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Inorganic Chemistry

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Lewis-Säure-Base-Wechselwirkungen in Ph3P-BH3
 

Lewis-Säure-Base-Wechselwirkungen in Ph3P-BH3

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In der Chemie sind Säure-Basen-Modelle verwendet, um Trends in Reaktivität und Merkmale der Reaktanden, erklären, was wichtig ist, wenn Sie eine Synthese zu entwerfen.

Im Jahre 1894 hat Svante Arrhenius das Konzept von Säuren und Basen, beschrieb sie speziell als Stoffe, die in Wasser, Protolyse oder Hydroxid-Ionen bzw. Ertrag zu distanzieren.

Im Jahr 1923 definiert Johannes Brønsted und Thomas Lowry Säuren und Basen durch ihre Fähigkeit zu Spenden und akzeptieren von Wasserstoff-Ionen in unterschiedlichen Lösungsmitteln, erstellen das Konzept der konjugierte Säure-Base-Paare.

Im selben Jahr vorgeschlagen Gilbert Lewis eine Alternative Definition von Säuren und Basen durch ihre Fähigkeiten zu Spenden und Elektronenpaaren statt Protonen zu akzeptieren. Dieses Modell erweitert die Anwendung von Säuren und Basen, Berücksichtigung der Konto-Metall-Ionen und Hauptgruppe Verbindungen.

Dieses Video zeigen die Lewis Säure-Basen-Konzept auf Basis eines komplexen Triphenylphosphine Boran, Synthese und Analyse.

Bei der Verwendung der Lewis-Säure- und Basis-Modell, die molekulare Struktur muss berücksichtigt werden, um festzustellen, ob das Molekül wird Spenden oder ein Elektronenpaar zu akzeptieren.

Deshalb beginnen Sie mit der Strukturanalyse von Triphenylphosphine und Boran mittels der VSEPR-Theorie, und dann bestimmen Sie die Lewis Säure und base.

Triphenylphosphine hat drei kovalente Bindungen zwischen dem Phosphor-Atom und ein Carbon in jedem der drei Phenyl-Ringe. Zwei freie Elektronen verbleiben als eine freie Elektronenpaar, das Oktett zu füllen.

Darüber hinaus Triphenylphosphine sp3 am Phosphor Center hybridisiert und verfügt über eine elektronische tetraedrische Geometrie. Elektronenpaar von Elektronen, die ihren Wohnsitz in eine sp-3 orbitalen kann an ein anderes Molekül, Klassifizierung Triphenylphosphine als Lewis-Base gespendet.

Auf der anderen Seite hat Boran drei kovalente Bindungen zwischen dem Bor und die drei Wasserstoffatome. Da die Boran-Center verfügt über nur sechs Valenzelektronen es erfüllt nicht die Oktett-Regel und deshalb Elektron-defizienten.

Die Geometrie ist trigonal planar und die Anleihen sind sp2 hybridisiert. Der einsame p orbital ist leer und bereit zu akzeptieren, Elektronen, die klassifiziert Boran als Lewis-Säure.

Wenn Triphenylphosphine seine zwei Elektronen auf die leere p orbital in Boran spendet, es führt zu einer Veränderung der Hybridisierung von sp2 bis sp3 und man kann vorschlagen, dass eine stabile Lewis-Säure-Base-Addukt bilden wird.

Diese Art der Bindung zwischen einer Lewis-Säure und Base nennt man oft eine koordinative kovalente oder einer Dativ Anleihe, die durch einen Pfeil gekennzeichnet ist.

Nun, da Sie gelernt haben, die Grundsätze der Lewis-Säuren- und Basen, lassen Sie uns untersuchen, ob eine stabile Addukt zwischen Triphenylphosphine und Boran bilden wird.

Bevor Sie beginnen, stellen Sie sicher, dass Sie mit der Schlenk-Linie und wie man es benutzt für Lösungsmittel Transfer vertraut sind. Tragen Sie geeignete PSA und untersuchen Sie alle Glaswaren für Sterne Risse.

Schließen Sie das Druckentlastungsventil, N2 und Vakuumpumpe einschalten. Montieren der Kühlfalle und füllen es mit Trockeneis/Aceton, sobald Mindestdruck erreicht ist.

Nun, fangen wir die Synthese durch Zugabe von 5,3 g Triphenylphosphine in ein 200 mL Schlenk-Kolben für die Kanüle Übertragung des Lösungsmittels als A. bereiten Schlenk-Kolben A beschriftet.

