Borane, jakákoli homologní řada anorganických sloučenin boru a vodíku nebo jejich derivátů.
chemické spojení: Boranes
Jak již bylo uvedeno, na elektrony deficientní sloučeninu diboran, B2H6, lze pohlížet jako na skupinu atomů drženou pohromadě
Hydridy borů byly nejprve systematicky syntetizovány a charakterizovány v období 1912 až zhruba 1937 německým chemikem Alfredem Stockem. Analogicky je nazýval borany (alkany) (nasycené uhlovodíky), hydridy uhlíku (C), které jsou v periodické tabulce sousedem bóru. Protože lehčí borany byly těkavé, citlivé na vzduch a vlhkost a toxické, Stock vyvinul metody a zařízení vysokého vakua pro jejich studium. Americké práce na boranech začaly v roce 1931, prováděly Hermann I. Schlesinger a Anton B. Burg. Boranes zůstal primárně akademickým zájmem až do druhé světové války, kdy vláda USA podporovala výzkum zaměřený na nalezení těkavých sloučenin uranu (borohydridy) pro separaci izotopů a 50. léta, kdy podporovala programy na vývoj vysoce energetických paliv pro rakety a trysková letadla. (Boranes a jejich deriváty mají mnohem vyšší teploty spalování než uhlovodíková paliva.) William Nunn Lipscomb, Jr., obdržel Nobelovu cenu za chemii z roku 1976 „za své studie o struktuře boranů osvětlující problémy chemické vazby“, zatímco jeden ze Schlesingerových studenti, Herbert Charles Brown, sdílel cenu 1979 za jeho hydroborační reakci (1956), pozoruhodně snadné přidání BH3 (ve formě BH 3 · S) na nenasycených organických sloučenin (tj, alkeny a alkyny) v etheru rozpouštědla (S), při teplotě místnosti, čímž se získá organoborany kvantitativně (která je v reakci, která probíhá zcela, nebo téměř zcela, do dokončení). Hydroborační reakce zase otevřela nové možnosti výzkumu v oblasti stereospecifické organické syntézy.
Tyto borany, které byly připraveny podle populace měla obecný složení B n H n + 4 a B n H n + 6, ale složitější druhů, a to jak neutrální a negativní (aniontové), jsou známy. Hydridy boru jsou četnější než hydridy jakéhokoli jiného prvku kromě uhlíku. Nejjednodušší izolovatelný boran je B 2 H 6, diboran (6). (Arabská číslice v závorkách označuje počet atomů vodíku.) Je to jeden z nejvíce studovaných a synteticky nejužitečnějších chemických meziproduktů. Je komerčně dostupná a po mnoho let z ní bylo připraveno mnoho boranů a jejich derivátů, buď přímo, nebo nepřímo. Volný BH 3 (A a B 3 H 7), jsou velmi nestabilní, ale mohou být izolovány jako stabilní adukty (adiční produkty) s Lewisovými bázemi (elektron-donorové molekuly) -eg, BH 3 · N (CH 3) 3. Borany mohou být pevné látky, kapaliny nebo plyny; Obecně se jejich teploty tání a teploty varu zvyšují s rostoucí složitostí a molekulovou hmotností.
Struktura a vazba boranů
Spíše než vykazování jednoduchých řetězcových a kruhových konfigurací sloučenin uhlíku jsou atomy boru ve složitějších boranech umístěny v rozích polyhedronů, což lze považovat buď za deltahedrony (polyhedrony s trojúhelníkovými plochami) nebo deltahedrální fragmenty. Rozvíjení porozumění těmto klastrům bóru pomohlo chemikům racionalizovat chemii jiných klastrových sloučenin anorganických, organokovových a přechodných kovů.
Jeden z několika nomenklaturních systémů navrhovaných Mezinárodní unií čisté a aplikované chemie (IUPAC) používá charakteristické strukturální předpony: (1) closo- (korupce „hlíny“ z latinské hlíny, což znamená „klec“), deltahedrony n atomy boru; (2) nido- (z latiny nidus, což znamená „hnízdo“), neuzavřené struktury, ve kterých shluk B n zabírá n rohů polyhedronu (n + 1) - tj. Closo-polyhedron s jedním chybějícím vrcholem; (3) arachno- (řecky, což znamená „pavoučí pavučina“), shluky, které jsou ještě otevřenější, přičemž atomy boru zabírají n sousedících rohů polyhedronu (n + 2) - tj. Closo-polyhedron se dvěma chybějícími vrcholy; (4) hypho- (řečtina, což znamená „tkát“ nebo „síť“), nejotevřenější klastry, přičemž atomy boru zabírají n rohy kloso-polyhedronu (n + 3); a (5) klado- (řečtina, což znamená „větev“), n vrcholů n + 4-vertex closo-polyhedron obsazených n atomy boru. Členové hypho- a klado-řady jsou v současné době známé pouze jako deriváty boranu. Propojení mezi dvěma nebo více z těchto polyhedrálních boranových shluků je označeno předponou spojovky (latinka, což znamená „spojit se“). Například conjuncto-B 10 H 16 se vyrábí spojením na B 3 H 8 jednotek ze dvou B 6 H 9 molekul B-B vazbou.
Jedním z důvodů velkého zájmu o borany je skutečnost, že mají struktury odlišné od jakékoli jiné třídy sloučenin. Protože vazba v boranech zahrnuje multicentrní vazbu, ve které tři nebo více atomů sdílí pár vazebných elektronů, jsou borany běžně nazývány elektronově deficientní látky. Diborane (6) má následující strukturu:
Tato struktura zahrnuje propojení tří středních můstků, ve kterém je jeden pár elektronů sdílen mezi třemi (spíše než dvěma) atomy - dva atomy boru a jeden atom vodíku. (Viz chemická vazba: Pokročilé aspekty chemické vazby: Borany pro diskusi o vazbě tří center.) Schopnost boru vytvářet takové vazby kromě běžných kovalentních vazeb vede k tvorbě komplexních polyhedrálních boranů.
