Una Connexió Senzilla entre els Hidrocarburs i els Hidrurs de Bor

Posted on 29/03/2013 per

0


La química dels hidrocarburs s’estudia en els primers anys del grau de Química perquè és una de les que presenta unes regles més senzilles i més ben establertes. De fet les regles sobre la tetravalència del carboni i la formació de cadenes a través de la unió d’àtoms de C (enllaços C—C) en els hidrocarburs daten de l’any 1858 i es deuen a Kekulé i Archibal Scott Couper.

A la química del carboni ens trobem en la major part dels compostos amb els típics enllaços C-C i C-H localitzats de dos centres i dos electrons (2c-2e). La hibridació dels àtoms de C que pot ser sp3, sp2 i sp ens porta a enllaços amb angles de 109.5º i orientació tetraèdrica (3D), enllaços de 120º i estructures planes (2D) o enllaços de 180º i estructures lineals (1D).

La química dels hidrurs de bor és força més complicada. Els hidrurs de bor acostumen a evitar els enllaços B-B de 2c-2e i a diferència dels hidrocarburs és difícil trobar llargues cadenes de sistemes units a través d’enllaços B-B. Mentre en els hidrocarburs és molt excepcional una coordinació superior a 4, a la química del bor la coordinació de fins a 7 és habitual. Finalment, mentre en els hidrocarburs és fàcil trobar molècules amb enllaços dobles (etè) o triples (etí), a la química dels hidrurs de bor aquestes espècies són més aviat rares.

Doncs bé malgrat les diferències evidents entre les químiques dels hidrocarburs i dels hidrurs de bor, s’ha descrit recentment un procediment que permet a partir de qualsevol hidrocarbur generar hidrurs de bor anàlegs. El més senzill és explicar-ho a través d’un exemple. Considerem l’etè, 1 a la Figura 1. El podem transformar a un hidrur de bor canviant cada C per un B. D’aquesta manera, l’hidrur de bor format té els mateixos electrons de valència que l’etè de partida. A partir d’aquest compost podem afegir un protó (H+) per cada enllaç B-B de 2c-2e (en aquest cas particular tenim dos enllaços B-B, un σ i un π) que hi hagi en el nostre compost inicial. A l’afegir un protó es forma un enllaç B-H-B de 3c-2e que substitueix l’inicial B-B de 2c-2e i es redueix una càrrega negativa. Així, la primera substitució genera l’anió 3 que es pot considerar un anàleg de l’etè. Una segona substitució forma 4 que és la coneguda molècula de diborà. Una tercera substitució ja no és possible perquè no tenim cap més enllaç B-B de 2c-2e en el sistema 4. Les molècules 2, 3 i 4 són hidrurs de bor anàlegs de l’etè.

Figura 1. Procediment utilitzat per generar hidrurs de bor anàlegs a l'etè.

Figura 1. Procediment utilitzat per generar hidrurs de bor anàlegs a l’etè.

L’exercici que hem fet amb l’etè es pot repetir amb qualsevol molècula d’hidrocarbur (us animo a fer-ho) i descobrir els hidrurs de bor anàlegs a l’hidrocarbur inicial. D’aquesta manera es poden recuperar molts hidrurs de bor ja coneguts (com el diborà) i es poden proposar noves estructures com ara el compost 3 que possiblement seran sintetitzades en un laboratori en un futur no massa llunyà. Com a exemple, dir-vos que fent aquest experiment amb el benzè surten estructures com les de la Figura 2.

Figura 2. Dos hidrurs de bor anàlegs del benzè.

Figura 2. Dos hidrurs de bor anàlegs del benzè.

Tot aquest procediment ha estat elaborat per investigadors de l’Institut de Química Computacional i Catàlisi de la UdG en col·laboració amb investigadors de l’Institut de Ciència dels Materials (ICMAB) del CSIC. I ha estat recentment descrit en un article catalogat com a VIP (very interesting paper) per l’editor de Chemistry – A European Journal. Aquest article ha merescut la contraportada del número 19 de la revista (obra del Dr. Jordi Poater, Figura 3).

Figura 1. La contraportada del número 19 de l'any 2013 de la revista Chemistry - A European Journal.

Figura 3. La contraportada del número 19 de l’any 2013 de la revista Chemistry – A European Journal.

Advertisements