สารประกอบทางเคมี Borane

Boraneสารประกอบโบรอนและไฮโดรเจนที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน

พันธะเคมี: Boranes

สารประกอบ diborane ที่ขาดอิเล็กตรอน B2H6 ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ถือได้ว่าเป็นกลุ่มของอะตอมที่รวมตัวกัน

โบรอนไฮไดรด์นั้นถูกสังเคราะห์ขึ้นเป็นครั้งแรกและมีลักษณะเป็นระบบในช่วงปี 1912 ถึงปี 1937 โดยนักเคมีชาวเยอรมัน Alfred Stock เขาเรียกพวกมันว่าโบรอนในลักษณะที่คล้ายกับอัลเคน (ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว), ไฮดราของคาร์บอน (C) ซึ่งเป็นเพื่อนบ้านของโบรอนในตารางธาตุ เนื่องจากโบรอนที่เบากว่านั้นมีความผันผวนมีความไวต่ออากาศและความชื้นและเป็นพิษจึงได้พัฒนาวิธีการและอุปกรณ์สูญญากาศสูงสำหรับการศึกษาพวกมัน งานของชาวอเมริกันใน boranes เริ่มขึ้นในปี 1931 โดย Hermann I. Schlesinger และ Anton B. Burg Boranes ยังคงเป็นที่สนใจของนักวิชาการจนถึงสงครามโลกครั้งที่สองเมื่อรัฐบาลสหรัฐฯสนับสนุนการวิจัยเพื่อค้นหาสารประกอบยูเรเนียมระเหย (borohydrides) สำหรับการแยกไอโซโทปและ 1950s เมื่อมันสนับสนุนโปรแกรมเพื่อพัฒนาเชื้อเพลิงพลังงานสูงสำหรับจรวดและเครื่องบินเจ็ท (Boranes และอนุพันธ์ของพวกเขามีความร้อนสูงกว่าการเผาไหม้มากกว่าเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน) William Nunn Lipscomb, Jr. ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีปี 1976 สำหรับการศึกษาโครงสร้างของ boranes ที่เปล่งแสงของพันธะเคมีในขณะที่หนึ่งใน Schlesinger นักเรียนเฮอร์เบิร์ตชาร์ลส์บราวน์แบ่งปันรางวัลปี 1979 สำหรับปฏิกิริยาตอบสนองต่อการกระตุ้นด้วยน้ำ (1956) ซึ่งเป็นการเพิ่ม BH ได้อย่างง่ายดาย₃ (ในรูปของ BH ₃ · S) ไปยังสารประกอบอินทรีย์ที่ไม่อิ่มตัว (เช่น alkenes และ alkynes) ในตัวทำละลายอีเธอร์ (S) ที่อุณหภูมิห้องเพื่อให้ผลผลิตออร์บอโบเรนส์เชิงปริมาณ (นั่นคือในปฏิกิริยาที่ดำเนินการทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมด จะเสร็จสมบูรณ์) ปฏิกิริยาไฮโดรโบเรชันจะเปิดช่องทางใหม่ของการวิจัยในด้านการสังเคราะห์สารอินทรีย์ stereospecific

โบเรนที่จัดทำโดยสต็อกมีองค์ประกอบทั่วไป B _n H _{n + 4}และ B _n H _{n + 6}แต่มีสายพันธุ์ที่ซับซ้อนกว่าทั้งแบบเป็นกลางและเชิงลบ (ประจุลบ) โบรอนในน้ำมีจำนวนมากกว่าธาตุอื่น ๆ ยกเว้นคาร์บอน borane ที่แยกได้ง่ายที่สุดคือ B ₂ H ₆, diborane (6) (ตัวเลขอารบิกในวงเล็บหมายถึงจำนวนอะตอมไฮโดรเจน) มันเป็นตัวกลางทางเคมีที่มีการศึกษาอย่างกว้างขวางและมีประโยชน์มากที่สุดชนิดหนึ่ง มันมีวางจำหน่ายทั่วไปและเป็นเวลาหลายปีที่โบรอนและอนุพันธ์ได้เตรียมมาจากทางตรงหรือทางอ้อม ฟรี BH ₃ (และ B ₃ H ₇) มีความเสถียรมาก แต่พวกเขาสามารถแยกได้เป็น adducts มีเสถียรภาพ (ผลิตภัณฑ์เพิ่มเติม) กับลูอิสฐาน (โมเลกุลอิเล็กตรอนบริจาค) -eg, BH ₃ · n (ch ₃) 3 Boranes อาจเป็นของแข็งของเหลวหรือก๊าซ โดยทั่วไปจุดหลอมเหลวและจุดเดือดจะเพิ่มขึ้นตามความซับซ้อนและน้ำหนักโมเลกุลที่เพิ่มขึ้น

