Tetrahalodiboranes
ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સ એ સૂત્ર B2X4 (X = F, Cl, Br, I) ધરાવતા ડાયબોરોન સંયોજનોનો એક વર્ગ છે. આ સંયોજનો સૌપ્રથમ 1920 ના દાયકામાં શોધાયા હતા, પરંતુ 20 મી સદીના મધ્યમાં કેટલાક રસ પછી, સંશોધનમાં મોટાભાગે અવગણવામાં આવ્યા હતા. અન્ય ડાયબોરોન સંયોજનોની તુલનામાં, ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સ એકદમ અસ્થિર છે અને ઐતિહાસિક રીતે તેને તૈયાર કરવું મુશ્કેલ રહ્યું છે; આમ, કૃત્રિમ રસાયણશાસ્ત્રમાં તેનો ઉપયોગ મોટાભાગે અજાણ્યો છે, અને ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સ પરનું સંશોધન તેમની પ્રતિક્રિયાત્મકતામાં મૂળભૂત રસમાંથી ઉદ્ભવે છે. તાજેતરમાં, સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોમાં ઉપયોગ માટે બી + સાથે સિલિકોનના ડોપિંગને પ્રોત્સાહન આપવા માટે રીએજન્ટ તરીકે ખાસ કરીને ડાયબોરોન ટેટ્રાફ્લોરાઇડમાં ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સમાં રસ ફરી વધ્યો છે. માળખું કારણ કે ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સની લંબરૂપ અને સમતલીય ભૂમિતિઓ સામાન્ય રીતે ઊર્જાની ખૂબ નજીક હોય છે, આ બે રચનાઓ વચ્ચેનો ઊર્જાસભર તફાવત આ અણુઓની ભૂમિતિના સૌથી વધુ તપાસ કરાયેલ પાસું છે. જેમ જેમ તે બહાર આવ્યું તેમ, તફાવત સંયોજનમાં હેલાઇડની ઓળખ પર આધારિત છે. B2F4 ઘન અને વાયુ તબક્કા એમ બન્નેમાં સમતલીય ભૂમિતિ (સમપ્રમાણતા) અપનાવે છે. જો કે, પરિભ્રમણ માટેનો અવરોધ નાનો છે (માત્ર 0.02 કિલોકેલરી/મો) l. B2Cl4, જો કે, સ્ફટિકીકૃત થાય ત્યારે સમતલીય ભૂમિતિ અપનાવે છે પરંતુ વાયુ તબક્કામાં લંબ ભૂમિતિ (સમપ્રમાણતા) ની તરફેણ કરે છે. બે કન્ફોર્મર્સની સાપેક્ષ સ્થિરતાની ગણતરીઓ સૂચવે છે કે ભૂમિતિ ઊર્જામાં ~ 2kcal/mol ઓછી છે; નક્કર તબક્કામાં સમતલીય ભૂમિતિ પેકિંગ અસરોને કારણે હોવાનું માનવામાં આવે છે. આ વલણને ચાલુ રાખીને, કોમ્પ્યુટેશનલ મોડેલિંગ અને પ્રાયોગિક પરિણામો સંમત થાય છે કે B2Br4 અને B2I4 લંબ ભૂમિતિને પસંદ કરે છે. સંશ્લેષણ ટેટ્રાહેલોડિબોરેનનું પ્રથમ સંશ્લેષણ સ્ટોક એટ અલ દ્વારા નોંધવામાં આવ્યું હતું. 1925માં લેખકોએ પ્રવાહી BCl3માં ડૂબી ગયેલા ઝિંક ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે પ્રવાહ ચલાવીને BCl3ને ઘટાડીને B2Cl4 બનાવ્યું હતું. પછીના કાર્યમાં વાયુયુક્ત BCl3 અને પારાના ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને B2Cl4ના વાયુ તબક્કાના સંશ્લેષણની શોધ કરવામાં આવી હતી. B2Cl4 ની પ્રારંભિક લાક્ષણિકતાઓએ રંગહીન, પાયરોફોરિક પ્રવાહી હોવાનું નોંધ્યું હતું જે 0 °C થી ઉપરના તાપમાને વિઘટિત થાય છે. 