Tetrafluoroboritany

Tetrafluoroboritany jsou soli obsahující tetrafluoroboritanový anion BF −
4 , který má shodnou elektronovou konfiguraci s tetrafluorberylnatanovým aniontem (BeF 2−
4 ), tetrafluormethanem (CF₄) a tetrafluoramoniovým kationtem (NF +
4 ) a konfiguraci samotné valenční vrstvy má shodnou rovněž s řadou dalších iontů, jako je chloristanový anion (ClO -
4 ), který má v laboratořích i podobné použití. Tetrafluoroboritany se připravují reakcemi fluoridů s fluoridem boritým (BF₃), který je Lewisovou kyselinou, neutralizací kyseliny tetrafluoroborité nebo reakcí kyseliny borité s kyselinou fluorovodíkovou.

Strukturní vzorec tetrafluoroboritanového aniontu, BF −
4 

Využití

Častější využívání BF −
4  vedlo k menšímu využívání ClO -
4  v laboratořích jako slabě koordinujícího aniontu. S organickými sloučeninami, obzvláště aminy, tvoří ClO -
4  výbušné produkty. K nevýhodám BF −
4  patří mírný sklon k hydrolýze a rozklad za uvolnění fluoridových iontů, zatímco ClO -
4  se tyto potíže neobjevují; díky bezpečnosti se však tetrafluoroboritany používají častěji než chloristany. S molární hmotností´přibližně 86,8 g/mol je tetrafluoroboritanový anion nejlehčím slabě koordinujícím aniontem, díky čemuž je často upřednostňován při přípravě kationtových reaktantů nebo katalyzátorů pro syntetické účely.

Ion BF −
4  je méně nukleofilní i zásaditý než dusičnanový, halogenidové i triflátový anion. Při použití tohoto iontu tak lze snadno určit, že se reakce účastní kation a anion nereaguje. Tato nereaktivita má dvě příčiny: souměrnost iontu, a tedy rovnoměrné rozdělení náboje mezi jednotlivé atomy fluoru, a vysokou elektronegativitu fluoru, která vede k lepší rozpustnosti v organických rozpouštědlech než u příslušných halogenidů a dusičnanů. Podobné vlastnosti jako BF −
4  má i hexafluorofosforečnanový (PF −
6 ) a hexafluorantimoničnanový (SbF −
6 ) anion, které jsou stabilnější vůči hydrolýze a jiným reakcím a jejich soli jsou lipofilnější.

Příkladem tetrafluoroboritanu může být [Ni(CH₃CH₂OH)₆](BF₄)₂, kineticky nestabilní oktaedrický komplex, používaný jako zdroj nikelnatých kationtů (Ni²⁺).^[1]

Vysoce reaktivní kationty odvozené od Ti, Zr, Hf a Si odštěpují fluoridové anionty z BF −
4 , který pak není nekoordinujícím aniontem, a je tak třeba použít například SbF −
6 , BARF^– nebo [Al((CF₃)₃CO)₄]^–). V mnoha dalších komplexech považovaných za kationtové funguje atom fluoru jako můstkový ligand mezi atomem boru a kationtem; příkladem je komplex [μ-(DTBM-SEGPHOS)(Au–BF₄)₂], u kterého bylo krystalograficky zjištěno, že obsahuje dva můstky Au–F–B.^[2]

I přes nízkou reaktivitu se tetrafluoroboritanové anionty používají jako zdroj fluoridových iontů pro silně elektrofilní kationty za účelem tvorby vazeb uhlík-fluor. Nejlepší známou takovou reakcí je Balzova–Schiemannova reakce.^[3]

Tetrafluoroboritany těžkých a přechodných kovů se připravují podobně jako ostatní tetrafluoroboritany, roztoky příslušných solí se smíchají s roztoky kyseliny borité a fluorovodíkové. Fluorboritany cínu, olova, mědi a niklu se získávají elektrolýzou kovů v roztoku HBF₄.

Příklady

Tetrafluoroboritan draselný se připravuje reakcí uhličitanu draselného s kyselinou boritou a fluorovodíkovou:

B(OH)₃ + 4 HF → HBF₄ + 3 H₂O

2 HBF₄ + K₂CO₃ → 2 KBF₄ + H₂CO₃

Tetrafluoroboritany iontů alkalických kovů (kromě draslíku, rubidia a cesia) a amonného kationtu krystalizují jako rozpustné hydráty.

Tetrafluoroboritany se často používají k izolaci silně elektrofilních kationtů, jako jsou:

• Diazoniové soli (ArN +
  2 )
• Meerweinovy soli, například O(C₂H₅) +
  3 , nejsilnější volně dostupná alkylační činidla
• Tetrafluoroboritan nitrosonia (NO⁺) - oxidační a nitrosylační činidlo
• Tetrafluoroboritan nitronia (NO +
  2 ) - nitrační činidlo
• Ferrocenium, Fe(C₅H₅) +
  2 
• Soli bromonia a jodonia, například py₂X⁺ (X = Br nebo I: Barluengovo činidlo) a Ar₂I⁺ (soli diaryljodonia)
• Tetrafluoroboritan stříbrný a thallný se používají k dehalogenacím.^[4]

Tetrafluoroboritany většiny ostatních přechodných kovů jsou známy pouze ve vodných, alkoholových, etherových nebo nitrilových roztocích.

• Komplexy přechodných kovů s nitrily, například [Cu(NCMe)₄]BF₄

Imidazoliniové a formamidiniové soli, iontové kapaliny používané na přípravu stabilních karbenů, se obvykle izolují jako tetrafluoroboritany.