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Interaction d’acide-Base de Lewis à Ph3P-BH3
 

Interaction d’acide-Base de Lewis à Ph3P-BH3

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En chimie, acide-base modèles sont utilisés pour expliquer les tendances dans la réactivité et les caractéristiques des réactifs, qui est important lors de la conception d’une synthèse.

En 1894, Svante Arrhenius pionnier du concept d’acides et bases, décrivant spécifiquement comme des substances qui se dissocient dans l’eau, à céder hydronium ou ions hydroxyde, respectivement.

En 1923, Johannes Brønsted et Thomas Lowry défini acides et les bases de leur capacité à donner ou accepter des ions d’hydrogène dans différents solvants, créant le concept d’acide-base conjugués paires.

Dans la même année, Gilbert Lewis a proposé une alternative, définissant les acides et les bases de leurs capacités à donner ou accepter des paires d’électrons, au lieu de protons. Ce modèle a étendu l’application des acides et des bases, en tenant compte des ions métalliques et composés du groupe principal.

Cette vidéo illustre le concept d’acide-base de Lewis sur la base d’un complexe de borane triphénylphosphine, sa synthèse et l’analyse.

Lors de l’utilisation de l’acide de Lewis- et le modèle de Base, la structure moléculaire doit être examinée pour déterminer si la molécule va donner ou accepter une paire d’électrons.

Donc, commencer par l’analyse de la structure de la triphénylphosphine et borane en utilisant la théorie VSEPR et déterminer ensuite le Lewis acid et basique.

Triphénylphosphine a trois liaisons covalentes entre l’atome de phosphore et le carbone dans chacun des trois noyaux phényles. Deux électrons libres sont conservées comme une paire d’électrons libre pour remplir l’Octuor.

En outre, triphénylphosphine est sp3 hybridé au centre phosphore et possède une géométrie tétraédrique électronique. Le doublet d’électrons résidant dans un sp3 orbitales peut être donné à une autre molécule, classant la triphénylphosphine comme une base de Lewis.

En revanche, borane a trois liaisons covalentes entre le bore et les trois atomes d’hydrogène. Depuis le centre de borane a seulement six électrons de valence, il ne respecte pas la règle de l’octet et est donc déficient en électron.

La géométrie est trigonale plane et les liens sont sp2 hybridées. Le seul p orbitale est vide et prêt à accepter des électrons, qui classifie borane comme acide de Lewis.

Si triphénylphosphine donne ses deux électrons sur le vide p orbitale en borane, elle conduit à un changement de l’hybridation de sp2 à sp3 et l'on peut proposer qu’une écurie Lewis acido-basique adduit formera.

Ce type de liaison entre une base et un acide de Lewis est souvent appelé une coordination covalent, ou une liaison dative, qui est indiquée à l’aide d’une flèche.

Maintenant que vous avez appris les principes des acides de Lewis- et les bases, nous allons étudier si un adduit stable se forme entre la triphénylphosphine et borane.

Avant de commencer, assurez-vous que vous êtes familier avec le ligne de Schlenk et comment l’utiliser pour le transfert de solvant. Porter les EPI approprié et d’inspecter toute la verrerie pour fissures star.

Fermer le robinet de purge, tourner sur la N2 et la pompe à vide. Assembler le piège froid et remplissez-le avec neige carbonique et d’acétone, une fois que la pression minimale est atteinte.

Maintenant, nous allons commencer la synthèse en ajoutant 5,3 g de triphénylphosphine dans un ballon de Schlenk 200 mL étiqueté comme A. préparer Schlenk ballon A pour le transfert de la canule de solvant.

Ajouter 20 mL de THF sec et dégazé à ballon de Schlenk A à l’aide de transfert de la canule. Agiter la solution pour dissoudre la triphénylphosphine. Pendant ce temps, préparer un deuxième ballon de Schlenk B contenant 1,15 g de NaBH4 pour le transfert de la canule.

