In der Chemie ist ein borane eine chemische Zusammensetzung von Bor und Wasserstoff. Die boranes umfassen eine große Gruppe von Zusammensetzungen mit der allgemeinen Formel von BH. Diese Zusammensetzungen kommen in der Natur nicht vor. Viele der boranes oxidieren sogleich auf dem Kontakt mit Luft, einige gewaltsam. Der Elternteilmitglied-BH wird borane genannt, aber es ist nur im gasartigen Staat und dimerises bekannt, um diborane, BH zu bilden. Der größere boranes alle bestehen aus Bor-Trauben, die polyedrisch sind, von denen einige als isomers bestehen. Zum Beispiel, isomers BH basieren auf der Fusion von zwei 10-Atome-Trauben.

Die wichtigsten boranes sind diborane BH, pentaborane BH, und decaborane BH.

Die Entwicklung der Chemie von Bor hydrides hat zu neuen experimentellen Techniken und theoretischen Konzepten geführt. Bor hydrides ist als potenzielle Brennstoffe für Raketen und für den Automobilgebrauch studiert worden.

Im Laufe der letzten mehreren Jahrzehnte ist das Spielraum von Bor hydride Chemie gewachsen, um Käfige einzuschließen, die Atome außer Bor, wie Kohlenstoff im carboranes und Metalle im metallaboranes enthalten, worin ein oder mehr Bor-Atome durch Metallatome eingesetzt werden.

Allgemeine Formel von boranes

Die vier Reihen der einzelnen Traube boranes haben die folgenden allgemeinen Formeln, wo "n" die Zahl von Bor-Atomen ist:

Dort auch besteht eine Reihe von eingesetzten neutralen hypercloso-boranes, die die theoretischen Formeln BH haben. Beispiele schließen B (OCH2Ph) ein, der eine stabile Ableitung von hypercloso-BH ist.

Das Namengeben der Vereinbarung

Das Namengeben von neutralem boranes wird durch die folgenden Beispiele illustriert, wo das griechische Präfix die Zahl von Bor-Atomen zeigt und die Zahl von Wasserstoffatomen in Klammern ist:

• BH pentaborane (9)
• BH hexaborane (12)

Das Namengeben von Anionen wird durch das folgende illustriert, wo die Wasserstoffzählung zuerst gefolgt von der Bor-Zählung, und schließlich der gesamten in Klammern Anklage angegeben wird:

• BH octahydropentaborate (1)

Fakultativ kann closo nido usw. (sieh oben), added: - sein

• BH, nidopentaborane (9)
• BH, arachnotetraborane (10)
• BH, hexahydroclosohexaborate (2)

Verständlich haben viele der Zusammensetzungen gemeinsame Bezeichnungen abgekürzt.

Traube-Typen

Es wurde am Anfang der 1970er Jahre begriffen, dass die Geometrie von Bor-Trauben verbunden ist, und dass sie deltahedra oder deltahedra mit einem oder mehr Scheitelpunkt-Vermissten näher kommen. Die deltahedra, die in der borane Chemie gefunden werden, sind (das Verwenden der Namen, die von den meisten Chemikern bevorzugt sind)

Eine Eigenschaft dieser deltahedra ist, dass Bor-Atome an den Scheitelpunkten verschiedene Zahlen von Bor-Atomen als in der Nähe von Nachbarn haben können. Zum Beispiel, im fünfeckigen bipyramid, hat 2 Bor 3 Nachbarn, 3 haben 4 Nachbarn, wohingegen in der octahedral Traube alle Scheitelpunkte dasselbe, jedes Bor sind, das 4 Nachbarn hat. Diese Unterschiede zwischen den Bor-Atomen in verschiedenen Positionen sind in der Bestimmung der Struktur wichtig, weil sie verschiedene chemische Verschiebungen im B NMR Spektren haben.

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BH ist ein typisches Beispiel. Seine Geometrie, ist hauptsächlich, ein 7-Bor-Fachwerk (fünfeckiger bipyramid), einen Scheitelpunkt verpassend, der die höchste Zahl von nahen Nachbarn, z.B, einem Scheitelpunkt mit 5 Nachbarn hatte. Die Extrawasserstoffatome überbrücken um das offene Gesicht. Eine bemerkenswerte Ausnahme zu diesem allgemeinen Schema ist die von BH, die, wie man erwarten würde, eine nido-Geometrie (gestützt auf BH Vermisste von 1 Scheitelpunkt) hatten, aber in der Geometrie BH ähnlich sind, der auf BH basiert.

