✖


Jump to content

Бораны

(Перенаправлено с Гидриды бора )
Декаборан(14) , Б 10 Ч 14

Боран – это соединение формулы B x H y или родственный анион. Известно много таких боранов. Наиболее распространены те, которые содержат от 1 до 12 атомов бора . Хотя у них мало практического применения, бораны обладают структурой и связями, которые сильно отличаются от структур, наблюдаемых в углеводородах. Гибриды боранов и углеводородов, карбораны, также хорошо развиты. [1]

История

[ редактировать ]

Развитие химии боранов привело к инновациям в методах синтеза, а также в структуре и связях. Во-первых, потребовались новые методы синтеза для работы с дибораном и многими его производными, которые являются пирофорными и летучими. Для этой цели Альфред Сток изобрел вакуумную линию для стекла. [2]

Структура диборана была правильно предсказана в 1943 году, спустя много лет после его открытия. [3] Структуры кластеров гидрида бора были установлены начиная с 1948 г., когда была охарактеризована декаборан . Уильям Липскомб был удостоен Нобелевской премии по химии в 1976 году За это и многие последующие кристаллографические исследования . Эти исследования выявили преобладание дельтаэдрических структур, т. е. сетей треугольных массивов центров ЧД.

Соединение кластеров положило начало теории многогранных скелетных электронных пар и правилам Уэйда, которые можно использовать для предсказания структуры боранов. [4] Было обнаружено, что эти правила описывают структуры многих кластерных соединений.

Интерес к боранам возрос во время Второй мировой войны из-за потенциала борогидрида урана для обогащения изотопов урана и в качестве источника водорода для надувания метеозондов. В США группа под руководством Шлезингера разработала основы химического состава анионных гидридов бора и родственных гидридов алюминия. Работа Шлезингера заложила основу для множества боргидридных реагентов для органического синтеза , большая часть которых была разработана его учеником Гербертом К. Брауном . Реагенты на основе борана в настоящее время широко используются в органическом синтезе. Браун был удостоен Нобелевской премии по химии в 1979 году. За эту работу [5]

Химическая формула и соглашения об именах

[ редактировать ]

Кластеры борана классифицируются следующим образом, где n — количество атомов бора в одном кластере: [1] [6] [7]

Тип кластера Химическая формула Пример Примечания
гиперклозо - Б н Ч н Нестабильный; производные известны [8]
близко - [Б н Ч н ] 2− Додекаборат цезия
нидо - Б н Ч н +4 пентаборан(9)
arachnoарахно- Б н Ч н +6 пентаборан(11)
гиф - Б н Ч н +8 Встречается только в аддуктах

Международного союза теоретической и прикладной химии Правила систематического наименования основаны на префиксе, обозначающем класс соединения, за которым следует количество атомов бора и, наконец, количество атомов водорода в скобках. Различные детали можно опустить, если нет двусмысленности в значении, например, если возможен только один структурный тип. Некоторые примеры структур показаны ниже.

  • Гексаборат(6) [B6H6]2-
    Гексаборат(6)
    [Б 6 Ч 6 ] 2−
  • Гептаборат(7) [B7H7]2-
    Гептаборат(7)
    [Б 7 Ч 7 ] 2−
  • Октаборат(8) [B8H8]2-
    Октаборат(8)
    [Б 8 Ч 8 ] 2−
  • Нонаборат(9) [B9H9]2-
    Неборат(9)
    [Б 9 Ч 9 ] 2−
  • Декаборат(10) [B10H10]2-
    Декаборат(10)
    [Б 10 Ч 10 ] 2−
  • Ундекаборат(11) [B11H11]2-
    Недекаборатный(11)
    [Б 11 Ч 11 ] 2−
  • Додекаборат(12) [B12H12]2-
    Додекаборат(12)
    [Б 12 Ч 12 ] 2−

Названия анионов иллюстрируются

октагидридопентаборат, [Б 5 Ч 8 ] −

Сначала указывается количество водорода, а затем количество бора. Суффикс -ate применяется к анионам . Значение ионного заряда включено в химическую формулу, но не является частью систематического названия.

Связь в боранах

[ редактировать ]

Бораны представляют собой соединения с неклассической связью, то есть электронов недостаточно для образования 2-центровых 2-электронных связей между всеми парами соседних атомов в молекуле. Описание связи в более крупных боранах было сформулировано Уильямом Липскомбом . Это включало:

Методология Липскомба в значительной степени была заменена молекулярно-орбитальным подходом. Это позволяет расширить концепцию многоцентрового соединения. Например, в икосаэдрическом ионе [Б 12 Ч 12 ] 2− , полностью симметричная (симметрия A g ) молекулярная орбиталь равномерно распределена между всеми 12 атомами бора. Правила Уэйда представляют собой мощный метод, который можно использовать для рационализации структур с точки зрения количества атомов и связей между ними.

