테트라할로디보란

테트라할로디보란의 구조

테트라할로디보란(Tetrahalodiborane)은 ${\ce {B2X4}}$ 이 ${\ce {B2X4}}$ 디보론 화합물의 한 종류입니다. ${\ce {B2X4}}$ (X = F, Cl, Br $,$ I $)$ 이 화합물들은 1920년대에 ^[1]처음 발견되었지만, 20세기 중반에 약간의 관심이 있은 후, 연구에서 대부분 무시되었습니다.다른 디보론 화합물에 비해 테트라할로디보란은 상당히 불안정하고 역사적으로 준비하기가 어려웠습니다. 따라서 합성 화학에서의 그들의 사용은 대부분 탐구되지 않았고, 테트라할로디보란에 대한 연구는 그들의 ^[2]반응성에 대한 근본적인 관심에서 비롯되었습니다.최근, 반도체 ^[3]장치에 사용하기 위한 B ${\ce {B+}}$ + {\ $displaystyle {\ce$ { $+}}$ 의 실리콘 도핑을 촉진하기 위한 시약으로서 테트라할로디보란, 특히 사불화디보론에 대한 관심이 다시 높아지고 있습니다.

구조.

가장 안정적인 테트라할로디보란 컨포머를 위한 기하학적 구조

테트라할로디보란의 수직 및 평면 기하학적 구조는 일반적으로 에너지가 매우 가깝기 때문에 이 두 구조 사이의 에너지 차이는 이 분자 기하학에서 가장 많이 조사된 측면입니다.밝혀진 바에 따르면, 그 차이는 화합물 내 할로겐화물의 정체성에 따라 달라집니다. $displaystyle{B2F4}}$ 는 ${\ce {B2F4}}$ 고체와 기체 위상 모두에서 평면 기하학( ${$ 대칭 $D_{2h}$ )을 채택합니다.그러나 회전 장벽은 작습니다(0.42 kcal/mo)l.^[4]^[5] ${\ce {B2Cl4}}$ ${\ce {B2Cl4}}$ ${{ce$ { $B2Cl4$ 는 결정화될 때 평면 기하학을 채택하지만 기체 ^[4]^[5]단계에서 수직 $(D2d_{$ 2d $D_{2d}$ } 대칭)을 ${\ce {B2Cl4}}$ 합니다.두 컨포머의 상대적 안정성 계산에 따르면 $({$ D_ ${2d$ }}) $D_{2d}$ 에너지는 ~2kcal/mol 더 낮습니다. 고체의 평면 기하학은 패킹 ^[5]효과 때문인 것으로 생각됩니다.이러한 추세를 계속하여 계산 모델링 및 실험 결과는 $디스플레이$ 스타일 ${\ce$ { $B2Br4})$ 와 ${\ce {B2I4}}$ B2I4 $(디스플레이$ 스타일 {\ $ce {B2$ })에 ${\ce {B2Br4}}$ 일치합니다. $I4}}$ 은 ${\ce {B2I4}}$ (는) $D_{2d}$ $D_{2d}$ d ${$ ^[4]^[6] $displaystyle D_{2d}$ 기하학을 $D_{2d}$ 선호합니다.

