Loading article…
| |
| |
| 名前 | |
|---|---|
| IUPAC名
ジボレン
| |
| 識別子 | |
3Dモデル（JSmol）
|
|
| ケムスパイダー |
|
パブケム CID
|
|
| |
| |
| プロパティ | |
| ボ2ヒ2 | |
| モル質量 | 23.64 グラムモル−1 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
| |
ジボラン(2)はジボレンとも呼ばれ、化学式B 2 H 2の無機化合物です。ジボラン(2)の数字2はホウ素錯体に結合した水素原子の数を示します。ジボランには水素原子の数が異なる他の形態もあり、ジボラン(4)やジボラン(6)などがあります。
ジボラン(2)は反応性の高い分子であり、急速に分解するため、常温で実験的に研究することは困難である。ジボラン(2)を実験的に観察するには、分子をネオンやアルゴンなどの不活性マトリックスに閉じ込めるなど、マトリックス分離技術を用いた高真空および低温条件が必要である。[1] [2]これらの困難な合成条件の結果、その特性と挙動は主に理論モデルと計算シミュレーションを使用して研究されてきた。
ジボレンは、R:(BH)=(BH):RまたはRB=BR（Rは有機基）という化学式を持つ一連の分子を指すこともあります。[3] [4]ジボレン誘導体は比較的安定しており、不活性条件下では室温で保存できます。これらは実験的に合成され、特性評価されており、さまざまな用途での可能性を示しています。
合成
ジボラン(2)の合成につながった最初の実験は、水素とアルゴンの混合ガス雰囲気中でのホウ素のパルスレーザーアブレーションによるものでした。 [1]混合物を冷却すると、アルゴンガスが固体に変化し、閉じ込められたジボランが安定化しました。この反応では、2つのホウ素一水素化物が一緒になってジボラン(2)を形成し、 117kcal/molの発熱反応でした。ジボラン(2)は、BHの反対称伸縮モードに対応する、 2679.9 cm –1の鋭いピークを持つブロードバンドを特徴としていました。
この実験に続いて、光イオン化、電子衝撃、X線照射、高温反応、パルスレーザー蒸発による気体B2H6の分解によるジボラン(2 )の調製法が開発されました。[2]
ジボレン誘導体はジボラン(2)よりも安定しているため、様々な方法で合成されてきた。主にジボロン化合物と有機分子の反応とホウ素含有前駆体の還元によって作られてきた。[5] [6]さらに、ジボレン基は適切な配位子で保護することができ、他の副反応を防ぐことができる。[7]
構造と特性
実験データと理論データの組み合わせを使用して、ジボラン(2)の構造と特性が決定されました。
理論データによると、分子は3Σ-g基底状態配座を持ち、3回回転 対称性と垂直鏡面を持つ特定の配向を示している。[8]鏡面に垂直な軸を中心に180度回転しても構造を維持し、D∞h対称点群を持つ。
この理論データは実験的に確認され、電子常磁性共鳴によって明らかにされたように、分子は三重項基底状態で直線状であることが判明した。[2] この研究では、分子はアセチレンに似ており、各π分子軌道から電子が1つ除去されていることが指摘されている。したがって、分子軌道図には、最低エネルギーレベルで対電子を持つシグマ結合軌道と、それぞれが不対電子を持つ2つの縮退したπ結合軌道を含む3つの軌道に電子が含まれている。したがって、BB結合は部分的な二重結合特性を持ち、これらの化合物の高い反応性を説明できる。
アプリケーション
ジボレンは、材料科学、触媒、持続可能なエネルギー化学 における潜在的な応用が期待されています。
理論的研究によると、ジボラン(2)はナノデバイスへの応用が期待されている。ジボラン(2)ナノリボンは、柔軟なバンド調整可能性により、構造的に安定しており、半導体性があると予測されている。 [9]別の理論的研究では、バイオマスを使用して水素を生成するB 2 H 2システムを設計および分析するための最適化ベースの手法が開発され、持続可能なエネルギーシステムの実行可能な選択肢となる可能性があることがわかった。[10]
ジボレン誘導体は触媒として広く利用されている。ジボレン誘導体はヒドロホウ素化反応を触媒することが分かっており、その反応は化学選択的である。[11]さらに、ジボレンは無機-有機クロスメタセシス反応を起こし、B,Nドープ錯体を与えることができる。[12]
参考文献
- ^ ab Tague, Thomas J.; Andrews, Lester (1994). 「パルスレーザー蒸発ホウ素原子と水素の反応。固体アルゴン中のホウ素水素化物中間種の赤外線スペクトル」。アメリカ化学会誌。116 (11): 4970–4976。doi :10.1021/ja00090a048。ISSN 0002-7863 。
- ^ abc Knight, Lon B.; Kerr, Kelly; Miller, PK; Arrington, CA (1995). 「4 K でのネオンおよびアルゴンマトリックス中の HBBH(X3.SIGMA.) ラジカルの ESR 調査。ab Initio SCF および CI 計算との比較」。The Journal of Physical Chemistry。99 ( 46): 16842–16848。doi : 10.1021/j100046a009。ISSN 0022-3654 。
- ^ Wang, Yuzhong; Quillian, Brandon; Wei, Pingrong; Wannere, Chaitanya S.; Xie, Yaoming; King, R. Bruce; Schaefer, Henry F.; Schleyer, Paul v. R.; Robinson, Gregory H. (2007-10-01). 「BB二重結合を含む安定した中性ジボレン」. Journal of the American Chemical Society . 129 (41): 12412–12413. doi :10.1021/ja075932i. ISSN 0002-7863. PMID 17887683.
