Chemische Eigenschaften von Diboran B2H6, Verwendung, Toxizität und Sicherheitsvorkehrungen, industrielle Produktion und Syntheseanwendungen als Reduktionsmittel in der organischen Synthese
B2H6 (Diboran) ist ein seltenes und reaktives Gas, das aus zwei Boratomen besteht, die durch 4 Halogenidbindungen miteinander verbunden sind. Dieses farblose Gas hat einen Geruch ähnlich wie Mottenkugeln und die molekulare Struktur einer Leiter oder eines Dreiecks. Es wird in mehreren Sektoren verwendet, darunter in der Halbleiter-, Luft- und Raumfahrt-, Petrochemie- und Pharmaindustrie. Diboran ist eine vielseitige Chemikalie mit dem Nachteil, dass sie erhebliche Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt birgt. Hier werden wir mehr über Quecksilberoxid diskutieren, wie etwa die chemischen Eigenschaften, Verwendungen, Toxizität und Sicherheitsvorkehrungen von Quecksilberoxid sowie die industrielle Produktion und Synthese, einschließlich eines für anorganische Produkte verwendeten Reaktionsmechanismus und seiner Verwendung als Reduktionsmittel in organischen Synthesen.
Es handelt sich um eine kovalente Verbindung mit genau definierten Molekülmaßen und besitzt Eigenschaften wie eine BB-Bindung von 1.83 Å und eine BH-Bindungslänge von 1.19 Å (Abb.); es zerfällt spontan (sogar bei seinem Siedepunkt von 92 °C) bei Kontakt mit Luft oder Wasser in Wasserstoffgas, zusammen mit Borsäure und Boraten. Atomgewicht = 27.67 g/mol. Es wird eindeutig exotherm und explosiv bei Zersetzung, insbesondere in Gegenwart einiger Katalysatoren wie Sauerstoff, Halogenen, Stickoxiden, Chlortrifluorid und Catronioxid. Diboran ist in polaren Lösungsmitteln (Ethanol, Ether) löslich, aber nicht in Kohlenwasserstoffen.
Diboran(6) wird in der Halbleiterverarbeitung verwendet, diese Anwendung wird jedoch immer seltener. Diboran wird zur Herstellung mehrerer anderer relevanter Materialien für elektronische Hochleistungsgeräte wie Leistungsverstärker, LEDs und Mikrowellentransistoren verwendet. Es ist an der Herstellung dieser wichtigen Materialien durch Prozesse wie chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder Molekularstrahlepitaxie (EIF(2)) beteiligt. Es wird auch bei der Herstellung von bordotiertem Galliumnitrid (GaN) eingesetzt, einem Schlüsselmaterial für blaue und weiße Leuchtdioden (LEDs) und Laserdioden, und wird auch verwendet, um den Plasmaätzprozess während der Nanofabrikation zu erleichtern, die zum Aufbau mikroelektronischer Schaltkreise oder Nanostrukturen verwendet wird.
Ist Diboran B2H6 ein Gift und Sicherheitsaspekte
Potentielle Gefahren für Mensch und Umwelt Diboran ist hochgiftig. Der Kontakt mit Diborandämpfen kann schwere Atemprobleme verursachen, darunter Lungenödem und Lungenentzündung, die zum Tod führen können. Außerdem ist Diboran weniger leicht entflammbar und sowohl in seinem unter Druck stehenden flüssigen als auch in seinem gasförmigen Zustand explosiv, wie die folgenden Werte belegen: Das Berühren von flüssigem Diboran kann extrem schwere Hautverbrennungen, Erfrierungen und Verletzungen verursachen, die so schwerwiegend sind, dass Körpergewebe geschädigt wird. Es ist akut giftig für Wasserlebewesen und daher müssen alle Sicherheitsmaßnahmen beim Umgang mit der Verbindung strikt eingehalten werden. Dazu gehört, dass Behälter so gelagert werden müssen, dass eine ausreichende Belüftung gewährleistet ist, dass beim Umgang mit den Chemikalien persönliche Schutzausrüstung (PSA) wie chemikalienbeständige Handschuhe und Schutzbrillen verwendet werden oder dass gemäß den angegebenen Notfallprotokollen reagiert werden muss.
Die kommerzielle Produktion von Diboran erfolgt nach dem Sabatier-Verfahren, bei dem Bortrichlorid (BCl3) und Natriumborhydrid bei hohen Temperaturen in einem konjugierten Reduktionsmittel reagieren. Dabei entsteht Diborangas und als Nebenprodukt Natriumchlorid (NaCl). Da das Sabatier-Verfahren exotherm ist, müssen diese Reaktionen in einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden, um heftige Reaktionen zu verhindern. Kommerziell erhältliches Diboran weist je nach Verwendungszweck und erforderlichem Reinigungsgrad unterschiedliche Reinheitsgrade von 95 % bis zu höheren Werten (z. B. >99.999 %) auf.
B2H6 (Diboran) als Reduktionsmittel in organischen Reaktionen
Diboran ist ein sehr nützliches Reduktionsmittel für verschiedene organische Funktionalitäten, darunter Aldehyde, Ketone, Ester, Carbonsäuren und Nitril. – Alkohole oder Amine: Durch Reduktion der funktionellen Gruppen kann Diboran entweder Alkohole bilden (unter bestimmten Reaktionsbedingungen und Substraten). Ebenso entstehen bei der Reduktion von Carbonylgruppen mit Diboran Boran-Zwischenprodukte, die funktionalisiert werden können, um eine Vielzahl von Organoborverbindungen herzustellen. Diboran wird auch häufig bei der Reduktion von Nitrogruppen zu Aminen und als Mittel für die Synthese komplexer organischer Moleküle in der Natur eingesetzt und wirkt in verschiedenen Produkten, Pharmazeutika oder Agrochemikalien gegen Diboran. Es ist extrem reaktiv und toxisch, kann aber bei der organischen Synthese verwendet werden, wenn besondere Vorsichtsmaßnahmen zur Vermeidung der Exposition getroffen werden.
Daher ist Diboran (B2H6) eine weit verbreitete und vielseitige, aber gefährliche Verbindung mit umfangreicher Anwendung in vielen Bereichen. Aufgrund der mit seinen chemischen Eigenschaften und Verwendungen verbundenen Risiken muss es jedoch unter Einhaltung von Sicherheitsprotokollen gehandhabt werden. Neben der Verwendung persönlicher Schutzausrüstung (PSA) sind Anforderungen an die sichere Lagerung erforderlich. Notfallpläne können auch die Ergebnisse der öffentlichen Gesundheit verbessern. Diboran wird industriell durch Hydrolyse von Natriumborhydrid hergestellt, da dieser Weg jedoch den Druck und die Wärmeentwicklung nicht ausreichend kontrolliert, kann es zu Explosionen kommen. Darüber hinaus zeigt sein Status als Reagenz auf dem Prüfstand von Laboren für organische Synthese, dass Vorsicht und Wissen erforderlich sind, um mit dieser Chemikalie richtig umzugehen und keine unkontrollierbaren Reaktionen hervorzurufen.
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