05/11/2013

1

Seminario:Boro.

1

• EQUIPO:

• Carreón González Mirzam• Díaz Vera Susana• Ramírez Barbosa Itzel.

Generalidades Del Boro.

2

05/11/2013

2

3

Simbolo B

Número atómico 5

Grupo, Periodo, Bloque 13, 2, p

Masa Molar 10,811 g/mol

Configuración electrónica [He]2s22p1

Punto de fusión 2349 K (2076 °C)

Punto de ebullición 4200 K (3927 °C)

densidad 2460 kg/m3

BORO

También…

4

Esta molécula, posee una perfecta simetría

icosaédrica, es altamente soluble en agua y

sorprendentemente resistente al calor: su

sal sobrevive a temperaturas superiores a

810°C sin descomposición.

05/11/2013

3

Grupos poliédricos que contienen boro, solos

o en combinación con otros elementos, se

conocen desde hace casi un siglo, se han

realizado estudios intensivos de sus

estructuras, de unión, y reactividad el interés

y práctica en esta área seguirá creciendo.

5

Las dimensiones de

enlace tienen una

estabilidad excepcional

6

Con implicaciones para la química orgánica

e inorgánica; en segundo lugar, muchas de

las propiedades especiales de las

agrupaciones de boro son las más

apropiadas para aplicaciones específicas.

Ahora se reconoce que estos grupos

tienen un amplio significado ,para

profundizar nuestra comprensión de

la unión covalente,

05/11/2013

4

7

El boro es el único elemento

distinto de carbono que

puede construir moléculas de

tamaño ilimitado por unión

covalente.

Debido a la presencia de

sólo tres electrones en

su capa de valencia.

Adopta diversas formas del

elemento puro (los cuales son

característica B12 icosaedro).

8

El boro muestra una variedad

asombrosa de estructuras estables

en combinación con la mayor parte

de los elementos de la tabla

periódica, con excepción de los

gases nobles y grupos actínidos.

05/11/2013

5

Borazina.

9

¿Qué es la Borazina?

Fórmula semidesarollada B3N3H6

Masa Molar 80,051 g/mol

Aspecto Líquido incoloro

Densidad 0.80 g/mL

Solubilidad en agua Insoluble

Temperatura de fusión - 55ºC

Temperatura de ebullición 58º C

10

05/11/2013

6

Propiedades termodinámicas

� ΔfH0 (kJ·mol−1) _____________ −541,0

� ΔfG0 (kJ·mol−1)______________ −392,7

� S0m(J·K

−1mol−1)______________ 199,6

11

Acerca de la Borazina.

La borazina se conoce desde los primeros trabajos de Alfred Stock al inicio de este siglo.

3B2H6 + 6NH3 3(B2H6)(NH3)2 2B3N3H6 +12H2

12

05/11/2013

7

Acerca de la Borazina.

� Síntesis más eficientes:

� 3NH4Cl + 3BCl3 9HCl + Cl3B3N3H3 NaBH4 B3N3H6

+ 3/2B2H6 + 3NaCl

� 3NH4Cl + 3LiBH4 B3N3H6 + 3 LiCl + 9 H2

13

¿Y las borazinas sustituidas?

� Existen borazinas N- o B- sustituidas que se pueden obtener mediante una sustitución apropiada sobre los reactivos, antes de la síntesis del anillo.

� 3RNH3Cl + 3 BCl3 9HCl + Cl3B3N3R3 NaBH4

H3B3N3R3 + 3/2B2H6 + 3NaCl

14

05/11/2013

8

Y también…

� O por sustitución después de que los anillos de han formado:

� Cl3B3N3R3 + 3LiR R3`B3N3R3 + 3LiCl

15

Borazina Vs. Benceno

� Isoelectronicos

� puntos de ebullición borazinas sustituidas respecto a los derivados bencénicos sustituidos en forma semejante es de 0.93 +/-0.01 .

� las propiedades químicas de la borazina y del benceno son bastante diferentes.

16

05/11/2013

9

17

Borazina Vs. Benceno

Debido a la diferencia en electronegatividad entre el boro y el nitrógeno. Esta localización en el nitrógeno parcial debilita el enlace pi en el anillo.

18

05/11/2013

10

El de menor diferencia de electronegatividad será el más fuertemente enlazado.

19

Con respecto a la Borazina.

� La diferencia de electronegatividad entre el boro y el nitrógeno tiende a estabilizar el enlace con el boro mediante sustituyentes electronegativos y al nitrógeno por sustituyentes electropositivos.

� Así en contraposición con el benceno, la borazina lleva a cabo reacciones de adición rápidamente.

20

05/11/2013

11

Trihaluros de Boro.

21

Compuestos con elementos electronegativos.

El boro se combina con:

• Halógenos, dando lugar a los haluros deboro. Estos se usan como catalizadoresácidos de Lewis.

