Triméthylborane

Triméthylborane
Structure du triméthylborane
Identification
N^o CAS	593-90-8
N^o ECHA	100.008.926
N^o CE	209-816-3
PubChem	68979
SMILES	B(C)(C)C PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/C3H9B/c1-4(2)3/h1-3H3 Std. InChIKey : WXRGABKACDFXMG-UHFFFAOYSA-N
Apparence	gaz inflammable[1]
Propriétés chimiques
Formule	C3H9B
Masse molaire[2]	55,915 ± 0,01 g/mol C 64,44 %, H 16,22 %, B 19,33 %,
Propriétés physiques
T° fusion	−161,5 °C[1]
T° ébullition	−20,2 °C[1]
Précautions
SGH[1]
Danger H220, H280 et H314 H220 : Gaz extrêmement inflammable H280 : Contient un gaz sous pression ; peut exploser sous l'effet de la chaleur H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le triméthylborane est un composé chimique de formule B(CH₃)₃. Il se présente sous la forme d'un gaz incolore pyrophorique qui réagit violemment avec l'eau. Il se décompose à l'air libre sous l'effet de la chaleur en libérant du dioxyde de carbone CO₂, du monoxyde de carbone CO, du borane BH₃ et des oxydes de bore.

Histoire et préparation

Le triméthylborane a été décrit pour la première fois en 1862 par Edward Frankland[3], qui mentionna également son adduit NH₃:B(CH₃)₃ avec l'ammoniac NH₃[4]. En raison de sa nature dangereuse, il n'a plus été considéré jusqu'en 1921, lorsque Alfred Stock et Friedrich Zeidler étudièrent la réaction entre le trichlorure de bore BCl₃ et le diméthylzinc Zn(CH₃)₂[5]. On peut l'obtenir à l'aide de réactifs de Grignard méthylés, mais il est alors contaminé par des impuretés issues du solvant. Il peut être obtenu en petites quantités avec un rendement de 98 % en faisant réagir du triméthylaluminium Al(CH₃)₃ dans le l'hexane avec du tribromure de bore BBr₃ dans l'éther diéthylique[6]. Il est également possible d'obtenir du triméthylborane en faisant réagir du borate de tributyle BBu3 avec du chlorure de triméthylaluminium ou du tétrafluoroborate de potassium KBF₄ avec du triméthylaluminium Al₂(CH₃)₆[7]. Une autre méthode fait intervenir du trifluorure de bore BF₃ dans l'éther avec de l'iodure de méthylmagnésium CH₃MgI[8].

Réactions

Le triméthylborane s'enflammme spontanément dans l'air lorsque sa concentration est suffisante. Il brûle avec une flamme verte produisant de la suie. Si la combustion est plus lente dans un solvant ou en phase gazeuse, il peut produire du diméthyltrioxadiboralane, qui contient un cycle de deux atomes de bore et trois atomes d'oxygène. La réaction produit cependant essentiellement du diméthylborylméthylperoxyde, qui se décompose rapidement en diméthoxyméthylborane[9].

Le triméthylborane est un acide de Lewis fort. Il peut former un adduit NH₃:B(CH₃)₃ avec l'ammoniac NH₃[10] ainsi qu'avec d'autres bases de Lewis. Il réagit avec l'eau et le chlore à température ambiante. Il réagit également avec les graisses mais pas avec le polytétrafluoroéthylène (Téflon) ni le verre[6]. Il réagit avec le diborane BH₃.BH₃ pour se dismuter en monométhyldiborane BH₃.BH₂CH₃ et diméthyldiborane BH₃.BH(CH₃)₂.

Il réagit à l'état gazeux avec la triméthylphosphine P(CH₃)₃ pour former un sel de Lewis solide avec une enthalpie de formation de 172 kJ/mol. Cet adduit a une enthalpie de vaporisation de −103 kJ/mol. Il n'y a pas de réaction avec la triméthylarsine As(CH₃)₃ ou la triméthylstibine (en) Sb(CH₃)₃[8].

Applications

Le triméthylborane a été utilisé pour le comptage des neutrons ; dans cet usage, il doit être utilisé très pur[10]. Il a également été utilisé en dépôt chimique en phase vapeur (CVD) basse température de couches minces contenant du bore[11].

Notes et références

1. Entrée « Trimethyl borane » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 28 décembre 2020 (JavaScript nécessaire)
2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
3. (de) E. Frankland, « Ueber eine neue Reihe organischer Verbindungen, welche Bor enthalten », Justus Liebigs Annalen der Chemie, vol. 124, n^o 1,‎ 1862, p. 129-157 (DOI 10.1002/jlac.18621240102, lire en ligne)
4. (en) Ryuhei Nishiyabu, Yuji Kubo, Tony D. James et John S. Fossey, « Boronic acid building blocks: tools for self assembly », Chemical Communications, vol. 47, n^o 4,‎ 29 novembre 2010, p. 1124-1150 (PMID 21113558, DOI 10.1039/C0CC02921A, lire en ligne)
5. (de) Alfred Stock et Friedrich Zeidler, « Zur Kenntnis des Bormethyls und Boräthyls », Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series), vol. 54, n^o 3,‎ 12 mars 1921, p. 531-541 (DOI 10.1002/cber.19210540321, lire en ligne)
6. (en) William S. Rees Jr., Michael D. Hampton, Stephen W. Hall, Jerry L. Mills, Phillip Niedenzu et Sheldon G. Shore, « Trimethylborane », Inorganic Syntheses, vol. 27,‎ janvier 1990 (DOI 10.1002/9780470132586.ch68, lire en ligne)
7. (en) Roland Köster, Paul Binger et Wilhelm V. Dahlhoff, « A Convenient Preparation of Trimethylborane and Triethylborane », Synthesis and Reactivity in Inorganic and Metal-Organic Chemistry, vol. 3, n^o 4,‎ 1973, p. 359-367 (DOI 10.1080/00945717308057281, lire en ligne)
8. (en) Donald Charles Mente, « The Reactions of Trimethyl Group Va Lewis Bases with Simple Boron Lewis Acids » [PDF], sur ttu-ir.tdl.org, Université Texas Tech, mai 1975 (consulté le 28 décembre 2020).
9. (en) Lawrence Barton, John M. Crump et Jeffrey B. Wheatley, « Trioxadiborolanes from the oxidation of methyldiborane », Journal of Organometallic Chemistry, vol. 72, n^o 1,‎ 4 juin 1974, C1-C3 (DOI 10.1016/S0022-328X(00)82027-6, lire en ligne)
10. (en) Gaylon S. Ross, Delmo Enagonio, Clifford A Hewitt et Augustus R. Glasgow, « Preparation of High Purity Trimethylborane », Journal of Research of the National Bureau of Standards—A. Physics and Chemistry, vol. 66A, n^o 1,‎ janvier-février 1962, p. 59-63 (lire en ligne)
11. (en) Mewlude Imam, Laurent Souqui, Jan Herritsch, Andreas Stegmüller, Carina Höglund, Susann Schmidt, Richard Hall-Wilton, Hans Högberg, Jens Birch, Ralf Tonner et Henrik Pedersen, « Gas Phase Chemistry of Trimethylboron in Thermal Chemical Vapor Deposition », The Journal of Physical Chemistry C, vol. 121, n^o 47,‎ 13 novembre 2017, p. 26465-26471 (DOI 10.1021/acs.jpcc.7b09538, lire en ligne)