Die Namen für die Reihe von boranes werden aus diesem allgemeinen Schema für die Traube geometries: - abgeleitet

• hypercloso-(vom Griechen für "über den Käfig") eine geschlossene ganze Traube, z.B, ist BCl ein ein bisschen verdrehtes Dodekaeder
• closo-(vom Griechen für "den Käfig") eine geschlossene ganze Traube, z.B, icosahedral BH
• nido-(vom Latein für "das Nest") B besetzt n Scheitelpunkte eines n+1 deltahedron, z.B, BH ein Oktaeder, das 1 Scheitelpunkt verpasst
• arachno-(vom Griechen für das "Spinne-Web") B besetzt n Scheitelpunkte eines n+2 deltahedron z.B. BH ein Oktaeder, das 2 Scheitelpunkte verpasst
• hypho-(vom Griechen für "das Netz") B besetzt n Scheitelpunkte eines n+3 deltahedron vielleicht BH hat diese Struktur, ein Oktaeder, das 3 Scheitelpunkte verpasst
• conjuncto-2 oder mehr des obengenannten werden zusammen, z.B, der Rand oder zwei Scheitelpunkt verschmolzen, hat BH verschmolzen

<hat / Mund voll>, Gesicht oder drei Scheitelpunkt BH </Mund voll> verschmolzen, und vier Scheitelpunkt hat BH verschmolzen

Das Abbinden in boranes

Boranes sind elektronunzulänglich und werfen ein Problem für herkömmliche Beschreibungen des Covalent-Abbindens auf, das mit geteilten Elektronpaaren verbunden ist. BH ist ein trigonal planares Molekül (D molekulare Symmetrie). Diborane hat eine wasserstoffüberbrückte Struktur, sieh den diborane Artikel.

Die Beschreibung des Abbindens im größeren von William Lipscomb formulierten boranes hat eingeschlossen:

• B-H-B 3-Zentren-2-Elektronen-Wasserstoff überbrückt
• B-B-B 3-Zentren-2-Elektronen-Obligationen
• 2-Zentren-2-Elektronen-Obligationen (in B-B, B-H und BH)

Die styx Zahl wurde eingeführt, um im Elektronzählen wo s = Zählung von B-H-B 3-Zentren-Obligationen zu helfen; t = Zählung von B-B-B 3-Zentren-Obligationen; y = Zählung von B-B 2-Zentren-Obligationen und x = Zählung von BH Gruppen.

Die Methodik von Lipscomb ist durch eine molekulare Augenhöhlenannäherung größtenteils ersetzt worden, obwohl sie noch Einblicke gewährt. Die Ergebnisse davon sind in einer einfachen, aber starken Regel, PSEPT zusammengefasst worden, der häufig als die Regierungen von Wade bekannt ist, die verwendet werden können, um den Traube-Typ, closo-, nido-usw. vorauszusagen. Die Macht dieser Regel ist seine Bequemlichkeit des Gebrauches und der allgemeinen Anwendbarkeit auf viele verschiedene Traube-Typen außer boranes.

Dort setzen Anstrengungen durch theoretische Chemiker fort, die Behandlung des Abbindens in boranes zu verbessern — ein Beispiel ist die Tensor-Oberfläche des Steins harmonische Behandlung des Traube-Abbindens. Eine neue Entwicklung ist Vier-Zentren-Zwei-Elektronen-Band.

Chemie von boranes

Eigenschaften und Reaktionsfähigkeitstendenzen

Boranes sind alle farblos und diamagnetic. Sie sind reaktive Zusammensetzungen, und einige sind pyrophoric. Die Mehrheit ist hoch giftig und verlangt spezielle behandelnde Vorsichtsmaßnahmen.

closo

:There ist kein bekannter neutraler closo borane. Salze der closo Anionen, BH sind in der neutralen wässrigen Lösung und ihrer Stabilities-Zunahme mit der Größe stabil. Das Salz KBH ist bis zu 700 stabil.

nido

:Pentaborane (9) und decaborane (14) sind der stabilste nidoboranes im Gegensatz zu nidoBH, der sich oben-35 zersetzt.

arachno

:Generally diese sind mehr reaktiv als nidoboranes und wieder größere Zusammensetzungen, neigen dazu, stabiler zu sein.