Schlenk-Kolben A 20 mL trockener und entgast THF hinzufügen per Kanüle. Rühren Sie die Lösung um Triphenylphosphine aufzulösen. Unterdessen bereiten Sie einen zweite Schlenk-Kolben B mit 1,15 g NaBH4 für die Kanüle Übertragung.

Beide Schlenk-Kolben A und B im Eisbad abkühlen. Mit der Kanüle, übertragen Sie den Inhalt der Flasche A in Kolben B. Als Nächstes ersetzen Sie Gummiseptum Schlenk B mit einem Zusatz-Trichter, löschen Sie den Trichter und passen Sie es mit einem neuen Septum.

Fügen Sie 8 mL trockener und entgast THF, Zusatz-Trichter über Kanüle-Transfer. Entfernen Sie mit dem System unter N2das Septum aus dem Trichter Ergänzung zu, fügen Sie 2 mL Eisessig und anziehen Sie das Septum wieder. Fügen Sie nun die THF und glazialen Säuremischung fallen klug, Schlenk-Kolben B, kräftig rühren.

Ermöglichen Sie nach der Zugabe die Reaktion auf Raumtemperatur erwärmen und rühren Sie für eine Stunde unter N2. Schließen Sie dann die N-2 -Versorgung, entfernen Sie den Zusatz-Trichter und stillen Sie die Reaktion langsam mit 20 mL von H2O.

Fügen Sie eine Mischung aus Essigsäure in Wasser langsam, die Reaktion auslösende Produkt Niederschlag. Cool der Küvette, wenn sich kein Niederschlag bildet.

Filtern Sie das Produkt durch Absaugen durch einen fritted Trichter. Waschen Sie die daraus resultierende Feste mit 20 mL eiskaltes Wasser zu, und übertragen Sie des Niederschlags auf ein Fläschchen für die Trocknung.

Zu guter Letzt eine NMR-Probe des Ausgangsmaterials und isoliertes Produkt in CDCl3vorbereiten. Sammeln Sie eine 31P NMR für jede Probe.

Jetzt lassen Sie uns analysieren, wie das Phosphor Signal des Triphenylphosphine auf die Koordinierung zu Boran in das Produkt mit der NMR betroffen ist.

Kostenlose Triphenylphosphine zeigt als Signal bei-5,430 ppm, während das Signal von der Boran Triphenylphosphine komplexe 20,7 ppm downfield verschoben wird. Dies steht im Einklang mit der Entfernung der Elektron Dichte vom Phosphor entfernt, die auf Lewis deshielded Addukt Bildung.

Diese Beobachtung verstärkt die Lewis Säure-Basen-Theorie die Vorhersage, dass Boran, als Lewis-Säure und Triphenylphosphine, als Lewis-Base wird eine stabile Addukt bilden.

Das Lewis-Säure-Base-Modell wird verwendet, um mehr Einblick in die molekularen Eigenschaften, die notwendig ist, bei der Gestaltung neuer Synthesen organischer und anorganischer Chemie für Moleküle mit Übergangsmetallen.

Historisch gesehen, Übergangsmetall-Ionen als Lewis-Säuren angesehen worden, sie können jedoch auch als Lewis Basen dienen. Zum Beispiel können Metall-Boran komplexe wichtige Transformationen z. B. Hydrierung von Olefinen und Stickstoff-Fixierung teilnehmen.

Olefin Hydrierung kann mit einen neuen Katalysator anhand einer Nickel-Boran-Arten durchgeführt werden. Dieser Spezies spaltet die H-H-Bindung heterolytically und die Umwandlung in ein Alkan Olefin reversibel H2 hinzugefügt.

Darüber hinaus kann ein Eisen-Boran komplexe homogener Katalysator katalytisch Stickstoff, Ammoniak, verringern, eine kritische Reaktion in der chemischen Industrie ist.

Frustriert Lewis Paaren oder FLPs, sind Lewis-Säure-Base-Addukte bilden kann kein Dativ Band durch sterische Behinderung.

Die Reaktivität von frustrierten Lewis Paaren hat bei der Entwicklung neuer Katalysatoren Hydrierung Anwendung gefunden. Zum Beispiel zeigte sich, dass ein auch komplex, der auf Hauptgruppe Elementen basiert, reversibel H2 verliert um dieses Produkt zu geben. Diese Studie Pionier in der Entwicklung der FLP-Forschung.

Sie sah nur Jupiters Einführung in die Lewis-Säure-Basen-Theorie. Sie sollten jetzt verstehen, dass die Definition von Lewis - Säuren und Basen, wie einen Lewis-Säure-Base-Komplex zu synthetisieren, und wo diese Arten von komplexen angewendet werden. Danke fürs Zuschauen!

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