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Interacción ácido-base de Lewis Ph3P BH3

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En química, ácido-base modelos sirven para explicar tendencias de reactividad y características de reactivos, que es importante al diseñar una síntesis.

En 1894, Svante Arrhenius fue pionero en el concepto de ácidos y bases, describiendo específicamente como sustancias que se disocian en agua, para rendimiento de hidronio o hidróxido iones, respectivamente.

En 1923, Johannes Brønsted y Thomas Lowry definen ácidos y bases por su capacidad para donar y aceptar iones de hidrógeno en diferentes solventes, creando el concepto de pares conjugados ácido-base.

En el mismo año Gilbert Lewis propuso una alternativa, definición de ácidos y bases por su capacidad para donar y aceptar pares de electrones, en lugar de protones. Este modelo amplió la aplicación de ácidos y bases, teniendo en cuenta iones metálicos y compuestos del grupo principal.

Este video ilustra el concepto de la ácido-base de Lewis sobre la base de un complejo borano de trifenilfosfina, su síntesis y análisis.

Cuando se utiliza el ácido de Lewis- y modelo Base, la estructura molecular debe ser considerado para determinar si la molécula va donar o aceptar un par de electrones.

Por lo tanto, comenzar con el análisis de la estructura de la trifenilfosfina y borane utilizando la teoría VSEPR y luego determine el Lewis ácido y base.

Trifenilfosfina tiene tres enlaces covalentes entre el átomo de fósforo y carbono en cada uno de los tres anillos de fenilo. Dos electrones libres se quedan como un par libre de electrones para completar el octeto.

Además, trifenilfosfina es sp3 hibridadas en el centro del fósforo y tiene una geometría electrónica tetraédrica. El único par de electrones que residen en un sp3 orbitales puede ser donado a otra molécula, clasificar trifenilfosfina como una base de Lewis.

Por otro lado, borano tiene tres enlaces covalentes entre el boro y los tres átomos de hidrógeno. Desde el centro de borano tiene sólo seis electrones de Valencia no satisface la regla del octeto y por lo tanto deficientes en electrones.

La geometría es trigonal plana y los bonos son sp2 cruzado por hibridación. El solitario p orbital es vacía y alistan para aceptar electrones, que clasifica borano como un ácido de Lewis.

Si trifenilfosfina dona sus dos electrones al vacío p orbitales en borano, conduce a un cambio de la hibridación sp2 sp3 y se puede proponer que un establo aducto ácido-base de Lewis que forma.

Este tipo de enlace entre un ácido de Lewis y una base se denomina una coordinativa covalente y un enlace dativo, que se indica mediante una flecha.

Ahora que has aprendido los principios de ácidos de Lewis- y las bases, vamos a investigar si se forma un aducto estable entre trifenilfosfina y borane.

Antes de empezar, asegúrese de que está familiarizado con la línea de Schlenk y cómo usarlo para la transferencia de solvente. Use PPE apropiado e inspeccione toda la cristalería para ver estrellas.

Cerrar la válvula de liberación de presión, encender la N2 y la bomba de vacío. Montar la trampa fría y rellene con hielo seco/acetona, una vez que se alcanza la presión mínima.

Ahora, vamos a empezar la síntesis mediante la adición de 5,3 g de trifenilfosfina en un matraz Schlenk de 200 mL etiquetado como matraz Schlenk preparar de A. A para la transferencia de la cánula de solvente.

Añadir 20 mL de THF seco y desgasificada a matraz Schlenk A con la cánula de transferencia. Agitar la solución para disolver la trifenilfosfina. Mientras tanto, preparar un segundo matraz Schlenk B que contenga 1,15 g de NaBH4 para la transferencia de la cánula.

Enfriar ambos matraces de Schlenk A y B en un baño de hielo. Utilizando la cánula, transfiera el contenido del matraz A matraz B. A continuación, reemplazar la membrana de goma de Schlenk B con un embudo de adición, purgar el embudo y ajuste con un tabique nuevo.

A continuación, añada 8 mL de THF seco y desgasificada en el embudo de adición vía transferencia de la cánula. Con el sistema N2, quitar el tabique desde el embudo de adición, añadir 2 mL de ácido acético glacial y vuelva a colocar el tabique. Ahora, agregue la mezcla de ácido glacial y THF gota sabio matraz Schlenk B, agitando vigorosamente.

Después de la adición, deje que la reacción a calentar a temperatura ambiente y remover durante una hora adicional bajo N2. Continuación, cierre el suministro de N2 , quitar el embudo de adición y calmar la reacción lentamente con 20 mL de H2O.

A continuación, agregue una mezcla de ácido acético en el agua lentamente a la reacción, inducir la precipitación del producto. Enfriar el matraz si ninguna forma precipitada.

Filtrar el producto por aspiración a través de un embudo de sinterizado. Lavar el resultado sólido con 20 mL de agua helada y transferir el precipitado a un matraz para secar.

Por último, preparar una muestra de NMR de la materia prima y el producto aislado en CDCl3. Recoger un 31P RMN para cada muestra.

Ahora vamos a analizar cómo la señal fósforo de trifenilfosfina es afectada a la coordinación de borano en el producto mediante la RMN.

Trifenilfosfina gratis muestra como señal en-5,430 ppm, mientras que la señal de la trifenilfosfina borano complejo se desplaza downfield a 20,7 ppm. Esto es consistente con la eliminación del electrón densidad del centro de fósforo, que es deshielded sobre Lewis aducción formación.

Esta observación refuerza la teoría ácido-base de Lewis predecir eso borane, como un ácido de Lewis, y trifenilfosfina, como una base de Lewis, forma un aducto estable.

El modelo ácido-base de Lewis se utiliza para profundizar más en las características moleculares, que es necesario el diseño de nuevas síntesis en química orgánica e inorgánica para moléculas incluyendo metales de transición.

Históricamente, los iones de metales de transición se han mirado como ácidos de Lewis, sin embargo, también pueden servir como bases de Lewis. Por ejemplo, complejos de metal-borano pueden participar en importantes transformaciones como la hidrogenación de olefinas y la fijación de nitrógeno.

Hidrogenación de olefinas se puede realizar utilizando un catalizador nuevo basado en una especie de borano de níquel. Esta especie separa el enlace H-H heterolytically y reversible agrega el H2 a la olefina transformando a un alcano.

Además, un catalizador homogéneo complejo borano hierro catalítico puede reducir nitrógeno al amoníaco, que es una reacción crítica en la industria química.

Frustrado de Lewis de pares, o en FLP, es aductos ácido-base de Lewis, que no pueden formar un enlace dativo, debido al impedimento estérico.

La reactividad de pares frustrados de Lewis ha encontrado aplicación en el desarrollo de nuevos catalizadores de hidrogenación. Por ejemplo, fue demostrado que un complejo zwitteriónico, que se basa en los elementos del grupo principal, reversible pierde H2 para dar a este producto. Este estudio fue pionero en el desarrollo de la investigación FLP.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a la teoría ácido-base de Lewis. Ahora debe comprender la definición de Lewis ácidos y bases, cómo sintetizar un complejo ácido-base de Lewis, y donde se aplican estos tipos de complejos. ¡Gracias por ver!

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