Synthese und allgemeine Reaktionsfähigkeit

Borane BH

:This ist ein wichtiges Zwischenglied im pyrolosis von diborane, um höher boranes zu erzeugen.

Diborane BH und höher boranes

:Diborane wird industriell durch die Verminderung von BF gemacht, und ist der Startpunkt, für sich höher boranes vorzubereiten. Es ist umfassend studiert worden.

Allgemeine Reaktionsfähigkeit

:Typical-Reaktionen von boranes sind

• Electrophilic-Ersatz
• der Nucleophilic-Ersatz durch Lewis stützt
• Deprotonierung durch starke Basen
• Traube-Baureaktionen mit borohydrides
• Reaktion eines nido-borane mit einem alkyne, um eine carborane Traube zu geben

:Boranes kann als ligands in Koordinationszusammensetzungen handeln. Hapticities von η zu η sind mit dem Elektronspende-Beteiligen gefunden worden, das H Atome oder Spende von B-B Obligationen überbrückt. Zum Beispiel kann nido-BH ethene im Salz von Zeise ersetzen, um Fe (η-BH) (CO) zu erzeugen.

Boranes kann reagieren, um Hetero-boranes, z.B, carboranes oder metalloboranes zu bilden (Trauben, die Bor und Metallatome enthalten).

Geschichte

Die Entwicklung der Chemie von boranes hat zwei Herausforderungen an Chemiker aufgestellt. Erstens mussten neue Labortechniken entwickelt werden, um diese sehr reaktiven Zusammensetzungen zu behandeln; zweitens haben die Strukturen der Zusammensetzungen die akzeptierten Theorien des chemischen Abbindens herausgefordert.

Der deutsche Chemiker Alfred Stock

zuerst charakterisiert die Reihe von mit dem Borwasserstoffzusammensetzungen. Seine Gruppe hat die Glasvakuumlinie und Techniken entwickelt, für die Zusammensetzungen zu behandeln. Jedoch hat die Aussetzung von Quecksilber (verwendet in Quecksilberverbreitungspumpen und Klappen der Hin- und Herbewegung) Lager veranlasst, Quecksilbervergiftung zu entwickeln, die er in den ersten wissenschaftlichen Papieren auf dem Thema dokumentiert hat. Das chemische Abbinden der borane Trauben wurde von Lipscomb und seinen Mitarbeitern untersucht. Lipscomb wurde dem Nobelpreis in der Chemie 1976 für diese Arbeit zuerkannt. PSEPT (Waten-Regeln) kann verwendet werden, um die Strukturen von boranes vorauszusagen.

Das Interesse an boranes hat während des Zweiten Weltkriegs wegen des Potenzials von Uran borohydride für die Bereicherung der Uran-Isotope zugenommen. In den Vereinigten Staaten hat eine von Schlesinger geführte Mannschaft die grundlegende Chemie des Bors hydrides und des zusammenhängenden Aluminiums hydrides entwickelt. Obwohl Uran borohydride für isotopic Trennungen nicht verwertet wurde, hat die Arbeit von Schessinger das Fundament für einen Gastgeber von Bor hydride Reagenzien für die organische Synthese gelegt, von denen die meisten von seinem Studenten Herbert C. Brown entwickelt wurden. Mit Sitz in Borane Reagenzien werden jetzt in der organischen Synthese weit verwendet. Zum Beispiel ist Natrium borohydride das Standardreagens, um Aldehyde und ketones zu alcohols umzuwandeln. Brown wurde dem Nobelpreis in der Chemie 1979 für diese Arbeit zuerkannt.

In den 1950er Jahren und Anfang der 60er Jahre haben die Vereinigten Staaten und die UDSSR Bor hydrides als energiereiche Brennstoffe (ethylboranes, zum Beispiel) für das hohe Geschwindigkeitsflugzeug wie die XB-70 Walküre untersucht. Die Entwicklung von fortgeschrittenen Boden-Luftraketen hat das schnelle Flugzeug freigesetzt, und die Kraftstoffprogramme wurden begrenzt, obwohl triethylborane (TEB) später verwendet wurde, um die Motoren der SR-71 Amsel zu entzünden.

Allgemeine Verweisungen

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