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Schopper N, Landmann J, Sprenger JAP, Zapf L, Bertermann R, Ignat'ev NV, Finze M. Alkylcyanoborate Anions: Building Blocks for Fluorine-Free Low-Viscosity, Electrochemically and Thermally Stable Ionic Liquids. Chemistry 2023; 29:e202301497. [PMID: 37395305 DOI: 10.1002/chem.202301497] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 2.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/11/2023] [Revised: 07/01/2023] [Accepted: 07/03/2023] [Indexed: 07/04/2023]
Abstract
A set of mixed-substituted potassium alkylcyano- and alkylcyanofluoroborates has been synthesized using easily accessible starting compounds and characterized by elemental analysis, NMR and vibrational spectroscopy, and mass spectrometry. In addition, single-crystal structures of salts of the cyanoborate anions have been derived from X-ray diffraction experiments. The 1-ethyl-3-methylimidazolium room temperature ionic liquids ([EMIm]+ -RTILs) with the new borate anions have been synthesized and their physicochemical properties, that is, high thermal and electrochemical stability, low viscosity, and high conductivity, have been compared to the properties of related [EMIm]+ -RTILs. The influence of the different alkyl substituents at boron has been assessed. The exemplary study on the properties with the [EMIm]+ -ILs with the mixed water stable alkylcyanoborate anions points towards the potential of these fluorine-free borate anions, in general.
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Affiliation(s)
- Nils Schopper
- Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Institut für Anorganische Chemie, Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Am Hubland, 97074, Würzburg, Germany
| | - Johannes Landmann
- Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Institut für Anorganische Chemie, Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Am Hubland, 97074, Würzburg, Germany
| | - Jan A P Sprenger
- Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Institut für Anorganische Chemie, Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Am Hubland, 97074, Würzburg, Germany
| | - Ludwig Zapf
- Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Institut für Anorganische Chemie, Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Am Hubland, 97074, Würzburg, Germany
| | - Rüdiger Bertermann
- Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Institut für Anorganische Chemie, Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Am Hubland, 97074, Würzburg, Germany
| | - Nikolai V Ignat'ev
- Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Institut für Anorganische Chemie, Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Am Hubland, 97074, Würzburg, Germany
- Consultant, Merck Life Science KGaA, 64293, Darmstadt, Germany
| | - Maik Finze
- Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Institut für Anorganische Chemie, Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Am Hubland, 97074, Würzburg, Germany
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Häring M, Kerpen C, Ribbeck T, Hennig PT, Bertermann R, Ignat'ev NV, Finze M. Dismutation of Tricyanoboryllead Compounds: The Homoleptic Tetrakis(tricyanoboryl)plumbate Tetraanion. Angew Chem Int Ed Engl 2022; 61:e202202882. [PMID: 35266266 PMCID: PMC9322310 DOI: 10.1002/anie.202202882] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/22/2022] [Indexed: 11/29/2022]
Abstract
A series of unprecedently air‐stable (tricyanoboryl)plumbate anions was obtained by the reaction of the boron‐centered nucleophile B(CN)32− with triorganyllead halides. Salts of the anions [R3PbB(CN)3]− (R=Ph, Et) were isolated and found to be stable in air at room temperature. In the case of Me3PbHal (Hal=Cl, Br), a mixture of the anions [Me4−nPb{B(CN)3}n]n− (n=1, 2) was obtained. The [Et3PbB(CN)3]− ion undergoes stepwise dismutation in aqueous solution to yield the plumbate anions [Et4−nPb{B(CN)3}n]n− (n=1–4) and PbEt4 as by‐product. The reaction rate increases with decreasing pH value of the aqueous solution or by bubbling O2 through the reaction mixture. Adjustment of the conditions allowed the selective formation and isolation of salts of all anions of the series [Et4−nPb{B(CN)3}n]n− (n=2–4) including the homoleptic tetraanion [Pb{B(CN)3}4]4−.
