Borane

En chimie, un borane est un composé chimique du bore et de l'hydrogène . Les boranes constituent un grand groupe des composés avec les formules génériques de B_xH_y. Ces composés ne se produisent pas en nature. Plusieurs des boranes s'oxydent aisément sur le contact avec de l'air, certains violemment. Le membre BH₃ de parent s'appelle le borane, mais on le connaît seulement dans l'état gazeux, et le Dimerises pour former le Diborane , B₂H₆. Les boranes plus grands que tous se composent des faisceaux qui sont le polyèdre, certains dont exister comme isomères par exemple, isomères de de bore de B₂₀H₂₆ sont basés sur la fusion de deux 10 amas d'atomes.

Les boranes les plus importants sont Diborane B₂H₆, Pentaborane B₅H₉, et Decaborane B₁₀H₁₄.
Le développement de la chimie des boranes menés à de nouvelles techniques expérimentales et à concepts théoriques. Des boranes ont été étudiés en tant que carburants potentiels, pour des fusées et pour des usages des véhicules à moteur.

Au-dessus du passé plusieurs décennies, la portée de la chimie de borane a devenu incluent des camps contenant des atomes autres que le bore, tel que le carbone dans le Carboranes et les métaux dans les metallaboranes, où un ou plusieurs atomes de bore sont substitués par des atomes en métal.

Formules génériques des boranes

Les quatre séries de boranes de simple-faisceau ont les formules générales suivantes, où " ; n" ; est le nombre d'atomes de bore : -

Conventions de nomination

Le appelant des boranes neutres est illustré par les exemples suivants, où le préfixe grec montre que le nombre d'atomes de bore et le nombre d'atomes d'hydrogène est entre parenthèses : -
du
Pentaborane de B₅H₉ (9)
Hexaborane de B₆H₁₂ (12)
Le appelant des anions est illustré par le suivant, où le compte d'hydrogène est spécifié la première fois a suivi du compte de bore, et finalement de la charge globale entre parenthèses : -
B₅H₈^{&minus ; octahydropentaborate de} (1&minus ; )

Optionally closo− nido− etc. (voir ci-dessus) peut être ajouté : -
B₅H₉, nido&minus de ; pentaborane de (9)
B₄H₁₀, arachno&minus de ; tetraborane de (10)
B₆H₆^{2&minus ;}, &minus de de hexahydro ; closo&minus ; hexaborate de (2&minus ; )

Tout naturellement plusieurs des composés ont abrégé des noms communs.

Types de faisceau

On l'a réalisé au début des années 70 que la géométrie des faisceaux de bore sont connexe et qu'ils approchent au deltahedra ou du deltahedra avec manquer d'un ou plusieurs sommets. Le deltahedra qui sont trouvés en chimie de borane sont (using les noms favorisés par la plupart des chimistes) : --

Collage dans les boranes

Boranes sont le électron-déficient et posent un problème pour des descriptions conventionnelles de la liaison covalente du qui implique des paires partagées d'électron. BH₃ est une molécule planaire trigone du (symétrie moléculaire de D_3h). Le Diborane a une structure hydrogène-jetée un pont sur, voient l'article de Diborane . La description de la liaison dans les boranes plus grands formulés par le William Lipscomb impliqué :
ponts en hydrogène de l'électron B-H-B du centre 2 du 3
3 liens de l'électron B-B-B du centre 2
2 liens d'électron du centre 2 (le B-B, au BH et le BH₂) Le nombre de Styx de a été présenté pour faciliter l'électron comptant où s = compte de 3 B-H-B centraux colle ; t = compte de 3 B-B-B centraux colle ; y = compte de 2 liens centraux de B-B et x = compte de BH₂ groups.
La méthodologie de Lipscomb a été en grande partie remplacée par une approche de l'orbite moléculaire , bien qu'elle ait les moyens toujours des perspicacités. Les résultats de ceci ont été récapitulés dans une règle simple mais puissante, le PSEPT , souvent connu sous le nom de règles de Wade, qui peuvent être employées pour prévoir le type de faisceau, le closo- de , le nido- de , etc. La puissance de cette règle est son applicabilité d'utilisation facile et générale à beaucoup de différents types de faisceau autres que des boranes. Il y a des efforts de continuation par les chimistes théoriques d'améliorer le traitement de la liaison dans les boranes - un exemple est le traitement harmonique de surface du tenseur de la pierre de la liaison de faisceau. Les développements récents est le lien de deux-électron de Quatre-centre de .

