Tribromure de bore

Le tribromure de bore, BBr₃, est un composé liquide incolore contenant du bore et du brome. Ce composé est utilisé en chimie organique et inorganique pour ses propriétés d'acide de Lewis. Il est ainsi particulièrement utilisé comme catalyseur lors de réactions de Friedel-Crafts. Il est décomposé par l'eau et les alcools[2]. De plus, dans l'industrie électronique, il sert d'agent dopant pour les semi-conducteurs.

Identification
Tribromure de bore


Tribromure de bore
Nom UICPA	tribromure de bore
Synonymes	tribromoborane
N^o ECHA	100.030.585
N^o CE	233-657-9
N^o RTECS	ED740000
SMILES	BrB(Br)Br PubChem, vue 3D
Apparence	liquide incolore
Propriétés chimiques
Formule	B Br₃ [Isomères]
Masse molaire[1]	250,523 ± 0,01 g/mol B 4,32 %, Br 95,68 %,
Propriétés physiques
T° fusion	−46,3 °C^{[réf. souhaitée]}
T° ébullition	91,3 °C^{[réf. souhaitée]}
Solubilité	réagit violemment ; soluble dans l'éthanol et dans CCl₄^{[réf. souhaitée]}
Masse volumique	2,643 g·cm^-3^{[réf. souhaitée]}
Pression de vapeur saturante	7,2 kPa (20 °C)^{[réf. souhaitée]}
Viscosité dynamique	7,31×10⁻⁴ Pa·s (20 °C)^{[réf. souhaitée]}
Thermochimie
C_p	0,270 6 J·K^-1·mol^-1^{[réf. souhaitée]}
Propriétés optiques
Indice de réfraction	1,00207^{[réf. souhaitée]}
Précautions
Directive 67/548/EEC
Phrases R : R14 : Réagit violemment au contact de l’eau. R34 : Provoque des brûlures. R26/28 : Très toxique par inhalation et par ingestion. Phrases S : S9 : Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé. S26 : En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un spécialiste. S28 : Après contact avec la peau, se laver immédiatement et abondamment avec … (produits appropriés à indiquer par le fabricant). S45 : En cas d’accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette). S1/2 : Conserver sous clef et hors de portée des enfants. S36/37/39 : Porter un vêtement de protection approprié, des gants et un appareil de protection des yeux/du visage. Phrases R : 14, 26/28, 34, Phrases S : 1/2, 9, 26, 28, 36/37/39, 45,

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Propriétés chimiques

Le tribromure de bore est un composé commercial. C'est un très fort acide de Lewis.

Il est notamment un excellent agent deméthylant et désalkylant pour effectuer la rupture d'une liaison R-O d'un éther. Cette rupture est souvent suivie d'une cyclisation notamment lors de la production de médicaments[3]. Le mécanisme de désalkylation des éthers passe par la formation d'un complexe formé par la liaison entre l'atome de bore et l'atome d'oxygène de l'éther suivi d'une élimination d'un bromure d'alkyle pour former un dibromo(organo)borane.

ROR + BBr₃ → RO⁺(⁻BBr₃)R → ROBBr₂ + RBr

Un éther, avec un groupement alkyle et un groupement aryle (tout comme un éther d'alkyle activé), est quant à lui désalkylé par un mécanisme bimoléculaire dans lequel interviennent deux adduits BBr₃-éther[4].

RO⁺(⁻BBr₃)CH₃ + RO⁺(⁻BBr₃)CH₃ → RO(⁻BBr₃) + CH₃Br + RO⁺(BBr₂)CH₃

Le dibromo(organo)borane peut ensuite subir une hydrolyse pour donner comme produit un alcool, l'acide borique, et le bromure d'hydrogène[5].

ROBBr₂ + 3H₂O → ROH + B(OH)₃ + 2HBr

D'autres applications existent également : le tribromure de bore est utilisé lors de la polymérisation des oléfines et comme catalyseur lors des réactions de Friedel-Crafts pour ses propriétés d'acide de Lewis.

Dans l'industrie électronique, le tribromure de bore est utilisé comme source de bore lors des processus de pré-déposition pour le dopage des semi-conducteurs[6]. Il est permet également la désalkylation des éthers d'aryles et d'alkyles, par exemple la déméthylation du 3,4-diméthoxystyrène en 3,4-dihydroxystyrène.

Synthèse

La réaction du carbure de bore avec le dibrome à une température supérieure à 300 °C forme du tribromure de bore. Le produit peut être purifié par distillation sous vide.

