Borán

Sablon:Egyért2 Sablon:Chembox A borán (Sablon:Chem) instabil, erősen reaktív anyag. A borán-karbonil (Sablon:Chem) felfedezése fontos szerepet játszott a boránok kémiájának megértésében, ugyanis ebből valószínűsíthető volt a boránmolekula léte. Azonban a Sablon:Chem-molekula igen erős Lewis-sav, ezért nagyon reaktív, és csak folyamatosan termelődő átmeneti anyagként vagy bór és hidrogén lézerrel irányított reakciójakor észlelhető.

Szerkezete, tulajdonságai

A borán síkháromszöges molekula D_3h szimmetriával. A B–H kötés kísérletileg megállapított hossza 119 pm.

Ha a környezetében nincs más molekula, önmagával reagál diborán képződése közben. Tehát a borán a diborán előállításának köztiterméke az alábbi reakciók alapján:

$\mathrm{B}\mathrm{X}{\phantom{A}}_3+\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{X}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$ (X=F, Cl, Br, I)

$2\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{B}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_6$

A borán dimerizációjának standard entalpiája számítások szerint −170 kJ/mol.

A borán bóratomjának 6 vegyértékelektronja van. Ezért erős Lewis-sav, ami bármilyen Lewis-bázissal reagál (az alábbi egyenletben L-lel jelölve), hogy adduktumot képezzen:

$\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{L}⟶\mathrm{L}-\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$

ahol a bázis egy magányos elektronpárjával datív kovalens kötést alkot. E vegyületek termodinamikailag stabilak, de levegőn oxidálódhatnak. A borán–dimetil-szulfid- és borán–tetrahidrofurán-tartalmú oldatok a kereskedelemben kaphatók; a tetrahidrofurán-adduktumot nátrium-borohidriddel stabilizálják a borán tetrahidrofurán általi oxidációját megakadályozandó. A borán néhány gyakori adduktumának spektroszkópiai és termokémiai adatok alapján becsült stabilitási sorozata a következő:

PF₃ < CO< Et₂O< Me₂O< C₄H₈O < C₄H₈S < Et₂S< Me₂S< Py < Me₃N< H⁻

A borán néhány tulajdonsága a szoft Lewis-savakra jellemző, ugyanis a kéndonorok stabilabb komplexeket alkotnak, mint az oxigéndonorok. Vizes oldatban nagyon instabil, a következőképp reagál:

Sablon:Chem + 3Sablon:H2O → Sablon:Chem + Sablon:Chem

Reakciói

A borán feltételezhetően a diborán magasabb bóratomszámú boránokká való pirolízisének köztiterméke:

$\mathrm{B}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_6\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}2\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$

$\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{B}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_6⟶\mathrm{B}{\phantom{A}}_3\mathrm{H}{\phantom{A}}_7+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$ (sebességmeghatározó lépés)

$\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{B}{\phantom{A}}_3\mathrm{H}{\phantom{A}}_7\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{H}{\phantom{A}}_{10}$

$\mathrm{B}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_6+\mathrm{B}{\phantom{A}}_3\mathrm{H}{\phantom{A}}_7⟶\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{B}{\phantom{A}}_4\mathrm{H}{\phantom{A}}_{10}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{B}{\phantom{A}}_5\mathrm{H}{\phantom{A}}_{11}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

A további lépések egyre magasabb bóratomszámú boránokat eredményeznek, a legstabilabb közülük a Sablon:Chem, ezenkívül néhány polimer és kevés Sablon:Chem is jelen van.

A borán-amminból hidrogéneliminációval bórazin (Sablon:Chem) állítható elő.

A boránadduktumokat gyakran használják hidroborációra, ahol a borán a C=C kettős kötésre addicionál, a reakció termékei trialkilboránok:

$(\mathrm{T}\mathrm{H}\mathrm{F})\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2=\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{R}⟶\mathrm{B}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{R}){\phantom{A}}_3+\mathrm{T}\mathrm{H}\mathrm{F}$

A reakció regioszelektív. Más boránszármazékok is használhatók a regioszelektivitás növelése érdekében. A keletkező trialkilboránok tovább alakíthatók hasznos származékokká. A megfelelő alkénekkel előállíthatók Sablon:Chem szerkezetű boránok, amik szintén hasznos reagensek. Ezenkívül borán–dimetil-szulfid is használható, ami a borán–tetrahidrofuránnál stabilabb.

Lewis-savként

A foszfin-boránok (Sablon:Chem) szerves foszfinok és borán adduktumai.

A borán(5) (Sablon:Chem vagy Sablon:Chem(η²-Sablon:Chem)) a borán hidrogénnel alkotott komplexe. Csak alacsony hőmérsékleten stabil, létezése igazolt. A borán(5) izoelektromos a metániumionnal (Sablon:Chem). Konjugált bázisa a borohidridion.