Тетрагидридоборат цезия

Тетрагидридоборат цезия (борогидрид цезия, CsBH₄) — ионное неорганическое соединение, в котором катион цезия Cs⁺ образует соль с тетрагидроборат-анионом [BH₄]⁻. По природе тетрагидроборат-анион — это комплексный гидрид бора, а не производное борной кислоты: четыре атома водорода ковалентно связаны с атомом бора в тетраэдрической геометрии. Внешне CsBH₄ представляет собой белые мелкокристаллические частицы с кубической гранецентрированной кристаллической решёткой.

Химический состав, формула и физические свойства

Химическая формула: CsBH₄. Молярная масса — 147,75 г/моль (Cs: 132,91 + B: 10,81 + 4H: 4,03). Систематическое наименование по IUPAC — тетрагидридоборат(1−) цезия; в литературе применяют также название «борогидрид цезия» и «тетрагидроборат цезия».

Показатель	Значение
Молярная масса	147,75 г/моль
Внешний вид	Белые мелкокристаллические частицы
Кристаллическая решётка	Кубическая гранецентрированная (ГЦК)
Растворимость в воде	Практически нерастворим (ПР = 2,5·10⁻⁷)
Растворимость в спиртах, эфире	Плохо растворим
Образование кристаллогидратов	Не образует
Гигроскопичность	Не гигроскопичен

Устойчивость кристаллической решётки CsBH₄ обусловлена крупным размером катиона Cs⁺: из всех щелочных борогидридов у борогидрида цезия наиболее «мягкий» катион, что сказывается на растворимости и реакционной способности соединения по сравнению с NaBH₄ или KBH₄.

Борогидрид цезия как восстановитель: химические свойства

Определяющее химическое свойство CsBH₄ — восстановительная активность аниона [BH₄]⁻. Гидрид-ион H⁻ переносится от бора к электрофильным центрам субстрата. В ряду щелочных борогидридов LiBH₄ → NaBH₄ → KBH₄ → CsBH₄ жёсткость аниона снижается по мере роста катиона: борогидрид цезия — более мягкий восстановитель, чем литиевый или натриевый аналоги. Это позволяет применять его в реакциях, требующих мягких восстановительных условий или повышенной хемоселективности.

При взаимодействии с водой и протонными растворителями происходит гидролиз с выделением водорода:

CsBH₄ + 4 H₂O → CsOH + B(OH)₃ + 4 H₂↑

Реакция ускоряется в кислой среде и при нагревании; в щелочной среде стабильность заметно возрастает. Это поведение аналогично другим ионным борогидридам, но практическая нерастворимость CsBH₄ в воде дополнительно снижает скорость гидролиза по сравнению с NaBH₄.

Применение тетрагидридобората цезия в синтезе

Восстановление карбонильных соединений

Как и другие щелочные борогидриды, CsBH₄ восстанавливает альдегиды и кетоны до соответствующих первичных и вторичных спиртов. Крупный катион Cs⁺ в ряде апротонных растворителей изменяет ионную ассоциацию реагентов и может влиять на стереоселективность восстановления по сравнению с Na⁺- или K⁺-аналогами — это учитывают при тонком органическом синтезе, когда требуется управление конфигурацией стереоцентра.

Синтез борогидридов переходных металлов и координационных соединений

CsBH₄ служит источником лиганда [BH₄]⁻ при синтезе борогидридных комплексов переходных металлов. Крупный «мягкий» катион Cs⁺ способствует осаждению малорастворимых ионных пар в ходе реакций метатезиса с галогенидами металлов — это ускоряет выделение продукта и сдвигает равновесие реакции. Аналогичный принцип применяется при синтезе ряда металлорганических соединений, где требуется «безжидкостный» обмен катиона.

Аналитическое применение и специализированный синтез

В аналитической химии борогидриды щелочных металлов, в том числе CsBH₄, применяются для восстановительного генерирования летучих гидридов элементов (As, Sb, Se, Te и др.) с целью их атомно-абсорбционного определения. В координационной химии CsBH₄ используется для синтеза боранатных комплексов с редкоземельными и d-переходными металлами.

Синтез тетрагидридобората цезия

Стандартный лабораторный метод — реакция метатезиса соли цезия (ацетата, сульфата или гидроксида) с борогидридом натрия NaBH₄ в растворе многоатомного спирта. Борогидрид цезия осаждается из реакционной смеси, поскольку его растворимость значительно меньше растворимости образующегося натриевого соли. Другой путь — реакция метилата цезия с NaBH₄ в среде метанола. Оба метода позволяют получить продукт без специализированного оборудования высокого давления, необходимого для синтеза LiBH₄.

Подробнее о смежных соединениях цезия — в разделах ацетат цезия и оксид цезия.

Безопасность и условия хранения

При работе с борогидридом цезия следует учитывать общие свойства ионных борогидридов. Основные риски: выделение водорода при контакте с влагой, кислотами и протонными растворителями; раздражающее действие на кожу и слизистые. Хранить в герметично закрытой таре в сухом месте, вдали от кислот и источников тепла. Работать в химически стойких перчатках, при необходимости — с вентиляцией. Транспортировка осуществляется по действующим правилам перевозки химических реактивов.

Форма поставки

Тетрагидридоборат цезия (борогидрид цезия, CsBH₄) поставляется в лабораторной фасовке. Для уточнения наличия, объёма партии и условий отгрузки — воспользуйтесь формой заявки на сайте.