โครงสร้างและพันธะของโบรอน

แทนที่จะแสดงให้เห็นถึงการตั้งค่าโซ่และแหวนอย่างง่ายของสารประกอบคาร์บอนอะตอมของโบรอนใน boranes ที่ซับซ้อนยิ่งกว่านั้นจะอยู่ที่มุมของรูปทรงหลายเหลี่ยมซึ่งสามารถพิจารณาได้ว่าเป็น deltahedrons (รูปทรงหลายเหลี่ยมที่มีใบหน้ารูปสามเหลี่ยม) หรือชิ้นส่วน deltahedral การพัฒนาความเข้าใจเกี่ยวกับกลุ่มโบรอนเหล่านี้ได้ทำไปมากเพื่อช่วยให้นักเคมีใช้เหตุผลทางเคมีของสารประกอบอนินทรีย์, ออร์แกโนเมทัลลิกและสารประกอบทรานส์ - โลหะ

หนึ่งในหลายระบบของการตั้งชื่อที่เสนอโดยสหภาพนานาชาติของเคมีบริสุทธิ์และประยุกต์ (IUPAC) ใช้คำนำหน้าโครงสร้างลักษณะ: (1) closo- (การทุจริตของ "โคลโว" จากละตินโคลวิสหมายถึง "กรง"), deltahedrons ของ n อะตอมของโบรอน (2) nido- (จากละติน nidus, ความหมาย "รัง"), โครงสร้างแบบ nonclosed ที่กระจุกB _nอยู่ตรงมุม n ของรูปทรงหลายเหลี่ยม (n + 1) - รูปทรงโพลีเฮดรอน - กล่าวคือเป็นรูปทรงหลายเหลี่ยม (3) arachno- (กรีกหมายถึง "ใยแมงมุม") กลุ่มที่เปิดกว้างยิ่งขึ้นด้วยอะตอมของโบรอนที่ยึดครองมุมที่ต่อเนื่องกันของมุมฉาก (n + 2) - โพลีเฮดรอนแบบเหลี่ยมที่ขาดหายไปสองจุด; (4) hypho- (กรีกหมายถึง "สาน" หรือ "ตาข่าย") กลุ่มที่เปิดกว้างที่สุดโดยมีอะตอมของโบรอนครอบครองมุมของ n (3 +) รูปทรงโพลีเฮดรอน และ (5) klado- (กรีก, ความหมาย "สาขา"), n จุดยอดของ n + 4-vertex closo-polyhedron ที่ยึดครองโดยอะตอมโบรอน n สมาชิกของซีรีย์ hypho- และ klado- เป็นที่รู้จักกันในปัจจุบันว่าเป็นอนุพันธ์ของ borane เท่านั้น การเชื่อมโยงระหว่างสองกลุ่มหรือมากกว่าของกลุ่มโพลีโบราเดอร์โบรอนนี้ถูกระบุด้วยคำนำหน้าตัวเชื่อม (ละตินหมายถึง "การรวมกัน") ตัวอย่างเช่น conjuncto-B ₁₀ H ₁₆ถูกสร้างขึ้นโดยการเข้าร่วมหน่วย B ₃ H ₈จากสอง B ₆ H ₉โมเลกุลผ่านพันธะ B ― B

เหตุผลหนึ่งที่ให้ความสนใจอย่างมากในโบเรนคือความจริงที่ว่าพวกมันมีโครงสร้างที่แตกต่างจากสารประกอบอื่น ๆ เนื่องจากพันธะใน boranes เกี่ยวข้องกับการเกิดพันธะหลายอะตอมซึ่งอะตอมสามอะตอมหรือมากกว่านั้นมีอิเล็กตรอนพันธะคู่อยู่ด้วยกันโบรอนจึงถูกเรียกโดยทั่วไปว่าสารที่ขาดอิเล็กตรอน Diborane (6) มีโครงสร้างดังต่อไปนี้:

โครงสร้างนี้เกี่ยวข้องกับการเชื่อมสะพานสามจุดซึ่งคู่อิเล็กตรอนหนึ่งคู่จะใช้ร่วมกันระหว่างสามอะตอม (มากกว่าสอง) - สองโบรอนอะตอมและไฮโดรเจนหนึ่งอะตอม (ดูพันธะเคมี: แง่มุมขั้นสูงของพันธะเคมี: Boranes สำหรับการอภิปรายของพันธะสามศูนย์) ความสามารถของโบรอนในการสร้างพันธะดังกล่าวนอกเหนือไปจากพันธะโควาเลนต์ปกตินำไปสู่การก่อตัวของโบรอน polyhedral ซับซ้อน