Saltar al contenido principal
LibreTexts Español

3.2: Compuestos organometálicos de Boro y Aluminio

  • Page ID
    69276
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Objetivos de aprendizaje

    En esta conferencia aprenderás lo siguiente

    • Preparación y reactividad de compuestos de organoboro y organoaluminio.
    • Influencia de la acidez de Lewis en características estructurales

    Compuestos Organoboron

    BMe 3 es incoloro, gaseoso (p.e. -22 °C) y es monomérico. Es pirofórico pero no hidrolizado rápidamente por el agua.

    Los alquilboranos se pueden sintetizar por metátesis entre BX 3 y compuestos organometálicos de metales con baja electronegatividad, como rMgX o AlR 3.

    \[\ce{BF3 + 3CH3MgBr -> B(CH3)3 + 3MgBrF (solvent\: used: \: dibutyl\: ether)}\]

    Por qué dibutil éter como disolvente: Tiene una presión de vapor mucho menor que BMe 3 y como resultado la separación por destilación trampa a trampa en una línea de vacío es fácil.

    Además, existe una asociación muy débil entre BMe 3 y OBu 2 (Me 3 b:OBu 2).

    Si bien, los compuestos de trialquil- y triarilboro son ácidos de Lewis suaves, los reactivos carbaniónicos fuertes conducen a aniones del tipo [BR 4] -.

    Ejemplo, Na [BPh] 4: El anión voluminoso se hidroliza muy lentamente en agua neutra o básica y es útil para la preparación de cationes positivos grandes.

    \[\ce{Na[BPh]4 + K+ -> K[BPh]4}\]

    K [bPh] 4 es insoluble, utilizado para la estimación gravimétrica (determinación) del potasio, un ejemplo de la baja solubilidad de sales de cationes grandes y aniones grandes en agua/

    clipboard_e2f92265ed017ef2a258524bf47329d8f.png

    Los compuestos organohaloborones son más reactivos que los compuestos simples de trialquilboro.

    Preparación:

    \[\ce{2 BCl3 + 6AlR3 -> 3R2BCl + 6AlR2Cl (metathesis)}\]

    \[\ce{2 BCl3 + BMe3 ->[(diborane)] 3BMeCl2 (redistribution\:reaction)}\]

    Reacciones: (Reacciones de protólisis con ROH, R 2 NH y otros reactivos)

    \[\ce{3BMeCl2 + 2HNR2 -> BMe2(NR2) + [R2NH2]Cl}\]

    \[\ce{BMe2Cl + Li(C4H9) -> BMe2(C4H9) + LiCl}\]

    Compuestos de organoaluminio

    Con grupos alquilo menos voluminosos, se produce la dimerización y una de las características distintivas del puente alquilo es el pequeño ángulo de Al-C-Al, que es de ~ 75°.

    Los enlaces 3c,2e son muy débiles y tienden a disociarse en el líquido puro lo que aumenta con el aumento en el volumen del grupo alquilo.

    clipboard_eec17c612b9796cd2966bd4dd4234fda0.png

    \[\ce{Al2(CH3)6 <=> 2Al(CH3)3}\]K= 1.52 x 10 -8

    \[\ce{Al2(C4H9)6 <=> 2Al(C4H9)3}\]K= 2.3 x 10 -4

    Orientación perpendicular de grupos feynl en Al 2 Ph 6 El
    trifenilaluminio existe como un dímero con grupos puente η 1-fenilo que se encuentran en un plano perpendicular a la línea que une los dos átomos de Al.

    clipboard_ea01d17ef86f8147901cb78393e26ebb6.png

    Esta estructura se ve favorecida en parte por motivos estéricos y en parte por la suplementación del enlace Al-C-Al por donación de electrones desde los orbitales de fenilo π a los átomos de Al.

    Tendencia al puenteo: X > Ph > alquilo

    3c,2e enlaces formados por una combinación simétrica de orbitales Al y C

    clipboard_e057ef68f39d1778b6419728eb20c6c29.png

    Una interacción adicional entre el orbital pπ en C y una combinación antisimétrica de orbitales Al.

    clipboard_ecd1f9e809925afe4eca23eb473d68e9b.png

    Síntesis

    Muy útil como catalizadores de polimerización de alquenos e intermedios químicos.
    Reactivos carbaniónicos caros para la sustitución de grupos orgánicos halógenos por metátesis.

