Диборан(2)
| |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Извини
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
ПабХим CID
|
|
| Характеристики | |
| Б 2 Ч 2 | |
| Молярная масса | 23.64 g·mol −1 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Диборан(2) , также известный как диборен , представляет собой неорганическое соединение формулы B 2 H 2 . Число 2 в диборане (2) указывает на количество атомов водорода, связанных с комплексом бора . Существуют и другие формы диборана с разным количеством атомов водорода, включая диборан(4) и диборан(6) .
Диборан(2) представляет собой высокореактивную молекулу, которая быстро разлагается, что затрудняет экспериментальное исследование в условиях окружающей среды. Для экспериментального наблюдения диборана(2) высокого вакуума и низкой температуры необходимы условия с использованием методов матричной изоляции , таких как улавливание молекулы в инертных матрицах, таких как неон или аргон . [ 1 ] [ 2 ] В результате этих сложных условий синтеза его свойства и поведение преимущественно изучались с использованием теоретических моделей и компьютерного моделирования .
Диборен также относится к ряду молекул с формулой R:(BH)=(BH):R или RB=BR, где R представляет собой органическую группу . [ 3 ] [ 4 ] Производные диборена относительно стабильны и могут храниться при комнатной температуре в инертных условиях. Они были синтезированы и охарактеризованы экспериментально и показали потенциал в различных приложениях.
Синтез
[ редактировать ]приведший к синтезу диборана(2), был проведен с помощью импульсной лазерной абляции бора Первый эксперимент , в смешанной атмосфере водорода и аргона . [ 1 ] При охлаждении смеси газообразный аргон превращался в твердое вещество , тем самым стабилизируя захваченные дибораны. В реакции участвуют два моногидрида бора, образующие диборан(2), причем реакция экзотермична на 117 ккал/моль. Диборан(2) характеризовался широкой полосой с резким пиком при 2679,9 см-1. –1 , что соответствует антисимметричной моде растяжения ЧД.
После этого эксперимента появились другие методы получения диборана(2) путем разложения газообразного B 2 H 6 посредством фотоионизации , электронной бомбардировки , рентгеновского облучения , высокотемпературных реакций и импульсного лазерного испарения . [ 2 ]
Поскольку производные диборена более стабильны, чем диборан(2), для их синтеза использовались различные методы. В основном они были получены путем реакции соединений дибора с органическими молекулами и восстановления борсодержащих предшественников . [ 5 ] [ 6 ] Кроме того, дибореновую группу можно защитить подходящим лигандом , который предотвращает другие побочные реакции. [ 7 ]
Структура и свойства
[ редактировать ]На основе совокупности экспериментальных и теоретических данных определены структура и свойства диборана(2).
Теоретические данные показали, что молекула имеет 3 С - g конформация основного состояния , указывающая на особую ориентацию с тройной вращательной симметрией и вертикальной зеркальной плоскостью . [ 8 ] Он сохраняет свою структуру при повороте на 180 градусов вокруг оси, перпендикулярной плоскости зеркала, и имеет симметрии D ∞ h группу точек .
Эти теоретические данные были подтверждены экспериментально, в результате чего было обнаружено, что молекула является линейной с триплетным основным состоянием, как показал электронный парамагнитный резонанс . [ 2 ] В исследовании было отмечено, что молекула похожа на ацетилен , в котором один электрон с каждой пи-орбитали молекулы удален . Следовательно, молекулярная орбитальная диаграмма содержит электроны на трех орбиталях ; включая сигма-связывающую орбиталь со спаренными электронами на самом низком энергетическом уровне и две вырожденные пи-связывающие орбитали, каждая из которых имеет неспаренный электрон. Таким образом, связь ВВ имеет характер частичной двойной связи, что объясняет высокую реакционную способность этих соединений.
Приложения
[ редактировать ]Диборены имеют потенциальное применение в материаловедении , катализе и устойчивой энергетики химии .
Согласно теоретическим исследованиям, диборан(2) имеет потенциальное применение в наноустройствах . Прогнозируется, что наноленты диборана (2) являются структурно стабильными и полупроводниковыми благодаря гибкой перестраиваемости зон. [ 9 ] Другое теоретическое исследование разработало метод, основанный на оптимизации, для проектирования и анализа системы B 2 H 2 , использующей биомассу для производства водорода, которая, как они обнаружили, может быть жизнеспособным вариантом для устойчивой энергетической системы. [ 10 ]
Производные диборена широко используются в катализе. Было обнаружено, что они катализируют реакции гидроборирования , причем реакция является хемоселективной . [ 11 ] Кроме того, диборены могут подвергаться реакциям неорганически-органического перекрестного метатезиса с образованием комплекса, легированного B,N. [ 12 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Тейг, Томас Дж.; Эндрюс, Лестер (1994). «Реакции атомов бора, испарившихся импульсным лазером, с водородом. Инфракрасные спектры промежуточных форм гидрида бора в твердом аргоне» . Журнал Американского химического общества . 116 (11): 4970–4976. дои : 10.1021/ja00090a048 . ISSN 0002-7863 .