합성

1925년 Stock et al $.$ 에 의해 테트라할로디보란의 첫 합성이 보고되었는데, ${\ce {BCl3}}$ 서 저자들은 액체 $3$ 에 담근 ${\ce {BCl3}}$ 아연 전극 사이에 전류를 흘려 ${\ce {BCl3}}$ ${\ce {B2Cl4}}$ $3$ 을 $B2Cl 4$ 를 ${\ce {B2Cl4}}$ ${\ce {B2Cl4}}$ 했습니다 ${\ce {BCl3}}$ ^[1]이후의 연구는 $기체와$ ^[7]전극을 사용하여 $B2Cl4의$ $합성$ 을 탐구했습니다 $.$ $B2Cl4$ 의 ${\ce {B2Cl4}}$ ${\ce {B2Cl4}}$ 특징은 $0$ °^[8]C 이상의 온도에서 분해되는 무색의 발열성 액체라고 $보고되었습니다.$ ${\ce {B2F4}}$ 는 1958년 핀치와 ${\ce {B2Cl4}}$ 가 ${\ce {B2Cl4}}$ $B2Cl4를$ 삼불화 안티몬과 $합성하여 B2F4$ 를 ${\ce {B2F4}}$ 하는 데 성공했다고 $보고$ 할 때까지 ${\ce {B2F4}}$ $합성$ 되지 않았습니다 ${\ce {B2F4}}$ ^[9] ${\ce {B2Cl4}}$ $displaystyle {B2Cl4$ 와 ${\ce {B2Cl4}}$ ${\ce {B2F4}}$ $displaystyle {B2Cl4})$ 는 ${\ce {B2F4}}$ 상온에서 ^[9]안정적입니다. ${\ce {B2Br4}}$ 무거운 테트라할로디보란 ${\ce {B2I4}}$ $디스플레이$ 스타일 ${B2Br4}})$ 와 $B2I4($ 디스플레이 $스타일$ {B2}) $I4$ 1949년 ^[10]슐레진저 외 연구진과 슘브가 처음으로 출판했습니다. ${\ce {B2Br4}}$ ${\ce {B2Br4}}$ 4 ${\ce {B2Br4}}$ { $displaystyle$ ${\ce {B2Cl4}}$ { $B2Br4}$ 은 ${\ce {B2Br4}}$ (는) ${\ce {B2Cl4}}$ ${\ce {B2Cl4}}$ 4 ${\ce$ ${\ce {B2Br4}}$ { $B2Cl4}$ 및 ${\ce {B2Cl4}}$ ${\ce {BBr3}}$ 3 {\ $ce {BBr3}$ 을 ${\ce {BBr3}}$ ^[10]를) 반응하여 처음 액세스했습니다. ${\ce {B2I4}}$ ${\ce {B2I4}}$ 4 ${\ce$ { $B2$ $I4}$ 은 ${\ce {B2I4}}$ (는) 무전극 무선 주파수 방전을 사용하여 ${\ce {BI3}}$ 3 $스타일$ {\ce { ${\ce {B2Br4}}$ }}을 ${\ce {BI3}}$ ^[10]를 $)$ 감소시키기 위해 처음 합성되었습니다. ${\ce {B2Br4}}$ Br 4 $디스플레이 스타일 {B2B4})$ 는 ${\ce {B2Br4}}$ -40°C 미만의 온도에서 안정적인 ${\ce {B2I4}}$ , ${\ce {B2I4}}$ $I4$ 디스플레이 $스타일 {\$ ce { $B2$ }) $I4}}}$ 은 ${\ce {B2I4}}$ (는) 0°C 이하에서 안정합니다. $(디스플레이$ $I4}}$ 은 ${\ce {B2I4}}$ (^[11]는) 빛에 노출되면 열화되기도 합니다. ${\ce {B2I4}}$ 의 ${\ce {B2I4}}$ 를 $보여줍니다$ $I4}}$ 은 ${\ce {B2I4}}$ (는) 높은 온도에서 $displaystyle$ {\ $ce {BI3}})$ 과 ${\ce {BI3}}$ 검은색 고체가 혼합된 것으로 확인되었습니다.BI와₉₉₈₈ BI.^[12]

