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Boroxine

La boroxine, ou cyclotriboroxane, est un composĂ© chimique hĂ©tĂ©rocyclique de formule H3O3B3 dont le cycle est constituĂ© alternativement de trois atomes d'oxygĂšne et trois atomes de bore, ces derniers Ă©tant chacun liĂ©s Ă  un atome d'hydrogĂšne. Les anhydrides boroniques comme la trimĂ©thylboroxine (de) et la triphĂ©nylboroxine (de) forment une classe de composĂ©s appelĂ©s boroxines. À tempĂ©rature ambiante, ce sont des solides gĂ©nĂ©ralement en Ă©quilibre avec leurs acides boroniques respectifs[2]. La boroxine est un composĂ© trĂšs rĂ©actif, qui rĂ©agit violemment en prĂ©sence d'oxygĂšne O2 ou de monoxyde de carbone CO, mĂȘme Ă  tempĂ©rature ambiante[3]. Outre son intĂ©rĂȘt dans les Ă©tudes thĂ©oriques, la boroxine est par exemple utilisĂ©e pour rĂ©aliser des Ă©lectrolytes dans les accumulateurs lithium-polymĂšre et surtout pour rĂ©aliser des matĂ©riaux optiques[4].

Boroxine
Image illustrative de l’article Boroxine
Structure de la boroxine
Identification
No CAS 289-56-5
PubChem 6327462
ChEBI 33120
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule H3B3O3 [IsomĂšres]
Masse molaire[1] 83,455 ± 0,022 g/mol
H 3,62 %, B 38,86 %, O 57,51 %,

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Structure et liaison

Le cycle de la boroxine est plan. La molĂ©cule est isoĂ©lectronique au benzĂšne C6H6 et prĂ©sente un caractĂšre partiellement aromatique dĂ» Ă  un systĂšme π issu des orbitales p vacantes sur les atomes de bore[5]. Les liaisons simples sur le bore dans les composĂ©s de boroxine sont essentiellement de type s.

Les substituants ont peu d'effet sur les dimensions du cycle : ainsi, les liaisons B–O de la triĂ©thylboroxine ont une longueur de 138,4 pm et les liaisons B–C ont une longueur de 156,5 pm tandis que ces liaisons ont une longueur respectivement de 138,6 pm et 154,6 pm dans la triphĂ©nylboroxine[5] ; ils dĂ©terminent en revanche la structure cristalline du solide

Les boroxines substituĂ©es avec des groupes alkyle prĂ©sentent les structures cristallines les plus simples. Ces molĂ©cules s'empilent les unes sur les autres en alignant les atomes d'oxygĂšne d'une molĂ©cule avec les atomes de bore des molĂ©cules adjacentes, de sorte que les cycles ainsi juxtaposĂ©s forment un tube. Les distances B–O intermolĂ©culaires des boroxines substituĂ©es avec des groupes Ă©thyle sont de l'ordre de 346,2 pm, ce qui est trĂšs supĂ©rieur Ă  la longueur de la liaison B–O intramolĂ©culaire du cycle, qui vaut dans ce cas 138,4 pm.

La structure cristalline des boroxines substituĂ©es avec des groupes phĂ©nyle est plus complexe. Le cycle boroxine d'une molĂ©cule s'empile entre des cycles phĂ©nyle de molĂ©cules adjacentes, ce qui permet aux groupes phĂ©nyle de cĂ©der des Ă©lectrons π aux orbitales p vacantes des atomes de bore du cycle boroxine[5].

SynthÚse et réactions

Les boroxines sont produites par dĂ©shydratation de leur acide boronique correspondant[2]. Cette dĂ©shydratation peut ĂȘtre obtenue Ă  l'aide d'un agent dessicant ou par chauffage sous vide. Plus rĂ©cemment, on a pu produire de la trimĂ©thylboroxine (de) (H3CBO)3 par rĂ©action de monoxyde de carbone CO avec du diborane B2H6 et du borohydrure de lithium LiBH4 comme catalyseur :

3 CO + 3⁄2 B2H6 → (H3CBO)3 (de).

La triméthylboroxine est l'une des boroxines les plus utilisées, notamment pour réaliser des méthylations d'halogénures d'aryle par réactions de Suzuki avec catalyseur à base de palladium[6].

Notes et références

  1. Masse molaire calculĂ©e d’aprĂšs « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. (en) Stephen A. Westcott, « BO Chemistry Comes Full Circle », Angewandte Chemie, vol. 49, no 48,‎ , p. 9045-9046 (PMID 20878818, DOI 10.1002/anie.201003379, lire en ligne)
  3. (en) George H. Lee II et Richard F. Porter, « Gaseous Boroxine: Mechanisms of Reactions with Oxygen and Carbon Monoxide », Inorganic Chemistry, vol. 5, no 8,‎ , p. 1329-1333 (DOI 10.1021/ic50042a007, lire en ligne)
  4. (en) Q. G. Wu, Gang Wu, Lorenzo Brancaleon et Suning Wang, « B3O3Ph3(7-azaindole):  Structure, Luminescence, and Fluxionality », Organometallics, vol. 18, no 13,‎ , p. 2553-2556 (DOI 10.1021/om990053t, lire en ligne)
  5. (en) Monika C. Haberecht, Michael Bolte, Matthias Wagner et Hans-Wolfram Lerner, « A new polymorph of tri(p-tolyl)boroxine », Journal of Chemical Crystallography, vol. 35, no 9,‎ , p. 657-665 (DOI 10.1007/s10870-005-3325-y, lire en ligne)
  6. (en) Matthew Gray, Ian P. Andrews, David F. Hook, John Kitteringham et Martyn Voyle, « Practical methylation of aryl halides by Suzuki–Miyaura coupling », Tetrahedron Letters, vol. 41, no 32,‎ , p. 6237-6240 (DOI 10.1016/S0040-4039(00)01038-8, lire en ligne)
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