- ^ Jump up to: а б с Найт, Лон Б.; Керр, Келли; Миллер, ПК; Аррингтон, Калифорния (1995). «Исследование ЭПР радикала HBBH (X3.SIGMA.) в матрицах неона и аргона при 4 К. Сравнение с расчетами ab Initio SCF и CI» . Журнал физической химии . 99 (46): 16842–16848. дои : 10.1021/j100046a009 . ISSN 0022-3654 .
- ^ Ван, Юйчжун; Куиллиан, Брэндон; Вэй, Пинжун; Ваннере, Чайтанья С.; Се, Яомин; Кинг, Р. Брюс; Шефер, Генри Ф.; Шлейер, Пол против Р.; Робинсон, Грегори Х. (1 октября 2007 г.). «Стабильный нейтральный диборен, содержащий двойную связь BB» . Журнал Американского химического общества . 129 (41): 12412–12413. дои : 10.1021/ja075932i . ISSN 0002-7863 . ПМИД 17887683 .
- ^ Бортакур, Росмита; Саха, Кошик; Кар, Сурав; Гош, Сундаргопал (15 ноября 2019 г.). «Последние достижения в химии диборана (6), диборана (4) и диборена (2) переходных металлов» . Обзоры координационной химии . 399 : 213021. doi : 10.1016/j.ccr.2019.213021 . ISSN 0010-8545 . S2CID 202880767 .
- ^ Окорн, Александр; Джаяраман, Арумугам; Энглерт, Лукас; Эроусмит, Мерл; Свобода, Тереза; Вайгельт, Жанетт; Брунекер, Карина; Хесс, Мерлин; Лампрехт, Анна; Ленчик, Карстен; Ранг, Максимилиан; Брауншвейг, Хольгер (29 июня 2022 г.). «Синтез и гидрирование полициклических ароматических углеводородзамещенных диборенов путем некатализируемого гидрирующего разрыва связи B – C» . Химическая наука . 13 (25): 7566–7574. дои : 10.1039/D2SC02515A . ISSN 2041-6539 . ПМК 9242019 . ПМИД 35872817 .
- ^ Лу, Вэй; Джаяраман, Арумугам; Фантуцци, Фелипе; Дьюхерст, Райан Д.; Хертерих, Марсель; Дитц, Максимилиан; Хагшпиль, Стефан; Крумменахер, Иво; Хаммонд, Кай; Цуй, Цзинцзин; Брауншвейг, Хольгер (17 января 2022 г.). «Несимметричный циклический диборен на основе хелатирующего лиганда CAAC и его низкомолекулярной активации и химии перегруппировки» . Angewandte Chemie, международное издание . 61 (3): e202113947. дои : 10.1002/anie.202113947 . ISSN 1433-7851 . ПМЦ 9299934 . ПМИД 34750945 .
- ^ Биссинджер, Филипп; Брауншвейг, Хольгер; Челик, Мехмет Али; Клаас, Кристина; Дьюхерст, Райан Д.; Эндрес, Себастьян; Чаша, Хауке; Крамер, Томас; Крумменахер, Иво; Шнайдер, Кристоф (22 октября 2015 г.). «Синтез циклических диборенов с беспрецедентной цис-конфигурацией» . Химические коммуникации . 51 (88): 15917–15920. дои : 10.1039/C5CC07103H . ISSN 1364-548X . ПМИД 26360103 .
- ^ Дилл, Джей Ди; Шлейер, П. против Р.; Попл, Дж. А. (1975). «Молекулярно-орбитальная теория электронного строения органических соединений. XXIV. Геометрия и энергии малых соединений бора. Сравнение с карбокатионами» . Журнал Американского химического общества . 97 (12): 3402–3409. дои : 10.1021/ja00845a021 . ISSN 0002-7863 .
- ^ Чо, Сольхи; Ууу, Ён Бин; Ким, Бён Су; Ким, Джиён (01 апреля 2016 г.). «Планирование на основе оптимизации системы преобразования биомассы в водород (B2H2) с использованием специальных энергетических культур и отходов биомассы» . Биомасса и биоэнергетика . 87 : 144–155. дои : 10.1016/j.biombioe.2016.02.025 . ISSN 0961-9534 .
- ^ Лей, Бао; Чжан, Ю-Ян; Ду, Ши-Сюань (2019). «Лонточная инженерия нанолент B 2 H 2» . Китайская физика Б. 28 (4): 046803. doi : 10.1088/1674-1056/28/4/046803 . ISSN 1674-1056 . S2CID 250797835 .
- ^ Фан, Джун; Ма, Цзянь-Цян; Ян, Мин-Чунг; Су, Минг-Дер; Итак, Чеук-Вай (07.04.2021). «АН-фосфиноамидинато-NHC-дибореновый катализатор гидроборирования» . Журнал Американского химического общества . 143 (13): 4993–5002. дои : 10.1021/jacs.0c12627 . hdl : 10356/149733 . ISSN 0002-7863 . PMID 33448848 . S2CID 231611304 .
- ^ Хартерих, Марсель; Ритшель, Бенедикт; Эроусмит, Мерл; Бонке, Джулиан; Крумменахер, Иво; Пхукан, Ашвини К.; Брауншвейг, Хольгер (3 ноября 2021 г.). «Гибридный неорганически-органический перекрестный метатезис диборенса и ацетилена» . Журнал Американского химического общества . 143 (43): 18339–18345. дои : 10.1021/jacs.1c10131 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 34677063 . S2CID 239457905 .