Borane, vilken som helst av en homolog serie av oorganiska föreningar av bor och väte eller deras derivat.
kemisk bindning: Boranes
Den elektronbristiga föreningen diboran, B2H6, som tidigare nämnts, kan betraktas som ett kluster av atomer som hålls samman
Borhydridema syntetiserades först systematiskt och karakteriserades under perioden 1912 till ungefär 1937 av den tyska kemisten Alfred Stock. Han kallade dem boraner i analogi med alkanerna (mättade kolväten), hydriderna av kol (C), som är grann av bor i det periodiska systemet. Eftersom de lättare boranerna var flyktiga, känsliga för luft och fukt och giftiga, utvecklade Stock högvakuummetoder och apparater för att studera dem. Amerikanskt arbete med boraner började 1931, utfört av Hermann I. Schlesinger och Anton B. Burg. Boranes förblev främst av akademiskt intresse fram till andra världskriget, då den amerikanska regeringen stödde forskning för att hitta flyktiga uranföreningar (borhydrider) för isotopseparation, och på 1950-talet, då den stödde program för att utveckla högenergibränslen för raketer och jetflygplan. (Boranes och deras derivat har mycket högre förbränningsvärme än kolvätebränslen.) William Nunn Lipscomb, Jr., fick 1976 Nobelpriset för kemi "för sina studier på strukturer av boraner som belyser problem med kemisk bindning", medan en av Schlesingers studenter, Herbert Charles Brown, delade 1979 priset för sin hydroborationsreaktion (1956), det anmärkningsvärt enkla tillskottet av BH3 (i form av BH 3 · S) till omättade organiska föreningar (dvs alkener och alkyner) i eterlösningsmedel (S) vid rumstemperatur för att ge organoboraner kvantitativt (det vill säga i en reaktion som fortsätter helt eller nästan helt, till slutförande). Hydroborationsreaktionen öppnade i sin tur nya vägar för forskning inom området stereospecifik organisk syntes.
De boraner som framställdes genom Stock hade den allmänna sammansättningen B n H n + 4 och B- n H n + 6, men mer komplexa arter, både neutrala och negativa (anjoniska), är kända. Borhydriderna är fler än de i något annat element utom kol. Den enklaste isolerbar boran är B 2 H 6, diboran (6). (Den arabiska siffran i parentes anger antalet väteatomer.) Det är en av de mest studerade och mest syntetiskt användbara kemiska mellanprodukterna. Det är kommersiellt tillgängligt och i många år framställdes många boraner och deras derivat, antingen direkt eller indirekt. Fri BH 3 (och B 3 H 7) är mycket instabila, men de kan isoleras som stabila addukter (additionsprodukter) med Lewis-baser (elektrondonator molekyler) -EG, BH 3 · N (CH 3) 3. Boraner kan vara fasta ämnen, vätskor eller gaser; i allmänhet ökar deras smält- och kokpunkter med ökande komplexitet och molekylvikt.
Struktur och bindning av boraner
I stället för att uppvisa de enkla kedje- och ringkonfigurationerna av kolföreningar är boratomerna i de mer komplexa boranerna belägna vid hörnen av polyhedroner, som kan betraktas antingen som deltahedroner (polyhedroner med triangulära ytor) eller deltahedrala fragment. Att utveckla en förståelse för dessa borkluster har gjort mycket för att hjälpa kemister att rationalisera kemi för andra oorganiska, organometalliska och övergångsmetallklusterföreningar.
Ett av flera system för nomenklatur som föreslagits av International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) använder karakteristiska strukturella prefix: (1) closo- (en korruption av “clovo”, från latinska clovis, som betyder “bur”), deltahedroner av n boratomer; (2) nido- (från latin nidus, som betyder ”bo”), nonclosed strukturer, i vilka B n klustret upptar n hörnen av en (n + 1) -cornered polyhedron-dvs en closo-polyeder med en saknas vertex; (3) arachno- (grekisk, som betyder "spindelväv"), kluster som är ännu mer öppna, med boratomer som upptar n angränsande hörn av en (n + 2) -kornad polyhedron - dvs en closo-polyhedron med två saknade toppar; (4) hypho- (grekisk, som betyder "att väva" eller "ett nät"), de mest öppna klusterna, med boratomer som upptar n hörn av en (n + 3) -kornad closo-polyhedron; och (5) klado- (grekisk, som betyder "gren"), n hörn av en n + 4-toppunkt closo-polyhedron upptagen av n boratomer. Medlemmar i hypho- och klado-serien är för närvarande bara kända som boranderivat. Koppling mellan två eller flera av dessa polyhedriska borankluster indikeras med prefixet konjunkto- (latin, vilket betyder ”gå ihop”). Exempelvis conjuncto-B 10 H 16 produceras genom att förena B 3 H 8 enheter från två B 6 H 9 molekyler via en B-B-bindning.
En av orsakerna till det stora intresset för boraner är det faktum att de har strukturer som skiljer sig från någon annan klass av föreningar. Eftersom bindningen i boran involverar multicenterbindning, där tre eller flera atomer delar ett par bindningselektroner, kallas boraner vanligtvis elektronbristiga ämnen. Diborane (6) har följande struktur:
Denna struktur involverar trecentrumbrobindning, där ett elektronpar delas mellan tre (snarare än två) atomer - två boratomer och en väteatom. (Se kemisk bindning: Avancerade aspekter av kemisk bindning: Boraner för en diskussion av tre-centerbindningen.) Borens förmåga att bilda sådana bindningar utöver normala kovalenta bindningar leder till bildning av komplexa polyedrala boraner.