테트라할로디보란에 대한 초기 관심은 주로 근본적이었고, 테트라할로디보란에 대한 더 많은 적용된 고려는 합성의 어려움과 분리된 화합물의 낮은 안정성에 의해 크게 제한되었습니다.최근 테트라할로디보란 합성의 개선으로 ${\ce {B2Cl4}}$ $({\ce$ { $B2F4$ ${\ce {B2Br4}}$ $({B2Cl4$ ${\ce {B2Br4}}$ ({B2B4}}), $({Ce$ { $B2Br4$ ${\ce {B2I4}}$ ${\ce {B2I4}}$ 4는 $스타일을$ 보여줍니다 $.$ $I4$ ^[3]1981년 노트 외 연구진이 처음 보고한 $displaystyle {\ce {B2Br4}})$ 의 ${\ce {B2Br4}}$ ${\ce {B2Br4}}$ 위상 합성은 개선되지 않았습니다. ${\ce {B2Br4}}$ 에서 ${\ce {B2Br4}}$ 4 ${{ce {B2Br4}}$ 를 ${\ce {B2Br4}}$ ${\ce {B2Br4}}$ 하기 ${\ce {B2(OMe)4}}$ , $($ $ce {B2(OME)4}}$ 는 ${\ce {B2(OMe)4}}$ ${\ce {BBr3}}$ 3 $ce {br3$ ^[3]로 처리됩니다.다른 테트라할로디보란은 ${\ce {B2Br4}}$ ${\ce {SbF3}}$ 에서 ${\ce {SbF3}}$ $,$ 와 $반응하여 B2Br4$ 에서 $접근$ 할 ${\ce {B2Br4}}$ 수 $있습니다$ ${\ce {GaCl3}}$ 또는 ${\ce {BI3}}$ 3 $디스플레이$ 스타일 ${\ce$ {BI3 $}})$ 이 ${\ce {BI3}}$ (가) ${\ce {B2Cl4}}$ $(디스플레이$ 스타일 {\ce { $B2F4$ $Cl4(디스플레이$ 스타일 {\ce { $B2Cl4$ ${\ce {B2I4}}$ $I4(디스플레이$ 스타일 {\ $ce$ {B2 $})$ 를 ${\ce {B2F4}}$ 합니다. $I4}}$ ^[3]개씩입니다 ${\ce {B2I4}}$ .합성 방법의 이러한 개선은 테트라할로디보란의 잠재적인 응용을 탐구할 수 있는 문을 열었습니다. 이러한 관심은 지금까지 상당히 제한되어 있었지만, 연구자들은 합성 구성 요소로서 그리고 산업 ^[3]응용에 사용하기 위한 테트라할로디보란의 사용을 탐구하기 시작했습니다.특히, 테트라할로디보란에 대한 최근 논문은 붕소 ^[3]이온이 있는 반도체를 도핑하기 위한 공급 화학 물질로 $BF3$ 를 ${\ce {BF3}}$ ${\ce {BF3}}$ 하기 위해 ${\ce {B2F4}}$ ${\ce {BF3}}$ $F4를$ 하는 ${\ce {B2F4}}$ 것에 대해 주로 논의하고 있습니다 $.$

반응성

루이스 염기 부가물 형성

테트라할로디보란과 2개의 루이스 염기에 의해 형성된 부가물

테트라할로디보란의 붕소 원자는 루이스 산성이 강하며 중성 루이스 ^[11]염기를 가진 부가물을 쉽게 형성합니다.이러한 복합체의 형성은 일반적으로 에너지적으로 유리하지만, 이러한 루이스산 염기 복합체를 형성하려는 초기 시도는 할로겐 ^[11]치환기의 능력에 의해 방해를 받았습니다. 1992년 3개의 포스판-테트라할로디보란(4) 부가물의 추가 출판 이전에는 3개의 루이스산-루이스 염기 부가물만 ^[13]보고되었습니다.다른 연구에서는 쉽게 형성되는 루이스 산-루이스 염기 부가물을 더 많이 설명했지만, 안정화된 ^[11]복합체에서도 테트라할로디보란에 대한 안정성 문제가 어떻게 지속되는지에 대해서도 개략적으로 설명했습니다.이러한 불안정한 테트라할로디보란-루이스 염기 첨가물의 예로는 $({\ce {B2Cl4})$ ${\ce {B2F4}}$ $({\ce$ { $B2F4$ 로 형성된 비스-디에틸 에테르 첨가물을 들 수 있습니다. ${\ce {B2Cl4}}$ ${\ce {B2Cl4}}$ 디스플레이 $스타일$ {\ $ce {B2Cl4}}$ 및 ${\ce {B2Cl4}}$ $디스플레이$ 스타일 {\ $ce {SH2}})$ 또는 ${\ce {PH3}}$ 3 $({\ce$ { $PH3$ 의 ${\ce {SH2}}$ 이중 ${\ce {B2Cl4}}$ , ${\ce {B2Cl4}}$ $({ce {B2Cl4})$ ${\ce {B2F4}}$ ${\ce {B2F4}}$ 에 ${\ce {B2F4}}$ 의해 형성된 $부가물과 PCl3({$ ce ${\ce {PCl3}}$ { $PCl3}})$ 또는 ${\ce {PBr3}}$ 3 $({ce {PBR3}})$ 과 같은 약한 포스핀 공여체에 의해 형성됩니다 ${\ce {PBr3}}$ ^[11]