1958 સુધી B2F4નું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું ન હતું જ્યારે ફિન્ચ અને શ્લેસિંગરે B2F4 રચવા માટે એન્ટિમની ટ્રાઇફ્લોરાઇડ સાથે B2Cl4ના સફળ સંશ્લેષણની જાણ કરી હતી. B2Cl4થી વિપરીત, B2F4 ઓરડાના તાપમાને સ્થિર રહે છે. ભારે ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સ, B2Br4 અને B2I4, સૌપ્રથમ 1949માં શ્લેસિંગર એટ અલ દ્વારા પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યા હતા. અને અનુક્રમે શમ્બ. B2Br4ને સૌપ્રથમ B2Cl4 અને BBr3ની પ્રતિક્રિયા દ્વારા એક્સેસ કરવામાં આવ્યું હતું. બી. આઈ. 3 ને ઘટાડવા માટે ઇલેક્ટ્રોડલેસ રેડિયોફ્રીક્વન્સી ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ કરીને B2I4 નું પ્રથમ સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. B2Br4-40 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી નીચે તાપમાન પર સ્થિર છે, જ્યારે B2I4 0 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી નીચે સ્થિર છે. જ્યારે પ્રકાશના સંપર્કમાં આવે છે ત્યારે B2I4 પણ ક્ષીણ થાય છે. ઊંચા તાપમાને B2I4નું વિઘટન બી. આઈ. 3 અને અને નું મિશ્રણ હોવાનું જણાતું કાળું ઘન ઉત્પન્ન કરે છે. ટેટ્રાહેલોઇબોરેન્સમાં પ્રારંભિક રસ મોટાભાગે મૂળભૂત હતો, અને ટેટ્રાહેલોડાઇબોરેન્સની વધુ લાગુ વિચારણા મોટે ભાગે સંશ્લેષણની મુશ્કેલી અને અલગ સંયોજનોની ઓછી સ્થિરતાને કારણે મર્યાદિત હતી. ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સના સંશ્લેષણમાં તાજેતરના સુધારાઓએ B2F4, B2Cl4, B2Br4 અને B2I4 ના વધુ અનુકૂળ ઉકેલ તબક્કાના સંશ્લેષણ મેળવ્યા છે. 1981માં નોથ એટ અલ દ્વારા સૌપ્રથમ નોંધાયેલા B2Br4ના ઉકેલ તબક્કાના સંશ્લેષણમાં સુધારો કરવામાં આવ્યો નથી. દ્રાવણમાં B2Br4 રચવા માટે, B2 (OMe) 4 ને BBr3 સાથે સારવાર આપવામાં આવે છે. અન્ય ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સને દ્રાવણના તબક્કામાં B2Br4માંથી SbF3, GaCl3, અથવા B3 સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને અનુક્રમે B2F4, B2Cl4, અથવા B2I4 બનાવી શકાય છે. કૃત્રિમ પદ્ધતિઓમાં આ સુધારાઓએ ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સના સંભવિત ઉપયોગોની શોધ માટે દ્વાર ખોલ્યા છે; જ્યારે આ રસ અત્યાર સુધી એકદમ મર્યાદિત રહ્યો છે, સંશોધકોએ કૃત્રિમ બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ તરીકે અને ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં ઉપયોગ માટે ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સના ઉપયોગની શોધ કરવાનું શરૂ કર્યું છે. નોંધપાત્ર રીતે, ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સની