Propriétés chimiques du diborane B2H6, utilisations toxicité et précautions de sécurité, production industrielle et synthèse, applications en tant qu'agent réducteur en synthèse organique
B2H6 (Diborane) est un gaz rare et réactif composé de deux atomes de bore liés ensemble par 4 liaisons halogénées. Ce gaz incolore a une odeur similaire à celle des boules à mites et la structure moléculaire d'une échelle ou d'un triangle. Il est utilisé dans plusieurs secteurs, y compris l'industrie des semi-conducteurs, l'aérospatiale, la pétrochimie et les industries pharmaceutiques. Le diborane est un produit chimique versatile avec l'inconvénient de présenter des risques significatifs pour la santé humaine et l'environnement. Ici, nous discuterons davantage des propriétés chimiques, des usages, de la toxicité et des précautions de sécurité du protoxyde de mercure, ainsi que de sa production industrielle et de sa synthèse, y compris le mécanisme de réaction utilisé pour son application en tant qu'agent réducteur dans les synthèses organiques.
C'est un composé covalent avec des dimensions moléculaires bien définies et il présente des propriétés telles qu'une liaison B-B de 1,83 Å, une longueur de liaison B-H de 1,19 Fig ; il se décompose spontanément (même à son point d'ébullition -92°C) lorsqu'il est exposé à l'air ou à l'eau, libérant du gaz hydrogène ainsi que de l'acide borique et des borates. Poids atomique = 27,67 g/mol. Sans ambiguïté, il devient exothermique et explosif lors de sa décomposition, en particulier en présence de certains catalyseurs tels que l'oxygène, les halogènes, les oxydes d'azote, le trifluorure de chlore et le dioxyde de carbone. Le diborane est soluble dans les solvants polaires (éthanol, éther) mais pas dans les hydrocarbures.
Le diborane(6) a été utilisé dans le traitement des semi-conducteurs, mais cette application devient moins courante. Le diborane est utilisé pour produire plusieurs autres matériaux pertinents pour les dispositifs électroniques de puissance tels que les amplificateurs de puissance, les LED et les transistors micro-ondes. Il participe à la production de ces matériaux essentiels par des processus comme le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou l'épitaxie par faisceau moléculaire (MBE). Il est également utilisé dans la production du nitride de gallium dopé au bore (GaN), qui est un matériau clé pour les diodes électroluminescentes (LED) bleues et blanches ainsi que pour les diodes lasers, et il est employé pour faciliter le processus d'étamage plasma lors de la nanofabrication utilisée pour construire des circuits microélectroniques ou des nanostructures.
Le diborane B2H6 est-il un poison et considérations sur la sécurité
Dangers potentiels pour les êtres humains et l'environnement : le diborane est hautement toxique. L'exposition aux vapeurs de diborane peut provoquer des problèmes respiratoires graves, y compris un œdème pulmonaire et une pneumonie pouvant entraîner la mort. De plus, le diborane présente une inflammabilité réduite et est explosif à la fois sous sa forme liquide sous pression et sous sa forme gazeuse, comme en témoignent les valeurs suivantes : Le contact avec le diborane liquide peut provoquer des brûlures cutanées extrêmement sévères, ainsi que des gelures et des blessures sérieuses pouvant endommager les tissus corporels. Il est aiguement toxique pour les organismes aquatiques et par conséquent, toutes les mesures de sécurité pour manipuler ce composé doivent être strictement respectées. Cela implique que les conteneurs soient stockés de manière à assurer une ventilation adéquate, l'utilisation d'équipements de protection individuelle (EPI) tels que des gants résistants aux produits chimiques et des lunettes de sécurité lors de la manipulation des produits chimiques ou encore la réponse selon les protocoles d'intervention d'urgence énoncés.
La production commerciale de diborane s'effectue par le procédé Sabatier, qui implique la réaction de trichlorure de bore (BCl3) et de borohydride de sodium à haute température dans un agent réducteur conjugué. Cela produit du gaz diborane et un sous-produit de chlorure de sodium (NaCl). Étant donné que le procédé Sabatier est exothermique, ces réactions doivent être réalisées dans une atmosphère inerte pour éviter des dérapages violents. Le diborane disponible commercialement existe avec des puretés variables allant de 95 % à des niveaux plus élevés (par exemple, >99,999 %) en fonction de l'application prévue et du niveau de purification requis.
B2H6 (Diborane) comme agent réducteur dans les réactions organiques
Le diborane est un agent réducteur très utile pour différentes fonctions organiques, y compris l'aldehyde, le cétone, l'esther, l'acide carboxylique et le nitrile. - Alcools ou amines : par réduction des groupes fonctionnels, le diborane peut former soit des alcools (en utilisant des conditions de réaction particulières et des substrats), de même, la réduction du groupe carbonyl par le diborane forme des intermédiaires de borane qui peuvent être fonctionnalisés pour produire une variété de composés organoboranes. Le diborane est également largement utilisé dans la réduction des groupes nitro en amines et comme agent pour la synthèse de molécules organiques complexes trouvées naturellement, agissant de diverses manières dans les produits naturels, les pharmaceutiques ou les agrochimiques. Il est extrêmement réactif et toxique, mais peut être utilisé en synthèse organique lorsque des précautions spéciales sont prises pour éviter l'exposition.
Par conséquent, le diborane (B2H6) est un composé largement utilisé et versatile mais dangereux avec des applications étendues dans de nombreux domaines. Cependant, en raison des risques liés à ses propriétés chimiques et à son utilisation, il doit être manipulé en suivant des protocoles de sécurité, des exigences de stockage sécurisé sont nécessaires ainsi que l'utilisation d'équipements de protection individuelle (EPI); les plans de réponse d'urgence peuvent également améliorer les résultats pour la santé publique. Le diborane est préparé industriellement par hydrolyse du borohydride de sodium, mais comme cette méthode ne contrôle pas suffisamment la pression et la génération de chaleur, elle peut entraîner des explosions. De plus, son statut de réactif sur le banc des laboratoires de synthèse organique montre qu'il faut de la prudence et des connaissances pour manipuler correctement ce produit chimique afin d'éviter une réaction incontrôlable.
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