- ^ ボルタクール、ロスミタ;サハ、コウシク。カー、スーラフ。ゴーシュ、スンダルゴパル (2019-11-15)。 「遷移金属ジボラン(6)、ジボラン(4)、およびジボレン(2)の化学における最近の進歩」。錯体化学のレビュー。399 : 213021.土井:10.1016/j.ccr.2019.213021. ISSN 0010-8545。S2CID 202880767。
- ^ Okorn, Alexander; Jayaraman, Arumugam; Englert, Lukas; Arrowsmith, Merle; Swoboda, Theresa; Weigelt, Jeanette; Brunecker, Carina; Hess, Merlin; Lamprecht, Anna; Lenczyk, Carsten; Rang, Maximilian; Braunschweig, Holger (2022-06-29). 「触媒なしの水素化B–C結合開裂による多環芳香族炭化水素置換ジボレンの合成および水素化」. Chemical Science . 13 (25): 7566–7574. doi :10.1039/D2SC02515A. ISSN 2041-6539. PMC 9242019 . PMID 35872817.
- ^ 魯、魏;ジャヤラマン、アルムガム。ファントゥッツィ、フェリペ。デューハースト、ライアン D.ハルテリッヒ、マルセル;ディーツ、マクシミリアン。ハグシュピール、ステファン。クルメナッハー、イーヴォ;カイ・ハモンド。崔、京静。ブラウンシュヴァイク、ホルガー (2022-01-17)。 「キレート CAAC リガンドとその低分子活性化および再配列化学に基づく非対称環状ジボレン」。アンゲワンテ・ケミー国際版。61 (3): e202113947。土井：10.1002/anie.202113947。ISSN 1433-7851。PMC 9299934。PMID 34750945。
- ^ ビッシンガー、フィリップ;ブラウンシュヴァイク、ホルガー。セリク、メフメット・アリ。クレス、クリスティーナ。デューハースト、ライアン D.エンドレス、セバスチャン。ケルチ、ハウケ。クレイマー、トーマス。クルメナッハー、イーヴォ;シュナイダー、クリストフ (2015-10-22)。 「前例のないシス配置を有する環状ジボレンの合成」。化学コミュニケーション。51 (88): 15917–15920。土井：10.1039/C5CC07103H。ISSN 1364-548X。PMID 26360103。
- ^ Dill, JD; Schleyer, P. v. R.; Pople, JA (1975). 「有機化合物の電子構造の分子軌道理論。XXIV. 小さなホウ素化合物の形状とエネルギー。カルボカチオンとの比較」。アメリカ化学会誌。97 (12): 3402–3409。doi : 10.1021 /ja00845a021。ISSN 0002-7863 。
- ^ Cho, Seolhee; Woo, Young-bin; Kim, Byung Soo; Kim, Jiyong (2016-04-01). 「専用エネルギー作物と廃棄バイオマスを使用したバイオマスから水素（B2H2）へのシステムの最適化ベースの計画」.バイオマスとバイオエネルギー. 87 : 144–155. Bibcode :2016BmBe...87..144C. doi :10.1016/j.biombioe.2016.02.025. ISSN 0961-9534.
- ^ レイ、バオ;チャン、ユーヤン。ドゥ・シーシュアン (2019) 「B 2 H 2 ナノリボンのバンド工学」。中国物理学 B . 28 (4): 046803.土井:10.1088/1674-1056/28/4/046803。ISSN 1674-1056。S2CID 250797835。
- ^ Fan, Jun; Mah, Jian-Qiang; Yang, Ming-Chung; Su, Ming-Der; So, Cheuk-Wai (2021-04-07). 「AN-ホスフィノアミジナトNHC-ジボレン触媒によるヒドロホウ素化」. Journal of the American Chemical Society . 143 (13): 4993–5002. doi :10.1021/jacs.0c12627. hdl : 10356/149733 . ISSN 0002-7863. PMID 33448848. S2CID 231611304.
- ^ ハルテリッヒ、マルセル;リッチェル、ベネディクト。アロースミス、メルル。ベーンケ、ジュリアン。クルメナッハー、イーヴォ;プーカン、アシュウィニ K.ブラウンシュヴァイク、ホルガー (2021-11-03)。 「ジボレンとアセチレン間のハイブリッド無機-有機クロスメタセシス」。アメリカ化学会誌。143 (43): 18339–18345。土井：10.1021/jacs.1c10131。ISSN 0002-7863。PMID 34677063。S2CID 239457905 。