• Oxígeno, produciendo ácido bórico, y ésteresde borato.

• Nitrógeno, obteniéndose nitruros de boro,amino-boranos y compuestos análogos a losaminoácidos.

22

05/11/2013

12

TRIHALOGENUROS DEBORO.Estructura:

� Los trihaluros de boro constan demoléculas de BX3 planas trigonales ysimetria simetría D3h

Características físicas:

� El trifluoruro y el tricloruro de boro songases, el tribromuro es un líquido volátil yel triioduro es sólido.

23

Ácido base:

Los trihaluros son ácidos de Lewis, el orden de su fuerza ácida es el siguiente:

� BF3 > BCl3 > BBr3 > BI3

24

05/11/2013

13

Acidez de Lewis comparativa.

� Los tres trihalogenuros de boro ligeros, BX3

(X = F, Cl, Br) forman aductos estables con bases de Lewis comunes.

� Exotermicidad relativa de las reacciones de formación del aducto

BF3> BCl3> BBr3 (ácido de Lewis más fuerte)

25

La tendencia atribuida al grado de enlace π en el trihalogenuro de boro planar, se perdería con la piramidalización del la molécula de BX3,5 que sigue la siguiente tendencia:

BF3 > BCl3 > BBr3 (más fácilmente piramidable)

26

05/11/2013

14

Tamaño entre Yodo y Flúor.

� Flúor mejor donador de par electrónico con los orbitales del boro, debido a la similitud de tamaño y simetría.

� Como resultado, la retrodonación del flúor es mayor que la del yodo.

27

En una explicación alternativa, la baja acidez de Lewis del BF3 es atribuida a la debilidad relativa del enlace en los aductos F3B-L.

28

05/11/2013

15

TRIHALOGENUROS DE BORO

La acidez de Lewis relativa de trihalogenuros deboro se puede entender mejor y se explica entérminos de propiedades que surgen después seforman complejos donante -aceptor .

29

Reacciones de los trihaluros.

30

BF3 (g) NH3 (g) → F3B-NH3

BCl3 (g) + 3H2O (l) → B(OH)3 (ac) + 3HCl (ac)

BF3 (g) + F-(ac) → (BF4)

-(ac)

BCl3 (g) + 3H2O (l) → B(OH)3 (ac) + 3HCl (ac)

BBr3 (g) + 3NH(CH3)2 → B(N(CH3)2)3 + 3HBr (g)

05/11/2013

16

Boranos.

31

Historia.

� Alfred Stock, químico alemán.

� 1912-1936 publicó investigación sobrepreparación y caracterización .

� Desarrolló la línea de vacío de vidrio.

� William Nunn Lipscomb, químicoestadounidense.

� Premio Nobel de Química 1976 por sustrabajos sobre la estructura de losboranos.

� Explicó el enlace de estos compuestos.32

05/11/2013

17

Aportaciones.

33

Aportaciones.

1949 Robert E. Rundle y George ClaudePimentel: resonancia y 3c-4e.

34

05/11/2013

18

Estructura.

Cada boro rodeado por un tetraedro de átomosde hidrógenos. Los hidrógenos puentes estánmás separados del boro y presentan un ángulode enlace más pequeño.

35

Enlace tricéntrico.

Átomos de boro sp3.

Diborano=12e-

� Enlaces terminales B-H son enlaces sigma= 2e-. Total 8 e-

� 4e- disponibles, por lo que enlace puente H-B-H es tricéntrico y contiene 2e-

36

05/11/2013

19

37

38

05/11/2013

20

39

40

05/11/2013

21

Generalidades.� Hidruros de boro.� BH3 existe en forma de aductos ácido-base de

Lewis o como supuesto intermediario en reaccionesde B2H6.

� B2H6 es el hidruro de boro más sencillo.

� Considerados compuestos deficientes enelectrones.

� Buenos agentes reductores.

41

Carácterísticas.

A medida que aumentan el peso molecular son más estables.

Roturas:

� Asimétrica: Promovida por bases de Lewis pequeñas y duras.

� Simétrica: Promovida por bases voluminosas.

42

05/11/2013

22

43

Estructuras.� Closo.

Si todos los vértices del deltaedro están ocupados.Reglas de Wade: #vértices=#pares de enlace - 1#e-=2n+2

� Nido.Se elimina un átomo de boro de un vértice de laestructura closo (se forma un copa).Presentan átomo de hidrógeno adicionales para cubrirlas valencias que quedan en torno a la abertura.#e-=2n+4

� Aracno.Si se eliminan dos átomos de boro de dos vértices.Estructuras más abierta.#e-=2n+6

44

05/11/2013

23

45

46

Relaciones estructuralesentre boranos closo, nido yaracno. Los homólogosestructurales se encuentraunidos mediante líneasdiagonales; las reaccionesteóricas de oxidación –reducción estas dadas en lashileras horizontales.