Cool les deux flacons de Schlenk A et B dans un bain de glace. À l’aide de la canule, transvaser le contenu du ballon A dans ballon B. Ensuite, remplacer le bouchon en caoutchouc de Schlenk B avec un entonnoir addition, purger l’entonnoir et fixez-le avec un septum de nouveau.

Ensuite, ajoutez 8 mL de THF sec et dégazé à l’entonnoir de l’addition par virement de la canule. Avec le système sous N2, enlever la cloison de l’entonnoir de l’addition, ajouter 2 mL d’acide acétique glacial et remettre le bouchon sur. Maintenant, ajoutez le THF et mélange acide glacial tomber sage de Schlenk fiole B, en remuant vigoureusement.

Après l’addition, permettre la réaction pour se réchauffer à température ambiante et mélanger pendant une heure supplémentaire sous le N2. Puis fermez l’alimentation en2 N, enlever l’entonnoir de l’addition et étancher la réaction lentement avec 20 mL d’H2O.

Ensuite, ajoutez un mélange d’acide acétique dans l’eau lentement à la réaction, induisant la précipitation du produit. Refroidir, si aucune forme précipitée.

Filtrer le produit par aspiration à travers un entonnoir fritté. Laver le résultant solide avec 20 mL d’eau froide glacée et transférer le précipité dans un ballon pour le séchage.

Enfin, préparer un échantillon de NMR de la matière première et le produit isolé dans CDCl3. Recueillir un 31P RMN pour chaque échantillon.

Maintenant nous allons analyser comment le signal de phosphore de triphénylphosphine est affecté à la coordination de borane dans le produit à l’aide de la RMN.

Spectacles de triphénylphosphine gratuit comme signal ppm-5,430, tandis que le signal de la triphénylphosphine borane complexe est décalé vers les bas champs à 20,7 ppm. Ceci est cohérent avec la suppression des électrons densité depuis le centre de phosphore, qui est déblindé sur Lewis la formation d’adduits.

Ce constat renforce la théorie acido-basique de Lewis prédire que borane, comme acide de Lewis, et triphénylphosphine, comme une base de Lewis, se forme un adduit stable.

Le modèle d’acide-base de Lewis est utilisé pour obtenir plus d’informations sur les caractéristiques moléculaires, qui est nécessaire lors de la conception de nouvelles synthèses en chimie organique et inorganique de molécules dont les métaux de transition.

Historiquement, les ions de métaux de transition ont été considérées comme des acides de Lewis, cependant, ils peuvent également servir comme bases de Lewis. Par exemple, les complexes métal-borane peuvent participer à des transformations importantes comme l’hydrogénation des alcènes et fixation de l’azote.

Hydrogénation de l’oléfine peut être effectuée à l’aide d’un nouveau catalyseur basé sur une espèce de borane nickel. Cette espèce fend la liaison H-H heterolytically et réversiblement ajoute la H-2 à l’oléfine transformant à un alcane.

En outre, un catalyseur homogène complex fer-borane catalytiquement peut réduire l’azote en ammoniac, qui est une réaction critique dans l’industrie chimique.

Paires de Lewis frustré ou FLPs, sont adduits d’acide-base de Lewis, qui ne peuvent pas constituer une liaison dative, en raison de l’encombrement stérique.

La réactivité des frustrés paires de Lewis a été appliquée dans le développement de nouveaux catalyseurs d’hydrogénation. Par exemple, il a été démontré qu’un complexe zwitterionique, qui repose sur les éléments du groupe principal, perd réversiblement H2 pour donner à ce produit. Cette étude a lancé le développement de la recherche FLP.

Vous avez juste regardé introduction de Jupiter à la théorie acide-base de Lewis. Vous devez maintenant comprendre la définition de Lewis acides et bases, comment synthétiser un complexe d’acide-base de Lewis, et où ces types de complexes sont appliquées. Merci de regarder !

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