    Las preparaciones a escala de laboratorio implican:\[\ce{2Al + 3Hg(CH3)2 -> Al2(CH3)6 + 3Hg}\]

    Método comercial:\[\ce{2Al + CH3Cl -> Al2Cl2(CH3)4}\]

    \[\ce{Al2Cl2(CH3)4 + 6Na -> Al2(CH3)6 + 2Al + 6NaCl}\]

    Método comercial para etilaluminio y homólogos superiores:\[\ce{2Al + 3H2 + 6RHC=CH2 ->[60-110°C][110-200atm] 2Al2(CH2CH2R)6}\]

    La reacción probablemente procede por la formación de una especie de superficie Al-H que se suma a través del doble enlace del alqueno en una reacción de hidrometalación.

    clipboard_ebb708235922ec80714e2bd9ffb9bc7a3.png

    Reacciones:

    Los compuestos de alquilaluminio son ácidos de Lewis suaves y forman complejos con éteres, aminas y aniones. Cuando se calienta, a menudo la eliminación de β-hidrógeno es responsable de la descomposición de compuestos etílicos y alquilaluminio superiores. Por ejemplo Al (i C 4 H 9) 3 La
    tendencia hacia la estructura puente es: PR 2 - > X - > H - > Ph - > R -.

    Problemas:

    1. Proponer una estructura para Al 2 (Me) 4 Cl 2.

    Solución:
    Similar al diborano:

    clipboard_e8a08315a26a3fa44d28a98c4343af474.png

    2. Para estos compuestos (H 3 Si) 2 O y (CH 3 CH 2) 2 O, ¿cuáles esperas que tengan la constante de fuerza menor, flexión Si-O-Si o flexión C-O-C?

    Solución:
    Menor constante de fuerza para flexión Si-O-Si.

    3. Explicar cómo la diferencia de reactividad entre los enlaces Al-C y Si-C con los grupos O-H conduce a la elección de diferentes estrategias para la síntesis de alcóxidos de aluminio y silicio.

    Solución

    \[\ce{Al2Me6 + 6MeOH -> 2Al(OMe)3 + 6CH4}\]

    Para la reacción de Al 2 Me 6 con alcoholes, consulte el libro de texto de Shriver y Atkins.
    El tetrametilsilano no reacciona con el alcohol metílico. Por lo tanto, el reactivo apropiado es tetraclorosilano y la reacción es:

    \[\ce{SiCl3 + 4MeOH -> Si(OMe)4 + 4HCl}\]

    4. Comparar fórmulas de los compuestos de hidrógeno más estables de germanio y arsénico con las de sus compuestos metílicos. ¿Se pueden explicar las diferencias en términos de las electronegatividades relativas de C y H?

    Solución

    GeH 4, GeR 4; aSH 3, ASr 3

    La estabilidad de hidruros y alquilos es muy similar para cada elemento. Esto puede deberse a una electronegatividad similar de H y C.

    5. Para comprar a una compañía química, el precio del trimetilaluminio es mayor que el del trietilaluminio. ¿Se debe a los métodos de síntesis? Racionalizar la diferencia de precio.

    Solución: El
    trietilaluminio se puede hacer en grandes cantidades por reacción directa de aluminio, gas hidrógeno y etano gas que es un método más económico.

    \[\ce{2Al + 3H2 + 6RHC=CH2 ->[60-110°C][110-200atm] 2Al2(CH2CH2R)6}\]

    La preparación del trimetialuminio implica una ruta más cara como el MeCl y el aluminio para formar Al 2 Me 4 Cl 2 seguido de tratamiento con sodio metálico. El metal de sodio y el MeCl no son baratos en comparación con el etano y los gases de hidrógeno.

    \[\ce{2Al + CH3Cl -> Al2Cl2(CH3)4}\]

    \[\ce{Al2Cl2(CH3)4 + 6Na -> Al2(CH3)6 + 2Al + 6NaCl}\]


    This page titled 3.2: Compuestos organometálicos de Boro y Aluminio is shared under a CC BY-NC-SA 4.0 license and was authored, remixed, and/or curated by M. S. Balakrishna & Prasenjit Ghosh via source content that was edited to the style and standards of the LibreTexts platform; a detailed edit history is available upon request.