Мультикластерные бораны

[ редактировать ]
Структура конъюнктоборгидридного кластера [Б 19 Ч 22 ] − . [9]

Хотя относительно редко, было охарактеризовано несколько мультикластерных боранов. Например, реакция боранового кластера с B 2 H 6 (как источник BH 3 ) может привести к образованию конъюнкто -борановой разновидности, в которой субъединицы боранового кластера соединены общими атомами бора. [10]

Б 6 Ч 10 + «ВН 3 » → Б 7 Ч 11 + Ч 2
Б 7 Ч 11 + Б 6 Ч 10 → Б 13 Ч 19 + Ч 2

Другие конъюнкто -бораны, субъединицы которых соединены связью BB, могут быть получены ультрафиолетовым облучением нидо -боранов. Некоторые BB-связанные конъюнкто -бораны можно получить с использованием PtBr 2 в качестве катализатора. [11]

Аналогично правилам Уэйда, схема подсчета электронов была разработана для прогнозирования или рационализации мультикластерных боранов.

Мультикластерные дескрипторы [12]
Префикс Значение Пример
клада - разветвленные кластеры
комбинированный - соединенные кластеры
мегало - несколько объединенных кластеров

Реакционная способность боранов

[ редактировать ]
О реакциях боранов см. Бораны .

Самый низший боран, BH 3 существует лишь временно, мгновенно димеризуясь с образованием диборана. Б 2 Ч 6 . Его аддукты BH 3 · ТГФ и BH 3 · ДМСО достаточно стабильны, чтобы их можно было использовать в реакциях гидроборирования . Напоминая поведение диборана, некоторые низшие бораны реагируют с воздухом весьма экзотермически, даже взрывчато. Напротив, многие клозо -борановые кластеры, такие как [Б 12 Ч 12 ] 2− , не вступает в реакцию с воздухом.

Кластеры гидрида бора настолько разнообразны, что обобщения об их реакциях невозможны.

Кислотно-основное поведение Льюиса

[ редактировать ]

Некоторые функционируют как доноры электронов из-за относительного основного характера B-H Концевые группы . Бораны могут выступать в качестве лигандов в координационных соединениях . [13] Гаптичности η 1 ч 6 Были обнаружены донорство электронов с участием мостиковых атомов H или донорство со стороны связей BB. Например, нидо- B 6 H 10 может заменять этен в соли Цейзе с образованием через -Pt(η 2 -B 6 H 10 )Cl 2 . [13]

Они также могут действовать как кислоты Льюиса с одновременным раскрытием кластера. Пример с триметилфосфином :

B 5 H 9 + 2 P(CH 3 ) 3 → B 5 H 9 ·2P(CH 3 ) 3

Кислотно-основное поведение Бренстеда

[ редактировать ]

Некоторые высшие бораны, особенно с мостиковыми атомами водорода, можно депротонировать сильным основанием. Пример:

B 5 H 9 + NaH → Na[B 5 H 8 ] + H 2

Кислотность увеличивается с увеличением размера борана, при этом B 10 H 14, имеющий p K значение 2,7. [14] [15]

Б 5 Ч 9 < Б 6 Ч 10 < Б 10 Ч 14 < Б 16 Ч 20 < Б 18 Ч 22

Построение реакций

[ редактировать ]
Структура [(СН 3 ) 4 Н + ] 2 [Fe(C 2 B 9 H 11 ) 2 ] + , показывая только один Я 4 Н + . [16]

Для химика, специализирующегося на гидриде бора, одной из наиболее важных реакций является процесс образования, при котором меньшие кластеры гидрида бора присоединяют боран, образуя более крупные кластеры. Этот подход применим и к синтезу металлоборанов .

Гидроборирование

[ редактировать ]

Напоминая поведение диборана и его аддуктов, высшие бораны участвуют в гидроборировании. Когда гидриды бора добавляют алкин , углерод включается в кластер, образуя карбораны , например С 2 В 10 Ч 12 . [17]

Приложения

[ редактировать ]

Полезными реагентами являются диборан и его мономерные аддукты боран-тетрагидрофуран или боран-диметилсульфид . Их часто используют для гидроборирования в органическом синтезе . Некоторые кобальтовые производные карборанов были коммерциализированы для секвестрации. 137 Cs из радиоактивных отходов . [18]

Бораны имеют более высокую удельную энергию сгорания по сравнению с углеводородами , что делает их потенциально привлекательными в качестве топлива или воспламенителей. В 1950-х годах были проведены интенсивные исследования их использования в качестве присадок к реактивному топливу , но эти усилия не привели к практическим результатам.