05/11/2013

24

Carboranos.

Carbono posee 1e- más que boro, por lo que laentidad C-H es isoelectrónica con B-H- o BH2.

Es posible reemplazar a un átomo de boro conun carbono, con un aumento de uno más en lacarga.

Se conocen las mismas estructuras.

Pueden ser formados a partir de decaboranos ojaulas de boro dianiónicas al reaccionar conalquinos y sulfuro de dietilo como disolvente.

47

Metalocarboranos.

Son derivados de los carboranos en donde sesustraen boros de la jaula y entra un centrometálico para formar en enlaces coordinadosentre los carbonos y boros con el centrometálico (Fe, Co, Mn).

Una base fuerte es capaz de atacar a uncarborano, provocando la salida de un átomode boro.

48

05/11/2013

25

Estructura de algunos compuestos carbonil metalocénicos. (a) Especies dicarbolílicas; (b) carbolil-ciclopentadienilo mixto; (c) compuesto carbolil-carbonilo mixto

49

Aplicaciones.

50

05/11/2013

26

Boranos poliédricos.

Su descubrimiento en el año 1900 por Alfred Stock y compañeros detrabajo ha abierto la puerta a un nuevo reino de la estructura químicaque un siglo más tarde todavía se está desarrollando .

Sus diversos derivados que contienen hetero átomos unidos en elesqueleto de la jaula como carboranos , ayudó a forzar una revoluciónen el camino de los químicos, el hecho es que hay diversas áreas deaplicación lo que explota a las notables propiedades de los cúmulos deboro.

51

Figura 15.

Clústeres de Boro en Medicina.

En general, las propiedades características de boranos sonatractivas para los médicos en aplicaciones farmacológicas.Su baja reactividad química y resistencia a la degradación enlos sistemas biológicos hace que sean relativamente notóxicos y, como se verá, que se pueden adaptar a propósitosespecíficos.En 1935 se encontró que una colisión entre núcleos de boro10y los neutrones lentos producen partículas α (núcleos de helio-4) . Al año siguiente, un médico, GL Locher, señaló que si estose lleva a cabo en el tejido, la energía de las partículasproducidas destruiría la célula inmediata pero no sus vecinos.Por lo tanto, constituirían un nuevo tratamiento no invasivo decánceres inoperables.

52

05/11/2013

27

El problema con la aplicación de boro.

La terapia por captura de neutrones (BNCT) en los días de Locher fue lafalta de compuestos de boro adecuados: la mayoría eran tóxicos, pocosolubles, mono especies de boro tales como ácido bórico.Reavivado el interés en este enfoque, un médico japonés, Hatanaka, cuidopacientes con tumores cerebrales, tratados con cierto éxito.

En los últimos años BNCT se ha sometido a ensayos clínicos en EstadosUnidos, los Países Bajos, y otros países. Con el fin de hacer eficaz estaterapia, requiere concentraciones de boro 20 a 35 mg, o alrededor de un milmillones de átomos 10B por célula (un poco menos si están localizados en lacélula núcleo), con alta selectividad en el tumor contra sano tejido.

53

Una estrategia empleada actualmente es unir boro a los anticuerpostumorales dirigidas a tipos de células específicos.

Entre las personas en estudio son glucósidos y porfirinas unido a variasjaulas de carborano.

Los agentes están bajo estudio, incluyendo poliaminas , glucósidos,hidratos de carbono, nucleósidos , e inmunoconjugados , así comoliposomas.

Son de particular interés los portadores que contienen varios clústeresC2B10 que pueden entregar átomos de boro por molécula en las célulascancerosas.

54

05/11/2013

28

Otros usos terapéuticos de la interacción 10B-neutrón sontambién bajo investigación, por ejemplo, en el tratamiento de laartritis reumatoide, un procedimiento conocido como la capturade neutrones de boro (BNCS) se está probando. En esteprocedimiento, tejido artrítico es destruida por 10B a través de laintroducción adecuada de compuestos portadores y acontinuación, sometiéndolo a bombardeo de neutrones.

En contraste con el tratamiento convencional para la radiación deartritis, BNCS es más localizada en el cuerpo y por lo tantominimiza daño al tejido sano.

55

En un enfoque, liposomas fueron empleadas para incorporarboro en los tejidos de las ratas de laboratorio artríticos, conresultados alentadores; otro método utiliza derivados decarborano que tienen grupos sustituyentes de cortisona orelacionados.

Compuestos de boro en racimo también son los principalescandidatos para aplicaciones médicas que no impliquen lacaptura de neutrones. La estabilidad excepcional de boranopoliédrica bajo ciertas condiciones son basados en productosfarmacéuticos y radiotrazadores tienden a resistir ladegradación mejor que los reactivos orgánicosconvencionales.