Chimie des boranes

Propriétés et tendances de réactivité

Boranes sont tous sans couleur et diamagnétique. Ils sont les composés réactifs et certains sont le pyrophorique. La majorité sont fortement toxique et ont besoin des précautions de manipulation spéciales. ; closo&minus de ; le de là n'est aucun borane neutre connu de closo. Sels des anions de closo, B_nH_n^{2&minus ;} sont stables dans le soluté neutre, et leurs stabilités augmentent avec la taille. Le sel K₂B₁₂H₁₂ est stable jusqu'à 700^o. ; nido&minus de ; Pentaborane de de (9) et decaborane de (14) sont le &minus du nido de le plus stable ; boranes, contrairement au &minus du nido de ; B₈H₁₂ qui se décompose au-dessus de -35^o. ; arachno&minus de ; le de généralement ceux-ci sont plus réactif que le &minus du nido de ; boranes et encore de plus grands composés tendent à être plus stables.

Synthèse et réactivité générale

; Le de Borane BH₃ ceci est une intermédiaire importante dans le pyrolosis du diborane pour produire des boranes plus élevés.

; Le Diborane B₂H₆ et le plus élevé Diborane de de boranes est fait industriellement par la réduction du BF₃ , et est le point de départ pour préparer les boranes plus élevés. Il a été étudié intensivement.

; Les réactions typiques de réactivité de
général de
des boranes sont

substitution électrophile

La substitution nucléophile du par le Lewis base ** Deprotonation par les bases fortes
réactions de bâtiment de faisceau à des borohydrures ** réaction d'un borane du nido- de avec de l'alcyne pour donner un du faisceau de carborane

Boranes peut agir en tant que Ligands dans des composés de coordination de que le Hapticities de de η¹ à η⁶ ont été trouvés, avec la donation d'électron impliquant jetant un pont sur des atomes de H ou la donation des liens de B-B. Par exemple, le nido- B₆H₁₀ de peut remplacer l'ethene en sel de Zeise de pour produire Fe (η²-B₆H₁₀) (Co) ₄.
Boranes peut réagir aux hetero-boranes de forme, par exemple, Carboranes ou metalloboranes (le groupe qui contiennent des atomes de bore et en métal).

Histoire

Le développement de la chimie des boranes a lancé deux défis aux chimistes. D'abord, de nouvelles techniques de laboratoire ont dû être développées pour manipuler ces composés très réactifs ; en second lieu, les structures des composés ont contesté les théories admises du produit chimique bonding.
Le allemand Alfred courant du chimiste du a caractérisé la première fois la série de composés de bore-hydrogène. Son groupe a développé la ligne et les techniques en verre de vide pour manipuler les composés. Cependant, l'exposition au mercure (utilisé dans des pompes de diffusion de mercure et des soupapes à flotteur) a fait développer à courant l'empoisonnement de mercure, qu'il a documenté dans le premier journal scientifique sur le sujet. La liaison chimique des faisceaux de borane a été étudiée par le Lipscomb et ses collègues. Le Lipscomb a été attribué le prix Nobel en chimie en 1976 pour ce travail. Le PSEPT , (des règles de Wades) peut être employé pour prévoir les structures de boranes.
L'intérêt pour les boranes a augmenté pendant la deuxième guerre mondiale due au potentiel de la borohydrure en uranium pour l'enrichissement des isotopes en uranium. Aux USA, une équipe menée par le Schlesinger a développé la chimie de base des boranes et des hydrures en aluminium relatifs. Bien que la borohydrure en uranium n'ait pas été utilisée pour des séparations isotopiques, le travail de Schessinger a jeté les fondements pour une foule des réactifs de borane pour la synthèse organique , plus dont ont été développés par son Herbert C. les réactifs Borane-basés sont maintenant employés couramment dans la synthèse organique. Par exemple, la borohydrure de sodium de est le réactif standard pour convertir les aldéhydes et les cétones aux alcools Brown de ont été attribuées le prix Nobel en chimie en 1979 pour ce travail. Dans les années 50 et le début des années soixante, les USA et l'URSS investis en boranes en tant que carburants de grande énergie (ethylboranes, par exemple) pour les avions très rapides tels que le XB-70 Valkyrie . Le développement des missiles sol-air avancés faits les avions rapides superflus, et les programmes de carburant ont été terminés, bien que le Triethylborane (TEB) plus tard ait été employé pour allumer les moteurs de l'avion à grande vitesse du merle du SR-71.

Références générales de

Fox M.9, 1315

reenwood&Earnshaw

otton&Wilkinson6th

Apostilles

eflist

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