ચર્ચા કરતા તાજેતરના પ્રકાશનો મોટે ભાગે પેટન્ટ સાહિત્યમાં બોરોન આયનો સાથે ડોપ સેમિકન્ડક્ટર્સ માટે ફીડ કેમિકલ તરીકે BF3 ને બદલવા માટે B2F4 ના ઉપયોગની ચર્ચા કરે છે. પ્રતિક્રિયા લેવિસ બેઝ એડક્ટ રચના ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સમાં બોરોન પરમાણુ અત્યંત લેવિસ એસિડિક હોય છે અને તટસ્થ લેવિસ બેઝ સાથે સરળતાથી એડક્ટ્સ બનાવે છે. જો કે આ સંકુલની રચના સામાન્ય રીતે ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ હોય છે, તેમ છતાં આ લેવિસ એસિડ બેઝ કોમ્પ્લેક્સ રચવાના પ્રારંભિક પ્રયત્નો હેલોજન અવેજીઓની લવચીકતા દ્વારા અવરોધિત થયા હતા; 1992માં ત્રણ વધારાના ફોસ્ફેન-ટેટ્રાહેલોડિબોરન (4) એડક્ટના પ્રકાશન પહેલાં, માત્ર ત્રણ લેવિસ એસિડ-લેવિસ બેઝ એડક્ટ નોંધવામાં આવ્યા હતા. અન્ય કાર્યોમાં ઘણા વધુ લેવિસ એસિડ-લેવિસ બેઝ એડક્ટનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે જે સહેલાઈથી રચાય છે, પરંતુ સ્થિર સંકુલમાં પણ ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સ સાથેના સ્થિરતા પડકારો કેવી રીતે ચાલુ રહે છે તેની રૂપરેખા પણ આપવામાં આવી છે. આ અસ્થિર ટેટ્રાહેલોડાઇબોરેન-લેવિસ બેઝ એડક્ટના ઉદાહરણોમાં B2Cl4 અથવા B2F4 સાથે રચાયેલ બાયસ-ડાયઈથાઈલ ઈથર એડક્ટ, B2Cl4 અને SH2 અથવા PH3નું બાયસ-એડક્ટ અને B2Cl4 અથવા B2F4 દ્વારા રચાયેલ એડક્ટ અને PCl3 અથવા PBr3 જેવા નબળા ફોસ્ફીન દાતાઓનો સમાવેશ થાય છે. જો કે, કેટલાક ઉમેરણો એવા છે જે ઓરડાના તાપમાનથી વધુ સ્થિર હોય છે. B2Cl4 અને B2F4 બંને અપ્રોટિક નાઇટ્રોજન દાતાઓ સાથે સ્થિર મોનો-અને બિસ-એડક્ટ્સ બનાવે છે. આ સ્થિર લેવિસ બેઝ-ટેટ્રાહાલોડિબોરન એડક્ટ્સમાંથી પ્રથમ 2012 માં બ્રાઉનશ્વેઇગ એટ અલ દ્વારા પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું હતું. તે દર્શાવે છે કે B2Br4 (IDip) 2 (જ્યાં IDip = 1,3-bis (2,6-ડાયસોપ્રોપીલફિનાઇલ)-ઇમિડાઝોલ-2-ઇલિડીન) આજુબાજુના તાપમાન પર સ્થિર છે. B2Br4 (IDip) 2 ને પછી ઘટાડીને B2Br2 (IDip) 2, એક સ્થિર ડાયબોરેન બનાવી શકાય છે, અને આખરે તેને ઘટાડીને B2 (IDip) 2, પ્રથમ અલગ કરી શકાય તેવું ડાયબોરેન બનાવી શકાય છે. આ શોધ થઈ ત્યારથી, બ્રાઉનશ્વેઇગ જૂથે સંખ્યાબંધ અન્ય સ્થિર ટેટ્રાહેલોડિબોરન જોડાણો પ્રકાશિત કર્યા છે, જેમાં કેટલાક મોનોડક્ટ્સ અને કેટલાક અસમપ્રમાણક બિસ જોડાણો સામેલ છે. આ જોડાણો સામાન્ય રીતે ^ {11} બી એન. એમ. આર. નો ઉપયોગ કરીને દર્શાવવામાં આવે છે. સંક્રમણ ધાતુઓ સાથેની પ્રતિક્રિયા સંક્રમણ ધાતુઓ સાથે ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સની પ્રતિક્રિયાત્મકતાની કેટલીક તપાસ કરવામાં આવી છે. નોર્મન એટ અલ. જ્યાં cis-[Pt (BF2) 