그러나 실온 이상으로 안정적인 일부 부가물이 있습니다. ${\ce {B2Cl4}}$ ${\ce {B2F4}}$ $displaystyle {B2Cl4})$ 와 $B2$ F4 $displaystyle {B2Cl4}})$ 는 ${\ce {B2Cl4}}$ ${\ce {B2F4}}$ 모두 양성자 질소 ^[11]공여체와 안정적인 단일 및 이중 부가물을 형성합니다.이러한 안정적인 루이스 염기-환원 할로디보란 부가물 중 첫 번째는 $IDIP)$ )2}( ${\ce {IDip}}$ 서 ${\ce {IDip}}$ IDIP{ $displaystyle{B2Br4(IDIP)$ $2$ ${\ce {IDip}}$ 1,3-bis(2,6-diopropylphenyl)-이미다졸-2-일)가 주변 온도에서 안정적이라는 ${\ce {B2Br4(IDip)2}}$ 을 보여준 Braunshweig 등에 의해 2012년에 의해 발표되었습니다. ${\ce {B2Br4(IDip)2}}$ ( ${\ce {B2Br4(IDip)2}}$ ${\ce {B2Br4(IDip)2}}$ {{ $ce {B2Br4 (IDIP)2}}$ 디스플레이 ${\ce {B2Br4(IDip)2}}$ 스타일은 ${\ce {B2Br2(IDip)2}}$ ( ${\ce {B2Br2(IDip)2}}$ 2 $ce {B2Br2 (IDIP)2$ 안정적인 디보렌으로 ${\ce {B2Br2(IDip)2}}$ 될 수 ${\ce {B2Br4(IDip)2}}$ .그리고 궁극적으로 $displaystyle$ ^[11]^[14]{ $B2(IDIP)2})$ 로 ${\ce {B2(IDip)2}}$ 축소될 수 있습니다.이 발견 이후, 브라운슈바이크 그룹은 일부 단일 부가물과 일부 비대칭 이중 부가물을 포함한 많은 다른 안정적인 테트라할로디보란 부가물을 발표했습니다.이러한 부가물은 일반적으로 $({$ {\ $ce {^11}B}}$ NMR을 ${\ce {^{11}B}}$ ^[11] ${\ce {^{11}B}}$ 하여 특징지어집니다.

전이금속과의 반응

전이 금속과 테트라할로디보란의 반응성에 대한 연구가 있었습니다.Norman 등은 ${\ce {B2F4}}$ $({ce {B2F4}})$ 와 ${\ce {B2F4}}$ $({ce {PtL2}})$ 의 ${\ce {PtL2}}$ 반응성을 보고하여 ${\ce {cis-[Pt(BF2)2L2]}}$ Cis ${\ce {cis-[Pt(BF2)2L2]}}$ - [ $Pt$ $]$ 를 ${\ce {cis-[Pt(BF2)2L2]}}$ ${\ce {cis-[Pt(BF2)2L2]}}$ 했으며, 여기서₂ L=₂PPH₃, PhP₂(CH₂)₄PPH₂ $.$ ^[3]BF의₂₄ 붕소-할라이드 결합은 무거운 테트라할로디보란보다 상당히 덜 반응하기 때문에, B-B ^[2]결합에서 Pt와의 반응성이 발생하는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