Histoire

La première synthèse du tribromure de bore a été réalisé en 1846 par M. Poggiale en faisant réagir du trioxyde de dibore B₂O₃ avec du carbone et du dibrome à haute température[7] :

B₂O₃ + 3 C + 3 Br₂ → 2 BBr₃ + 3 CO

Une amélioration de cette méthode a été proposée par Friedrich Wöhler et Henri Sainte-Claire Deville en 1857. En partant du bore amorphe, la température à laquelle la réaction a lieu est plus basse et ne produit plus de monoxyde de carbone[8] :

2 B + 3 Br₂ → 2 BBr₃

Applications

Industrie pharmaceutique
Traitement d'image
Dopage de semi-conducteur
Gravure au plasma de semi-conducteur
Industrie des panneaux photovoltaïques
Réactif lors de nombreuses réactions de chimie organique

Références

Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) « Boron Tribromide », Toxicologic Review of Selected Chemicals, National Institute for Occupational Safety and Health
(en) Doyagüez, E.G., « Boron Tribromide », Synlett, vol. 2005, n^o 10,‎ 2005, p. 1636–1637 (DOI 10.1055/s-2005-868513, lire en ligne [PDF])
(en) Sousa, C. et Silva, P.J, « BBr₃-Assisted Cleavage of Most Ethers Does Not Follow the Commonly Assumed Mechanism », Eur. J. Org. Chem., vol. n/a, n^o n/a,‎ 2013, n/a (DOI 10.1002/ejoc.201300337, lire en ligne [PDF])
(en) McOmie, J.F.W., Watts, M.L. et West, D.E., « Demethylation of Aryl Methyl Ethers by Boron Tribromide », Tetrahedron, vol. 24, n^o 5,‎ 1968, p. 2289–2292 (DOI 10.1016/0040-4020(68)88130-X)
(en) Komatsu, Y. ; Mihailetchi, V. D. ; Geerligs, L. J. ; van Dijk, B. ; Rem, J. B. ; Harris, M., « Homogeneous p⁺ emitter diffused using borontribromide for record 16.4% screen-printed large area n-type mc-Si solar cell », Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 93, n^os 6–7,‎ 2009, p. 750–752 (DOI 10.1016/j.solmat.2008.09.019)
Nouveau composé de brome et de bore, ou acide bromoborique et bromoborate d'ammoniaque — Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences sur Gallica
Annales de chimie et de physique sur Gallica

Lecture supplémentaire

(en) Doyagüez, E.G., « Boron Tribromide », Synlett, vol. 2005, n^o 10,‎ 2005, p. 1636–1637 (DOI 10.1055/s-2005-868513, lire en ligne [PDF])

Liens externes

Boron Tribromide at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards - Boron Tribromide (Centers for Disease Control and Prevention)
(en) « Material Safety Data Sheet – Boron tribromide », Fisher Science

Portail de la chimie

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[1] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[2] (en) « Boron Tribromide », Toxicologic Review of Selected Chemicals, National Institute for Occupational Safety and Health

[3] (en) Doyagüez, E.G., « Boron Tribromide », Synlett, vol. 2005, n^o 10,‎ 2005, p. 1636–1637 (DOI 10.1055/s-2005-868513, lire en ligne [PDF])

[4] (en) Sousa, C. et Silva, P.J, « BBr₃-Assisted Cleavage of Most Ethers Does Not Follow the Commonly Assumed Mechanism », Eur. J. Org. Chem., vol. n/a, n^o n/a,‎ 2013, n/a (DOI 10.1002/ejoc.201300337, lire en ligne [PDF])

[5] (en) McOmie, J.F.W., Watts, M.L. et West, D.E., « Demethylation of Aryl Methyl Ethers by Boron Tribromide », Tetrahedron, vol. 24, n^o 5,‎ 1968, p. 2289–2292 (DOI 10.1016/0040-4020(68)88130-X)

[6] (en) Komatsu, Y. ; Mihailetchi, V. D. ; Geerligs, L. J. ; van Dijk, B. ; Rem, J. B. ; Harris, M., « Homogeneous p⁺ emitter diffused using borontribromide for record 16.4% screen-printed large area n-type mc-Si solar cell », Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 93, n^os 6–7,‎ 2009, p. 750–752 (DOI 10.1016/j.solmat.2008.09.019)

[7] Nouveau composé de brome et de bore, ou acide bromoborique et bromoborate d'ammoniaque — Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences sur Gallica

[8] Annales de chimie et de physique sur Gallica