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Affiliation(s)
- Mathias Häring
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Christoph Kerpen
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Tatjana Ribbeck
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Philipp T. Hennig
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Rüdiger Bertermann
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Nikolai V. Ignat'ev
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
- Consultant, Merck KGaA 64293 Darmstadt Germany
| | - Maik Finze
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
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Häring M, Kerpen C, Ribbeck T, Hennig PT, Bertermann R, Ignat'ev NV, Finze M. Dismutation von Tricyanoborblei‐Verbindungen: Das homoleptische Tetrakis(tricyanoboryl)plumbat‐Tetraanion. Angew Chem Int Ed Engl 2022. [DOI: 10.1002/ange.202202882] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/10/2022]
Affiliation(s)
- Mathias Häring
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Deutschland
| | - Christoph Kerpen
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Deutschland
| | - Tatjana Ribbeck
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Deutschland
| | - Philipp T. Hennig
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Deutschland
| | - Rüdiger Bertermann
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Deutschland
| | - Nikolai V. Ignat'ev
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Deutschland
- Consultant, Merck KGaA 64293 Darmstadt Deutschland
| | - Maik Finze
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB) Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Deutschland
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Ibrahim MAA, Rady ASM, Al‐Fahemi JH, Telb EMZ, Ahmed SA, Shawky AM, Moussa NAM. ±
π‐Hole Interactions: A Comparative Investigation Based on Boron‐Containing Molecules. ChemistrySelect 2020. [DOI: 10.1002/slct.202003231] [Citation(s) in RCA: 11] [Impact Index Per Article: 2.8] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/06/2022]
Affiliation(s)
- Mahmoud A. A. Ibrahim
- Computational Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Science Minia University Minia 61519 Egypt
| | - Al‐shimaa S. M. Rady
- Computational Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Science Minia University Minia 61519 Egypt
| | - Jabir H. Al‐Fahemi
- Chemistry Department, Faculty of Applied Sciences Umm Al-Qura University Makkah 21955 Saudi Arabia
| | - Ebtisam M. Z. Telb
- Computational Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Science Minia University Minia 61519 Egypt
| | - Saleh A. Ahmed
- Chemistry Department, Faculty of Applied Sciences Umm Al-Qura University Makkah 21955 Saudi Arabia
- Chemistry Department, Faculty of Science Assiut University Assiut 71519 Egypt
| | - Ahmed M. Shawky
- Science and Technology Unit (STU) Umm Al-Qura University Makkah 21955 Saudi Arabia
- Central Laboratory for Micro-analysis Minia University Minia 61519 Egypt
| | - Nayra A. M. Moussa
- Computational Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Science Minia University Minia 61519 Egypt
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Zou W, Guo G, Suo B, Liu W. Analytic Energy Gradients and Hessians of Exact Two-Component Relativistic Methods: Efficient Implementation and Extensive Applications. J Chem Theory Comput 2020; 16:1541-1554. [DOI: 10.1021/acs.jctc.9b01120] [Citation(s) in RCA: 12] [Impact Index Per Article: 3.0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/29/2022]
Affiliation(s)
- Wenli Zou
- Shaanxi Key Laboratory for Theoretical Physics Frontiers and Institute of Modern Physics, Northwest University, Xi’an 710127, Shaanxi, P. R. China
| | - Guina Guo
- Shaanxi Key Laboratory for Theoretical Physics Frontiers and Institute of Modern Physics, Northwest University, Xi’an 710127, Shaanxi, P. R. China
| | - Bingbing Suo
- Shaanxi Key Laboratory for Theoretical Physics Frontiers and Institute of Modern Physics, Northwest University, Xi’an 710127, Shaanxi, P. R. China
| | - Wenjian Liu
- Qingdao Institute for Theoretical and Computational Sciences, Shandong University, Qingdao 266237, Shandong, P. R. China
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Affiliation(s)
- Nikolai V. Ignat'ev
- Institut für Anorganische Chemie; Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB); Julius-Maximilians-Universität Würzburg; Am Hubland 97074 Würzburg Germany
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB); Consultant, Merck KGaA; 64293 Darmstadt Germany
| | - Maik Finze
- Institut für Anorganische Chemie; Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB); Julius-Maximilians-Universität Würzburg; Am Hubland 97074 Würzburg Germany
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Valadbeigi Y, Kurtén T. Clustering of H2SO4 with BX3 (X = H, F, Cl, Br, CN, OH) compounds creates strong acids and superacids. COMPUT THEOR CHEM 2019. [DOI: 10.1016/j.comptc.2019.03.003] [Citation(s) in RCA: 8] [Impact Index Per Article: 1.6] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 02/08/2023]
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8
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Bischoff LA, Drisch M, Kerpen C, Hennig PT, Landmann J, Sprenger JAP, Bertermann R, Grüne M, Yuan Q, Warneke J, Wang X, Ignat'ev NV, Finze M. Cyanohydridoborate Anions: Synthesis, Salts, and Low‐Viscosity Ionic Liquids. Chemistry 2019; 25:3560-3574. [DOI: 10.1002/chem.201804698] [Citation(s) in RCA: 22] [Impact Index Per Article: 4.4] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/13/2018] [Revised: 12/09/2018] [Indexed: 02/03/2023]
Affiliation(s)
- Lisa A. Bischoff
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Michael Drisch
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Christoph Kerpen
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Philipp T. Hennig
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Johannes Landmann
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Jan A. P. Sprenger
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Rüdiger Bertermann
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Matthias Grüne
- Institut für Organische Chemie & Center for Nanosystems Chemistry Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
| | - Qinqin Yuan
- Physical Sciences Division Pacific Northwest National Laboratory 902 Battelle Boulevard, P.O. Box 999, MSIN K8-88 Richland WA 99352 USA
| | - Jonas Warneke
- Department of Chemistry Purdue University 560 Oval Drive West Lafayette IN 47907 USA
| | - Xue‐Bin Wang
- Physical Sciences Division Pacific Northwest National Laboratory 902 Battelle Boulevard, P.O. Box 999, MSIN K8-88 Richland WA 99352 USA
| | - Nikolai V. Ignat'ev
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
- Consultant Merck KGaA 64293 Darmstadt Germany
| | - Maik Finze
- Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB), Institut für Anorganische Chemie Julius-Maximilians-Universität Würzburg Am Hubland 97074 Würzburg Germany
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