Chemische Eigenschaften von Diboran B2H6, Verwendung Toxizität und Sicherheitsvorkehrungen, Industrieherstellung & -synthese Anwendungen als Reduktionsmittel in der Organosynthese
B2H6 (Diboran) ist ein seltener und reaktiver Gas, das aus zwei Boratomen besteht, die durch 4 Halogenbrücken miteinander verbunden sind. Dieses farblose Gas hat einen Geruch, der an Mothballs erinnert, und eine molekulare Struktur wie eine Leiter oder ein Dreieck. Es wird in mehreren Bereichen eingesetzt, einschließlich Halbleiter-, Luft- und Raumfahrt-, Petrochemie- und Pharmaindustrie. Diboran ist ein vielseitiges Chemikalie mit dem Nachteil, dass es erhebliche Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt darstellt. Hier werden wir mehr über Mercurioxid ähnliche chemische Eigenschaften, Verwendungen, Toxizität und Sicherheitsvorkehrungen von Quecksilberoxid behandeln, sowie über industrielle Produktion und Synthese einschließlich eines Reaktionsmechanismus, der für seine Anwendung in der anorganischen Chemie und als Reduktionsmittel in organischen Synthesen verwendet wird.
Es ist ein kovalentes Verbindungsmittel mit gut definierten molekularen Dimensionen und hat Eigenschaften wie B-B-Bindung von 1,83 Å, B-H-Bindungslänge von 1,19 Å; es zersetzt sich spontan (sogar bei seinem Siedepunkt -92°C), wenn es der Luft oder Wasser ausgesetzt ist, in die Freisetzung von Wasserstoffgas zusammen mit Borssäure & Boraten. Atomgewicht = 27,67 g/mol Unequivocallyhit wird bei der Zersetzung exotherm und explosiv, insbesondere in Gegenwart einiger Katalysatoren wie Sauerstoff, Halogene, Stickoxides, Chlortrifluorid und Kohlendioxid. Diborane ist in polaren Lösungsmitteln (Ethanol, Äther) löslich, aber nicht in Kohlenwasserstoffen.
Diboran(6) wird in der Halbleiterverarbeitung eingesetzt, aber diese Anwendung nimmt ab. Diboran wird verwendet, um mehrere andere relevante Materialien für Hochleistungs-Elektronikgeräte wie Verstärker, LEDs und Mikrowellen-Transistoren herzustellen. Er ist an der Herstellung dieser essentiellen Materialien durch Prozesse wie Chemische Dampfphasenabscheidung (CVD) oder Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) beteiligt. Außerdem wird er bei der Herstellung von boron-dotiertem Galliumnitrid (GaN) eingesetzt, das ein Schlüsselmaterial für blaue und weiße Leuchtdioden (LEDs) und Laserdioden ist und auch zur Unterstützung des Plasma-Ätzprozesses bei der Nanofertigung genutzt wird, die zur Herstellung von Mikroelektronikkreisen oder Nanostrukturen dient.
Ist Diboran B2H6 ein Gift und Sicherheitsaspekte
Mögliche Gefahren für Menschen und Umwelt: Diboran ist hochgradig toxisch. Eine Einwirkung von Diboran-Dämpfen kann schwerwiegende Atemwegsprobleme verursachen, einschließlich Lungenödemen und Lungenentzündungen, die zum Tod führen können. Außerdem ist Diboran leicht entzündlich und explosiv in seinem verdichteten flüssigen sowie gasförmigen Zustand, wie die folgenden Werte belegen: Der Hautkontakt mit flüssigem Diboran kann äußerst schwere Brandverletzungen verursachen, Tiefgefrier- und Gewebeverletzungen. Es ist akut toxisch für aquatische Organismen und daher müssen alle Sicherheitsvorkehrungen bei der Handhabung des Stoffes strikt eingehalten werden. Dies umfasst das Lagern von Behältern so, dass eine ausreichende Belüftung gewährleistet ist, die Verwendung persönlicher Schutzausrüstungen (PPE) wie chemiebeständiger Handschuhe und Sicherheitsschutzbrillen beim Umgang mit den Chemikalien oder entsprechend den angegebenen Notfallreaktionsprotokollen zu handeln.
Die kommerzielle Produktion von Diboran erfolgt nach dem Sabatier-Prozess, bei dem eine Reaktion von Bortrichlorid (BCl3) und Natriumborhydrid bei hoher Temperatur in einem konjugierten Reduktionsmittel stattfindet. Dabei entsteht Diboran-Gas und als Nebenprodukt Natriumchlorid (NaCl). Da der Sabatier-Prozess exotherm ist, müssen diese Reaktionen in einer träge gasigen Atmosphäre durchgeführt werden, um gewaltsame Ausbrüche zu verhindern. Kommerziell erhältlicher Diboran hat unterschiedliche Reinheitsgrade, die von 95 % bis zu höheren Stufen (z. B. >99,999 %) reichen, je nach vorgesehenem Einsatzgebiet und erforderlichem Reinigungsgrad.
B2H6 (Diboran) als Reduktionsmittel in organischen Reaktionen
Diboran ist ein sehr nützliches Reduktionsmittel für verschiedene organische Funktionsgruppen, einschließlich Aldehyd, Ketone, Ester, Carbonsäuren und Nitrile. - Alkohole oder Amine: Durch die Reduktion der Funktionsgruppen kann Diboran entweder Alkohole (unter Verwendung bestimmter Reaktionsbedingungen und Substrate) bilden. Ähnlich führt die Reduktion von Carbonylgruppen durch Diboran zu Boran-Zwischenprodukten, die funktionalisiert werden können, um eine Vielzahl von organoboranhaltigen Verbindungen herzustellen. Diboran wird außerdem weitgehend bei der Reduktion von Nitrogruppen zu Aminen eingesetzt und als Mittel für die Synthese komplexer organischer Moleküle, die in der Natur vorkommen, wobei es unterschiedlich in natürlichen Produkten, Arzneimitteln oder Agrochemikalien wirksam ist. Es ist äußerst reaktiv und toxisch, kann jedoch in der organischen Synthese eingesetzt werden, wenn besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um eine Exposition zu vermeiden.
Daher ist Diboran (B2H6) ein weit verbreitetes und vielseitiges, aber gefährliches Verbindung mit umfangreichen Anwendungen in vielen Bereichen. Aufgrund der mit seinen chemischen Eigenschaften und Verwendungen verbundenen Risiken muss es unter Einsatz von Sicherheitsprotokollen behandelt werden; für sichere Lageranforderungen sind Maßnahmen notwendig, zusammen mit der Nutzung von Schutzausrüstung (PPE); Notfallpläne können auch die öffentliche Gesundheit verbessern. Diboran wird industriell durch Hydrolyse von Natriumborhydrid hergestellt, doch da dieser Weg das Druck- und Wärmeentstehungsmanagement nicht ausreichend kontrolliert, kann es zu Explosionen kommen. Darüber hinaus zeigt sein Status als Reagenz auf dem Tisch der organischen Syntheselabore, dass Vorsicht und Wissen erforderlich sind, um dieses Chemikalie korrekt zu handhaben, damit keine unkontrollierbare Reaktion entsteht.
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