56

05/11/2013

29

Por ejemplo, derivados fenólicos de carbono -sustituidos de 1,12 - C2B10H12 han demostradoser potente estrógeno.

Es de destacar que cuando se introducen jaulascarboranilo a los orgánicosfarmacológicamente activos , la afinidad deunión al receptor, en muchos casos se mejora ,probablemente debido al carácter hidrofóbicodel carborano.

57

Cristales líquidos.

Un área de aplicación que se aprovecha tanto de lageometría de jaula tridimensional y la electrónicaespecial son las propiedades de los clusters de borose encuentra en el desarrollo de la nuevos tipos demateriales cristalinos líquidos.Las sustancias que presentan comportamiento delos fluidos a temperatura ambiente, pero tiene unconjunto parcialmente ordenado estructura yexposición de la birrefringencia, conocido comolíquido son cristales, de considerable importanciaen la tecnología moderna.

58

05/11/2013

30

Los grupos de boro son especialmenteatractivas por su estabilidad térmica, y lafacilidad de derivatización, lo que les permiteser utilizados como módulos para laconstrucción de las barras moleculares quemuestran comportamiento líquido distintivocristalino . La combinación de los clusters deboro con anillos orgánicos pueden serdiseñados para producir materiales cristalinoslíquidos que tienen propiedades de otro modono alcanzables.

59

Cadenas, Anillos, Barras y Cajas.

Clusters de boro como bloques de construcción.

Carboranos y otros tipos de cluster de boro sonpotencialmente excelentes para la construcción deenlaces covalentes, arquitectónicamente nuevosmacromoléculas y polímeros, sin embargo, no fuehasta los últimos años que han sido las herramientasde síntesis en pleno funcionamiento de una maneracontrolada racional.Grupos carborano se pueden conectar a través de susátomos de carbono jaula.

60

05/11/2013

31

61

Los macrociclos en las figuras C y D ilustran elestado actual de la técnica en la síntesis controladade los sistemas de grandes de gruposmonoméricos de boro.

El "pez gordo" en la figura C consiste en alternarm-carboranilo (1,7-C2B10H10) jaulas y los anillos de1,3-fenileno.

62

05/11/2013

32

Figura D incorpora cuatro (C5Me5) grupos Co (Et2C2B4H2)unidos por cadenas diacetileno y cuenta con un 24-átomoplanas C16B8 anillo octogonal (82b). La reducciónelectroquímica de este complejo tetracobalt genera unmonoanión que exhibe electrónica la comunicación entre loscentros de metal (82b), que es de interés ya que hay muchaatención actual dirigida en lazadores alquino como "cables" encarbono orgánico y sistemas organometálicos.

63

Óptica No Lineal.

Otra área en la que grupos de boro están atrayendo laatención es el estudio de materiales ópticos no lineales ( NLO).Materiales NLO son cada vez más importantes en eldesarrollo de tecnologías, incluyendo el almacenamiento yrecuperación de datos, comunicaciones , y la conmutaciónóptica, el énfasis ha sido sobre todo en los sistemas de estadosólido molecular.Materiales NLO ofrecen un número de ventajas incluyendotiempos de respuesta muy rápidos , reducir las constantesdieléctricas entre otros. Llamados sistemas - " push-pull “Varios diferentes sistemas de clúster de boro han sidoinvestigados.

64

05/11/2013

33

La figura 12B muestra una propuesta tropilio-p-carborano ciclopentadienilo, sistema cuyacalculada β son valores (que varian con R) sonmucho más altos, análogos en los que el anillocentral es benceno en lugar de carborano.Curiosamente, el efecto del carborano jaula esreducir la comunicación electrónica entre los anillosy por lo tanto aumentar la polarización de lascargas, en comparación con las moléculas debenceno-centrados.

65

Bibliografía.

� Greenwood, N. And Earnshaw A. Chemistry of the elements. School of Chemistry, University of Leeds U.K. Second Edition

� Reyner. Química Inorgánica Descriptiva. Pearson Education, México, 2000.

� Huheey, et. al, Quimica Inorgánica, Oxford University Press Hara. México, 1997.

� Cotton, Albert. Química inorganica básica. Limusa, grupo noriega editores. México, 1993.

� The lewis acidity of boron trihalides revised. Carlos Franca and Reinaldo Pis Diez, Journal of the Argentine chemical society.

66

05/11/2013

34

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

67

SEMINARIO: BORO

EQUIPO:

• CARREÓN GONZÁLEZ MIRZAM------ (boranos y cajasB)

• DIAZ VERA SUSANA --------(Boro generalidades y aplicaciones)

• RAMÍREZ BARBOSA ITZEL. -----(Borazina Y trihalo-genuros de B)

68