2L2] રચવા માટે PtL2 સાથે B2F4 ની પ્રતિક્રિયાત્મકતાની જાણ કરવામાં આવી છે. કારણ કે બોરોન-હેલાઇડ બંધ ભારે ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછા પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે, તે આશ્ચર્યજનક નથી કે Pt સાથે પ્રતિક્રિયાશીલતા B-B બંધ પર થાય છે. કારણ કે એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવી હતી કે ભારે ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સમાં વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ બોરોન-હેલાઇડ બંધ હોઈ શકે છે, ઇલેક્ટ્રોન સમૃદ્ધ Pt (PCy3) 2 સાથે B2I4 ની પ્રતિક્રિયાશીલતાનું સંશોધન કરવામાં આવ્યું હતું. B2F4માં B-F બંધની તુલનામાં B-I બંધની વધુ લવચીકતાએ બોરિલ લિગાન્ડ્સ અને બ્રિજિંગ [B2I4] સાથે ડિપ્લોટનમ સંકુલની રચના માટે મંજૂરી આપી હતી. બોરિરાનિલીડેનબોરેન્સ સાથેની પ્રતિક્રિયા 2001 માં, સેઇબર્ટ એટ અલ. તેમણે દર્શાવ્યું હતું કે ત્રણ બોરિરાનિલીડેનબોરેનનું પ્રથમ સંશ્લેષણ બર્ન્ડ એટ અલ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. 1980 ના દાયકામાં નીચેની યોજનામાં દર્શાવેલ રસપ્રદ બોરોન ધરાવતા સંયોજનો પેદા કરવા માટે ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સ સાથે પ્રતિક્રિયા કરી શકાય છે. પ્રથમ પ્રતિક્રિયામાં, ક્લોરિન અને ફ્લોરિન ધરાવતા સંયોજનો બંનેનું સારી ઉપજમાં સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ ફ્લોરિન સંયોજન નોંધપાત્ર રીતે ઓછું સ્થિર હતું. નીચે દર્શાવેલ તમામ સંયોજનો 11 બી, 1 એચ અને 13 સી એન. એમ. આર. દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યા હતા. અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બનમાં ટેટ્રાહેલોડિબોરન્સ ઉમેરવાથી અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બનમાં વધારો થઈ શકે છે. શ્લેસિંગર એટ અલ. ઇથિલિન અને એસિટિલીનમાં B2Cl4 ના 1,2-ઉમેરાઓ પ્રકાશિત કર્યા. પછીના સંશોધનોએ અન્ય આલ્કીન્સ, આલ્કાઈન્સ અને ડાયન્સ સાથે B2Cl4ની પ્રતિક્રિયાત્મકતાનું સંશોધન કર્યું અને દર્શાવ્યું કે B2F4 સમાન રીતે પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે. B2Br4 પણ આલ્કીન્સમાં ઉમેરો કરી શકે છે. 2015 માં, બ્રાઉન એટ અલ. આમાંના કેટલાક (અનકેટેલાઇઝ્ડ) બોરોન ઉમેરાઓ પર યાંત્રિક માહિતી પ્રદાન કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોનિક માળખાની ગણતરીનો ઉપયોગ કર્યો. સૌથી રસપ્રદ વાત એ છે કે, લેખકો 1,2 અવ્યવસ્થિત આલ્કીન્સ સાથે B2Cl4 ની પ્રતિક્રિયાની રૂઢિચુસ્તતાને સમજાવતી યાંત્રિક માહિતી પ્રદાન કરવામાં સક્ષમ હતા. સંદર્ભો વિકિપીડિયા વિદ્યાર્થી કાર્યક્રમ બોરોન હેલાઈડ્સ