre los cuatro átomos.
2. Está compuesto por átomos de flúor altamente electronegativos, que disminuyen la basicidad del anión.

Además de la naturaleza débilmente coordinante del anión, las sales de BF₄⁻ suelen ser más solubles en disolventes orgánicos (lipofílicas) que las sales de nitrato o haluro relacionadas . Los aniones relacionados son el hexafluorofosfato ( PF₆⁻ ) y el hexafluoroantimonato ( SbF₆⁻ ) , ambos aún más estables frente a la hidrólisis y otras reacciones químicas, y cuyas sales tienden a ser más ^lipofílicas . ^{[ 4} ]

Los cationes extremadamente reactivos , como los derivados de Ti, Zr, Hf y Si, de hecho abstraen fluoruro del BF₄⁻ , por lo que en tales casos no se trata de un anión "inocente" y deben emplearse aniones débilmente coordinantes (por ejemplo, ^SbF₆⁻ , BARF⁻ o [ Al ((CF₃ ₎ ₃CO ₎ ₄ _] ⁻ ^{) . Además,} en otros casos de complejos aparentemente "catiónicos", el átomo de flúor actúa de hecho como un ligando puente entre el boro y el centro catiónico. Por ejemplo, se encontró cristalográficamente que el complejo de oro [μ-(DTBM- SEGPHOS ) (Au−BF₄ ₎ ₂ _] contiene dos puentes Au−F−B . ^{[ 5 ]}

Los fluoroboratos de metales de transición y pesados ​​se producen de la misma manera que otras sales de fluoroborato; las sales metálicas correspondientes se añaden a los ácidos bórico e fluorhídrico que han reaccionado. Los fluoroboratos de estaño , plomo , cobre y níquel se preparan mediante la electrólisis de estos metales en una solución que _contiene HBF₄ .

A pesar de la baja reactividad del anión tetrafluoroborato en general, el BF₄⁻ actúa como fuente de flúor para proporcionar un equivalente de fluoruro. [ ^{6 ] La} reacción de Balz-Schiemann para la síntesis de fluoruros de arilo es el ejemplo más conocido de dicha reacción. ^{[ 7 ]} _{Se ha informado que los} aductos de éter y halopiridina del HBF₄ son reactivos eficaces para la hidrofluoración de alquinos. ^{[ 8 ]}

El tetrafluoroborato de potasio se obtiene tratando el carbonato de potasio con ácido bórico y ácido fluorhídrico.

B(OH) ₃ + 4 HF → HBF ₄ + 3 H ₂ O

2 HBF ₄ + K ₂ CO ₃ → 2 KBF ₄ + H ₂ CO ₃

Los fluoroboratos de metales alcalinos e iones amonio cristalizan como hidratos solubles en agua, con la excepción del potasio , el rubidio y el cesio .

El fluoroborato se utiliza a menudo para aislar cationes altamente electrófilos. Algunos ejemplos son:

• Protón solvatado ( H ⁺ (solv.), ácido fluorobórico ), incluyendo H ⁺ · (H ₂ O) _n (" hidronio "), H ⁺ · (Et ₂ O) _n .
• Compuestos de diazonio ( ArN + 2 ).
• Los reactivos de Meerwein, como el OEt + 3 , son los agentes alquilantes comerciales más potentes.
• El tetrafluoroborato de nitrosonio ( NOBF4 ₎ es un agente oxidante de un electrón y reactivo de nitrosilación .
• Tetrafluoroborato de nitronio ₍ NO₂BF₄ ) _, un reactivo de nitración .
• Ferrocenio , Fe(C ₅ H ₅ ) + 2 , y otros metalocenos catiónicos.
• [ Ni(CH ₃ CH ₂ OH) ₆ ](BF ₄ ) ₂ . ^{[ 9 ]}
• Selectfluor , un agente de fluoración, y otras fuentes de flúor electrófilo N−F .
• Especies de bromonio y yodonio, incluyendo py ₂ X ⁺ (X = Br; X = I: reactivo de Barluenga ) y Ar ₂ I ⁺ ( sales de diariliodonio ).
• El tetrafluoroborato de plata y el tetrafluoroborato de talio ^{[ 10 ]} son ​​agentes convenientes para la extracción de haluros (aunque la sal de talio es altamente tóxica). La mayoría de los demás tetrafluoroboratos de metales de transición solo existen como solvatos de agua, alcoholes, éteres o nitrilos.
• Complejos de nitrilo de metales de transición , por ejemplo [ Cu(NCMe) ₄ ]BF ₄ .

La empresa Doe Run Company está utilizando un ciclo electroquímico que emplea tetrafluoroborato ferroso/férrico para sustituir la fundición térmica de minerales de sulfuro de plomo .

Las sales de imidazolio y formamidinio , los líquidos iónicos y los precursores de carbenos estables , se aíslan a menudo como tetrafluoroboratos.

• Anión no coordinante
• ácido fluorobórico