Carboran, un nume mai precis - orto-carboran, organoboron compoziție compus B10 H10 C2 H2. substanță cristalină incoloră, cu un miros slab de camfor, punct de topire 287-293 ° C, extrem de rezistente la acizi și baze puternice, oxidanti și încălzire la 450 rezistă ° C.
Informații istorice.
In 1960, 20 in. originea crescută borohidrură de interes (compuși conținând legătură B-N, adesea numit borani), care au fost atractive ca substanțe promițătoare pentru un propulsor eficient. borohidrurilor calorice (
70 kJ / g) este mult mai mare decât hidrocarburile (45 kJ / g). Dezavantajul cunoscut timpul diferitelor Boranii era stabilitatea lor extrem de scăzut, ele sunt ușor de oxidat de oxigenul din aer, și se descompune rapid de alcalii și alcooli. Căutarea de carboran borohidrură stabilă a dus la descoperirea, în 1963 au obținut aproape simultan de diferite grupuri de cercetători.
Deschiderea carboran în domeniul de aplicare a blocat măsura sarcinile practice care au fost stabilite la începutul studiilor. Apariția carboran a marcat crearea unui nou capitol în domeniul științei chimice, și a fost una dintre cele mai importante evenimente din chimia secolului al 20-lea.
Sinteza și Structura carboran.
Noțiuni de bază carboran începe cu BCI3 triclorură de bor. care după reducerea cu H6 hidrogenul diboran B2. Încălzirea conduce la formarea de diboran borohidrură carcasă H14 B10 (decaboran), care este un semifabricat pentru formarea carboran miez. În interacțiunea B10 H14 decaboran. cu acetilenă format carboran:
Trebuie amintit că, în formulele structurale prezentate mai sus și liniile karborna decaboran care leagă atomii nu reprezintă legături de valență tradiționale, în acest caz, ele sunt folosite pentru a indica forma carcasei la nodurile din care sunt localizate atomi. De carboran atomii borohidruri și bor și carbon sunt conectate prin așa numitele legături cu trei centre. atunci când legătura dintre cei trei atomi se realizează cu ajutorul a doi electroni.
Carboran are o structură icosaedru aproape regulată (eikosi greacă -. Douăzeci, Hedra - fata). Acest poliedru asamblat din douăzeci triunghiuri, și având douăsprezece vârfuri:
carboran Molecule foarte simetrice, poate fi realizată prin două planuri de simetrie (plan de simetrie bisector obiectului în două jumătăți identice specularly). Unul dintre avioane include o linie care leagă cei doi atomi de carbon, al doilea plan este perpendicular pe această conexiune.
Proprietățile chimice ale carboran.
proprietate principală carboran constă în faptul că electronii de valență, atomii de bor de legare și carbonul nu aparțin atomilor specifici, și distribuite în întreaga moleculă schelă, adică, delocalizat. Această proprietate este principala caracteristică a aromaticitate în acest caz aromaticitate are o structură tridimensională, astfel, reprezintă un exemplu de aromaticitate în vrac carboran. Uniformă a închis sistemul electronic conduce la stabilizarea moleculei este cauza stabilității chimice ridicate a șasiului.
Densitatea de electroni în carboran este distribuit neuniform. atomi de carbon transporta o sarcină pozitivă, un rezultat al hidrogenului în C-H - comunicarea devine o natură acidă și ușor înlocuită cu un metal alcalin cum ar fi litiu, așa cum se întâmplă în acetilenă. În același timp, formarea ambelor mono - și derivați de dilitiu. Dintre acești diverși derivați în care gruparea a introdus este atașat la un atom de carbon, pot fi preparați mai: alchil și derivați arii (reacție 1, 2), carboxil (reacția 3), precum și multe alte instrumente derivate. Întregul circuit este prezentat în fapt reprezintă un rezumat al include derivați organici ai metalelor alcaline în sinteza organică, în acest caz a demonstrat prin exemplul carboran.
proprietăți aromatice carboran cel mai clar manifestat în înlocuirea hidrogenului la atomul de bor. Anterior a fost spus că o sarcină pozitivă este concentrată pe atomii de carbon, prin urmare, o sarcină negativă, iar densitatea maximă de electroni este concentrată pe atomii de bor, cel mai îndepărtat de carbon, deoarece substituția prin acțiunea reactivilor, sunt atrase de centrul negativ (reactanți electrofili), de obicei se desfășoară în aceste atomi de bor. La fel ca și alți compuși aromatici carboran halogenarea ușor (reacția 1), un nitril (reacția 2) și alchilată (reacția 3):
Derivații rezultați sunt baza pentru prepararea diferitelor carborani substituite prin reacțiile utilizate în chimia compușilor aromatici.
carborani „Familie“.
Dezvoltarea chimiei carboran a condus la un număr mare de compuși înrudiți. Este posibil acum să vorbim despre o mare familie carborani. În primul rând, discutăm orto-carboran există doi izomeri care diferă în aranjamentul atomilor de carbon în structura cadru. Ei au nume împrumutate de la derivați de benzen disubstituiti: orto -, meta - și para. Din orto - celelalte două izomer carboran format prin transpoziția termică:
Carborani sunt obținute, de asemenea, cu raporturi diferite de atomi de carbon și bor, având o formă de cadru variat:
Din cauza ușurinței relative a sintezei și a stabilității în carcasă exclusiv diverse transformări chimice ale celor mai studiate orto-carboran.
Unele metale pot fi construite în cadrul carboran, formând un așa numit geterokarborany, în care atomii de metal sunt legați la atomii de bor și carbon, cu aceleași legături cu trei centre:
Aplicație.
Carboran și derivații săi sunt utilizați ca aditivi pentru carburant solid pentru a produce materiale polimerice rezistente la căldură și la compozițiile adezive din materiale formarea boruglerodnyh pentru celule solare, și pentru a produce medicamente pentru terapia de captare a neutronilor în tratamentul tumorilor maligne.