Tris(pentafluorofenil)borano

Tris(pentafluorofenil)borano
Formula del tris(pentafluorofenil)borano
Modello del tris(pentafluorofenil)borano
Nome IUPAC
tris(pentafluorofenil)borano
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	C18BF15
Aspetto	solido incolore[1]
Numero CAS	1109-15-5
Numero EINECS	414-000-7
PubChem	582056
SMILES	B(C1=C(C(=C(C(=C1F)F)F)F)F)(C2=C(C(=C(C(=C2F)F)F)F)F)C3=C(C(=C(C(=C3F)F)F)F)F
Proprietà chimico-fisiche
Temperatura di fusione	126–131 °C (399–404 K)[2]
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
attenzione
Frasi H	315 - 319 - 335 [2]
Consigli P	261 - 305+351+338 [2]

Il tris(pentafluorofenil)borano è il composto chimico con formula (C₆F₅)₃B. Disponible in commercio, questo reattivo di organo-boro è un acido di Lewis caratterizzato da notevole forza e stabilità. Viene ampiamente usato per la sua versatilità, per la relativa inerzia dei legami B–C, e per il suo ingombro sterico.^[3][4]

Struttura

La struttura della molecola (C₆F₅)₃B è stata determinata tramite diffrazione elettronica in fase gassosa. Il nucleo BC₃ è planare; i tre gruppi arilici sono inclinati rispetto a questo piano e disposti a elica, con un angolo di torsione di circa 40,6°. La simmetria risulta D₃. Esiste una certa coniugazione tra la densità elettronica degli atomi di fluoro in para con l'atomo di boro.^[4]

Sintesi

Il composto fu sintetizzato per la prima volta nel 1963 da Gordon Stone e collaboratori facendo reagire n-butillitio, pentafluorofenilbromuro e BCl₃ in soluzione di pentano a -78 °C sotto atmosfera inerte.^[1] Tuttavia, c'è il rischio che il reagente di litio esploda a temperatura ambiente rilasciando fluoruro di litio. Specie per sintesi su larga scale è quindi più conveniente usare un reattivo di Grignard che può essere scaldato a riflusso in toluene senza problemi:^[5]

${\displaystyle {\ce {3C6F5MgBr + BCl3 -> (C6F5)3B + 3MgBrCl}}}$

Proprietà

È un composto molto stabile rispetto agli alogenuri di boro: è un solido incolore stabile per vari giorni anche a 270 °C, e resiste all'ossidazione atmosferica. A contatto con acqua reagisce eliminando C₆F₅H, ma la reazione è così lenta che (C₆F₅)₃B può essere usato in ambiente acquoso come catalizzatore in sintesi organica. È un ottimo acido di Lewis, un po' più forte di BF₃, anche se meno di BCl₃.^[5]

Applicazioni

In ambito industriale (C₆F₅)₃B è usato nelle reazioni di polimerizzazione di alcheni come attivatore del catalizzatore vero e proprio. In questa applicazione (C₆F₅)₃B funge da acido di Lewis, rimuovendo un gruppo metile dal complesso di zirconio:^[5][6]

${\displaystyle {\ce {(C6F5)3B +(C5H5)2Zr(CH3)2 -> [(C5H5)2ZrCH3]+[(C6F5)3BCH3]-}}}$

L'anione borato formato è scarsamente coordinante ma stabilizza la specie cationica di zirconio, dove si è liberato un sito di coordinazione. In questo sito disponibile lo zirconio può così coordinare un alchene; si ha poi inserzione migratoria dal metile ancora legato al metallo formando un legante propile. In seguito il processo continua facendo allungare la catena del polimero. Sono stati sviluppati anche sistemi catalizzatore/attivatore immobilizzati su un supporto inorganico inerte come la silice.^[7]

(C₆F₅)₃B trova impiego anche in altre reazioni sia stechiometriche che catalitiche in chimica organica e metallorganica. Ad esempio strappando un idruro da un silano catalizza l'idrosililazione di immine e composti carbonilici organici. In ambito stechiometrico (C₆F₅)₃B può formare addotti con basi di Lewis anche molto deboli, permettendo la sintesi di nuovi composti con strutture inusuali.^[3]

Coppie di Lewis frustrate

(C₆F₅)₃B è un reagente chiave per illustrare il concetto di coppia di Lewis frustrata. Questa terminologia indica un composto o una miscela contenenti un acido e una base di Lewis che non possono formare un addotto classico a causa di impedimenti sterici. Questi sistemi mantengono la loro reattività acido base di Lewis, e la possono sfruttare nei confronti di altre molecole.^[8] Ad esempio la combinazione di (C₆F₅)₃B con una fosfina molto ingombrata tipo la tricicloesilfosfina può provocare eterolisi in substrati come l'idrogeno molecolare:^[9]

${\displaystyle {\ce {(C6F5)3B + PCy3 + H2 -> (C6F5)3BH- + HPCy3+}}}$

Note

1. Massey et al. 1963, p. 212.
2. Sigma-Aldrich 2020
3. Erker 2005
4. Körte 2017
5. Piers e Chivers 1997
6. Fuhrmann et al. 1996
7. Severn et al 2005
8. Stephan 2008
9. Stephan 2009

Bibliografia

• (EN) G. Erker, Tris(pentafluorophenyl)borane: a special boron Lewis acid for special reactions, in Dalton Trans., 2005, pp. 1883-1890, DOI:10.1039/B503688G.
• (EN) H. Fuhrmann, S. Brenner, P. Arndt e R. Kempe, Octahedral Group 4 Metal Complexes That Contain Amine, Amido, and Aminopyridinato Ligands: Synthesis, Structure, and Application in α-Olefin Oligo- and Polymerization, in Inorg. Chem., vol. 35, n. 23, 1996, pp. 6742-6745, DOI:10.1021/ic960182r.
• (EN) L. A. Körte, J. Schwabedissen, M. Soffner, S. Blomeyer e altri, Tris(perfluorotolyl)borane-A Boron Lewis Superacid, in Angewandte Chemie International Edition, vol. 56, n. 29, 2017, pp. 8578-8582, DOI:10.1002/anie.201704097.
• (EN) A. G. Massey, A. J. Park e F. G. A. Stone, Tris(pentafluorophenyl)boron, in Proc. Chem. Soc., 1963, p. 212, DOI:10.1039/PS9630000189.
• (EN) W. E. Piers e T. Chivers, Pentafluorophenylboranes: from obscurity to applications, in Chem. Soc. Rev., vol. 26, 1997, pp. 345-354, DOI:10.1039/CS9972600345.
• (EN) J. R. Severn, J. C. Chadwick, R. Duchateau e N. Friederichs, “Bound but Not Gagged” Immobilizing Single-Site α-Olefin Polymerization Catalysts, in Chem. Rev., vol. 105, n. 11, 2005, pp. 4073-4147, DOI:10.1021/cr040670d.
• Sigma-Aldrich, Scheda di dati di sicurezza del tris(pentafluorophenyl)borane, su sigmaaldrich.com, 2020. URL consultato il 16 aprile 2020.
• (EN) D.W. Stephan, “Frustrated Lewis pairs”: a concept for new reactivity and catalysis, in Org. Biomol. Chem., vol. 6, n. 9, 2008, pp. 1535-1539, DOI:10.1039/B802575B.
• (EN) D. W. Stephan, Frustrated Lewis pairs: a new strategy to small molecule activation and hydrogenation catalysis, in Dalton Trans., n. 17, 2009, pp. 3129-3136, DOI:10.1039/B819621D.

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