硼烷
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硼烷（Borane）即硼氫化合物，因其物理性質類似於烷烴，故稱之為硼烷。在已知的20多種中性硼烷中，最簡單的是乙硼烷 B2H6。甲硼烷只在氣態狀態中發現。
按照硼氫個數比，中性硼烷一般可分為 BnHn+4 類（少氫硼烷）和 BnHn+6 類（多氫硼烷）。此外還有大量的硼烷陰離子：
- BnHn2− 類，如 B12H122−。為完整硼原子多面體閉合結構，成鍵類似於相應中性硼烷分子。
- 由中性硼烷通過脫質子或與 H− 加成形成的陰離子，如 BH4−。
- 由連接的氫化硼單元衍生出的陰離子，如 B18H21−。
通式
母體硼烷（即沒有取代基）有下列的通式，n是硼原子數：
| 類型 | 通式 | 附註 |
|---|---|---|
| 閉式-／籠式-（closo-） | BnHn2− | |
| 巢式-（nido-） | BnHn+4 | |
| 網式-（arachno-） | BnHn+6 | |
| 敞網式-／葉式-（hypho-） | BnHn+8 | 只合成了相關的加合物 |
| 聯式-（conjuncto-） | 兩個或兩個以上簡單結構單元相連的硼烷 |
還有一類hypercloso-硼烷，母體的通式為BnHn。現在已合成出一些較為穩定的取代中性hypercloso-硼烷，例如B12(OCH2Ph)12（B12H12的衍生物）。[1]
命名規則
電中性硼烷的命名類似有機烷烴，但必須在其後使用括號附註氫原子的數量：
在命名硼烷陰離子時，應在母體後的括號內註明陰離子的電荷。必要時，可將氫原子數於結構類型前註明。
- B5H8− 八氫合戊硼烷根(1−)
對於較為複雜的硼烷，需要用前綴表明硼烷的結構類型：
- B5H9 巢式-戊硼烷(9)
- B4H10 網式-丁硼烷(10)
- B6H62− 六氫合-閉式-己硼烷根(2−)
一些較為常見的硼烷也有俗名。
成鍵
硼烷中常出現五種類型的化學鍵，其中有包括氫橋鍵，硼橋鍵和閉合式硼鍵的三種缺電子的三中心二電子鍵和兩種一般的化學鍵——硼氫鍵 B-H、硼硼鍵 B-B。在癸硼烷(14) B10H14 中涉及到這五種鍵型。
例如，乙硼烷中三中心二電子的氫橋鍵的具體成鍵情況是：
每個硼原子均採取 sp3 雜化，4個雜化軌道中有3個單電子軌道和一個空軌道。上方氫原子的有1個電子的 1s 軌道與兩個硼原子的共含1個電子的兩個 sp3 雜化軌道三者互相成鍵。這種鍵稱為三中心二電子鍵，同時由於其類似一座橋，故稱為氫橋鍵。
1976年，威廉·利普斯科姆因為硼烷結構的研究得到諾貝爾化學獎。
分子結構
在1970年代早期，科學家發現硼烷的幾何構形存在某些共同點，這些硼原子簇多數都為完整的三角多面體（deltahedron）及缺少一個或多個頂點的三角多面體結構。已發現的三角形多面體包括：
| 三角形多面體 | 頂點數 |
|---|---|
| 三角雙錐 | 5 |
| 八面體 | 6 |
| 五角雙錐 | 7 |
| 變形雙五角錐 | 8 |
| 三帽三角稜柱 | 9 |
| 雙帽四方反稜柱體 | 10 |
| 十八面體 | 11 |
| 二十面體 | 12 |
一些硼烷的結構：
參見
- 碳硼烷：硼烷陰離子中 B− 被等電子體 C 替換形成的化合物，通式為 BnC2Hn+2。
- 硼烷的化學熱力學性質：Journal of Physical and Chemical Reference Data 27, 807 (1998). doi:10.1063/1.556022
參考文獻
- ^ Peymann T., Knobler C.B.,Khan S.I., Hawthorne M.F. Angew. Chemie Intnl Ed.(2001) 40,9,1664