Желаемое использование

[ редактировать ]

Потому что 10 B имеет очень высокое сечение захвата нейтронов , производные гидрида бора часто исследовались на предмет применения в нейтронно-захватной терапии рака . [19]

10 Б + 1 п → ( 11 Б*) → 4 Он + 7 Li + γ (2,4 Мэв)

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN  978-0-08-037941-8 . стр. 151-195
  2. ^ Сток, Альфред (1933). Гидриды бора и кремния . Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета.
  3. ^ Лонге-Хиггинс, ХК ; Белл, Р.П. (1943). «64. Строение гидридов бора». Журнал Химического общества (возобновленное) . 1943 : 250–255. дои : 10.1039/JR9430000250 .
  4. ^ Фокс, Марк А.; Уэйд, Кен (2003). «Развивающиеся закономерности в химии кластеров бора» (PDF) . Чистое приложение. хим. 75 (9): 1315–1323. дои : 10.1351/pac200375091315 . S2CID   98202127 .
  5. ^ Браун, HC Органический синтез через бораны John Wiley & Sons, Inc. Нью-Йорк: 1975. ISBN   0-471-11280-1 .
  6. ^ Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри ; Мурильо, Карлос А.; Бохманн, Манфред (1999), Передовая неорганическая химия (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN  0-471-19957-5
  7. ^ Липскомб В.Н. Гидриды бора . Бенджамин, Нью-Йорк (1963).
  8. ^ Пейманн, Торальф; Ноблер, Кэролин Б.; Хан, Саид И.; Хоторн, М. Фредерик (2001). «Додека(бензилокси)додекаборан, B 12 (OCH 2 Ph) 12 : стабильное производное гиперклозо - B 12 H 12 ». Энджью. хим. Межд. Эд. 40 (9): 1664–1667. doi : 10.1002/1521-3773(20010504)40:9<1664::AID-ANIE16640>3.0.CO;2-O . ПМИД   11353472 .
  9. ^ Лондсборо, Майкл Г.С.; Боулд, Джонатан; Баше, Томаш; Гник, Драгомир; Бакарджиев, Марио; Голуб, Йозеф; Цисаржова, Ивана; Кеннеди, Джон Д. (2010). «Экспериментальное решение вопроса о «недостающих водородах», окружающем макрополиэдрический 19-вершинный моноанион гидрида бора [B19H22]-, упрощение его синтеза и его использование в качестве промежуточного продукта в первом примере превращения син-B18H22 в анти-B18H22-изомер Конверсия». Неорганическая химия . 49 (9): 4092–4098. дои : 10.1021/ic901976y . ПМИД   20349936 .
  10. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN  978-0-08-037941-8 . п. 162
  11. ^ Снеддон, LG (2009). «Переходный металл способствует реакциям полиэдрических боранов и карборанов» . Чистая и прикладная химия . 59 (7): 837–846. дои : 10.1351/pac198759070837 . S2CID   55817512 .
  12. ^ Боулд, Джонатан; Клегг, Уильям; Тит, Саймон Дж.; Бартон, Лоуренс; Рат, Нигам П.; Торнтон-Петт, Марк; Кеннеди, Джон Д. (1999). «Подход к мегалоборанам. Смешанные и множественные кластерные синтезы с участием кластерных соединений иридаборана и платинаборана. Определение кристаллической структуры традиционными и синхротронными методами». Неорганика Химика Акта . 289 (1–2): 95–124. дои : 10.1016/S0020-1693(99)00071-7 .
  13. ^ Перейти обратно: а б Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 177, «Представление о боранах как лигандах». ISBN  978-0-08-037941-8 .
  14. ^ температура не указана
  15. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN  978-0-08-037941-8 . п. 171
  16. ^ Канг, ХК; Ли, СС; Кноблер, CB; Хоторн, МФ (1991). «Синтез предшественников дикарболлидных лигандов с компенсацией заряда и их использование при получении новых металлакарборанов». Неорганическая химия . 30 (9): 2024–2031. дои : 10.1021/ic00009a015 .
  17. ^ Джеммис, ЭД (1982). «Контроль перекрытия и стабильность многогранных молекул. Клозо-карбораны». Журнал Американского химического общества . 104 (25): 7017–7020. дои : 10.1021/ja00389a021 .
  18. ^ Чаудхури, Санхита; Бхаттачарья, Арунасис; Госвами, Асок (2014). «Электроприводной селективный транспорт Cs + с использованием хлорированного дикарболлида кобальта в полимерной мембране включения: новый подход к удалению цезия из моделируемого раствора ядерных отходов». Экологические науки и технологии . 48 (21): 12994–13000. Бибкод : 2014EnST...4812994C . дои : 10.1021/es503667j . ПМИД   25299942 .
  19. ^ Зауэрвейн, Вольфганг; Виттиг, Андреа; Мосс, Раймонд; Накагава, Ёсинобу (2012). Нейтрон-захватная терапия . Берлин: Шпрингер. дои : 10.1007/978-3-642-31334-9 . ISBN  978-3-642-31333-2 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Boranes&oldid=1199486447"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9fb232348e15359bfac6b1df4c44a5bd__1706321520
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/9f/bd/9fb232348e15359bfac6b1df4c44a5bd.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Boranes - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)