무거운 테트라할로디보란이 더 많은 반응성 붕소-할라이드 결합을 가질 것으로 예상되었기 때문에 $B2I4의 반응성은$ ${\ce {Pt(PCy3)2}}$ 가 풍부한 ${\ce {Pt(PCy3)2}}$ Pt( ${\ce {Pt(PCy3)2}}$ 3 ${\ce {Pt(PCy3)2}}$ {{\ $ce {Pt(PCy3)2}}$ 를 ${\ce {Pt(PCy3)2}}$ 가진 $I4}}$ 이 ${\ce {B2I4}}$ (^[2]가) 탐구되었습니다. $B2$ ${\ce {B2F4}}$ 의 ${\ce {B2F4}}$ ${\ce {B2F4}}$ $($ $디스플레이$ 스타일) ${\ce {B-F}}$ 에 ${\ce {B-F}}$ 비해 $(디스플레이$ 스타일) ${\ce {B-I}}$ 의 높은 ${\ce {B-F}}$ 신뢰성은 ${\ce {B-I}}$ ${\ce {B-F}}$ 보릴 리간드와 ${\ce {[B2I4]}}$ 브리징이 있는 디플라텀 복합체를 형성할 수 있었습니다. [ ${\ce {[B2I4]}}$ $]$ ${{[B2I4$ ^[2]

사염화디보론과 백금 착체의 반응에 의한 디플래티넘 착체 형성

보리라닐리덴보란과의 반응

2001년 Seibert 등은 1980년대에 Berndt 등에 의해 처음 합성된 3개의 Boriranylidene Boranes를 테트라할로디보란과 반응시켜 ^[15]아래의 방식에 표시된 흥미로운 붕소 함유 화합물을 산출할 수 있음을 보여주었습니다.첫 번째 반응에서 염소와 불소 함유 화합물은 모두 양호한 수율로 합성되었지만 불소 화합물은 눈에 띄게 덜 안정적이었습니다.아래에 표시된 모든 화합물은 B,¹ H 및 C NMR로 특징지어졌습니다.

테트라할로디보란과 보리라닐리덴보란의 반응 보고

불포화 탄화수소에 추가

탄화수소에 사염화디보론을 1,2 첨가하는 것을 보여주는 몇몇 대표적인 반응들.이러한 반응 중 일부는 사불화 디보론을 사용하여 더 많은 강제 조건에서 수행될 수 있습니다.

테트라할로디보란은 불포화 탄화수소에 첨가할 수 있습니다.슐레진저 등은 에틸렌과 아세틸렌에 ^[16] ${\ce {B2Cl4}}$ 를 $1,$ 2개 추가한 것을 $발표$ 했습니다 ${\ce {B2Cl4}}$ .이후 연구에서는 ${\ce {B2Cl4}}$ $디스플레이$ 스타일 {\ $ce B2Cl4})$ 가 ${\ce {B2Cl4}}$ ${\ce {B2Cl4}}$ 알켄, 알킨 및 다이엔과 반응하는 것을 조사했으며 ${\ce {B2F4}}$ $디스플레이$ 스타일 {\ $ce B2F4})$ 도 ${\ce {B2F4}}$ ^[5]유사하게 반응할 수 ${\ce {B2F4}}$ 을 보여주었습니다. $displaystyle{B2Br4}}$ 도 ${\ce {B2Br4}}$ ^[5]알켄에 추가할 수 ${\ce {B2Br4}}$ .2015년, 브라운 외 연구진.전자 구조 계산을 사용하여 이러한 (촉매되지 않은) 붕소 첨가물 중 일부에 대한 기계적 정보를 제공했습니다.가장 흥미롭게도, 저자들은 1,2개의 치환된 ^[5]알켄과 $B2Cl4의$ 의 ${\ce {B2Cl4}}$ 입체 $특이성$ 을 설명하는 기계적 정보를 제공할 수 있었습니다 ${\ce {B2Cl4}}$

레퍼런스

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