Borane, l'un d'une série homologue de composés inorganiques de bore et d'hydrogène ou leurs dérivés.
liaison chimique: Boranes
Le composé diborane déficient en électrons, B2H6, comme indiqué précédemment, peut être considéré comme un groupe d'atomes maintenus ensemble
Les hydrures de bore ont d'abord été systématiquement synthétisés et caractérisés au cours de la période 1912 à environ 1937 par le chimiste allemand Alfred Stock. Il les a appelés boranes par analogie avec les alcanes (hydrocarbures saturés), les hydrures de carbone (C), qui est le voisin du bore dans le tableau périodique. Parce que les boranes plus légers étaient volatils, sensibles à l'air et à l'humidité et toxiques, Stock a développé des méthodes et des appareils à vide poussé pour les étudier. Les travaux américains sur les boranes ont commencé en 1931, sous la direction de Hermann I. Schlesinger et Anton B. Burg. Les boranes sont restés principalement d'intérêt académique jusqu'à la Seconde Guerre mondiale, lorsque le gouvernement américain a soutenu la recherche pour trouver des composés d'uranium volatils (borohydrures) pour la séparation des isotopes, et les années 1950, lorsqu'il a soutenu des programmes de développement de carburants à haute énergie pour les fusées et les avions à réaction. (Les boranes et leurs dérivés ont des chaleurs de combustion beaucoup plus élevées que les carburants hydrocarbonés.) William Nunn Lipscomb, Jr., a reçu le prix Nobel de chimie 1976 "pour ses études sur la structure des boranes éclairant les problèmes de liaison chimique", alors que l'un des chercheurs de Schlesinger les étudiants, Herbert Charles Brown, ont partagé le prix 1979 pour sa réaction d'hydroboration (1956), l'ajout remarquablement facile de BH3 (sous forme de BH 3 · S) à des composés organiques insaturés (c.-à-d., Des alcènes et des alcynes) dans des solvants éthérés (S) à température ambiante pour donner des organoboranes quantitativement (c'est-à-dire, dans une réaction qui se déroule en totalité ou presque) À l'achèvement). La réaction d'hydroboration a à son tour ouvert de nouvelles voies de recherche dans le domaine de la synthèse organique stéréospécifique.
Les boranes préparés par Stock avaient la composition générale B n H n + 4 et B n H n + 6, mais des espèces plus complexes, à la fois neutres et négatives (anioniques), sont connues. Les hydrures de bore sont plus nombreux que ceux de tout autre élément que le carbone. Le borane isolable le plus simple est le B 2 H 6, le diborane (6). (Le chiffre arabe entre parenthèses indique le nombre d'atomes d'hydrogène.) Il s'agit de l'un des intermédiaires chimiques les plus étudiés et les plus synthétiquement utiles. Il est disponible dans le commerce et pendant des années, de nombreux boranes et leurs dérivés ont été préparés à partir de celui-ci, directement ou indirectement. BH 3 libre (et B 3 H 7) sont très instables, mais ils peuvent être isolés sous forme d'adduits stables (produits d'addition) avec des bases de Lewis (molécules donneuses d'électrons) - par exemple, BH 3 · N (CH 3) 3. Les boranes peuvent être des solides, des liquides ou des gaz; en général, leurs points de fusion et d'ébullition augmentent avec l'augmentation de la complexité et du poids moléculaire.
Structure et collage des boranes
Plutôt que de présenter les configurations simples de chaîne et d'anneau des composés de carbone, les atomes de bore dans les boranes les plus complexes sont situés aux coins des polyèdres, qui peuvent être considérés soit comme des deltaèdres (polyèdres à faces triangulaires) ou des fragments deltaédriques. Développer une compréhension de ces grappes de bore a beaucoup aidé les chimistes à rationaliser la chimie d'autres composés de grappes inorganiques, organométalliques et de métaux de transition.
L'un des nombreux systèmes de nomenclature proposés par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA) utilise des préfixes structurels caractéristiques: (1) closo- (une corruption de «clovo», du latin clovis, qui signifie «cage»), des deltaèdres de n atomes de bore; (2) nido- (du latin nidus, qui signifie «nid»), structures non fermées dans lesquelles l' amas B n occupe n coins d'un polyèdre (n + 1) à coins, c'est-à-dire un closo-polyèdre avec un sommet manquant; (3) arachno- (grec, signifiant «toile d'araignée»), des amas encore plus ouverts, avec des atomes de bore occupant n coins contigus d'un polyèdre (n + 2) à coins, c'est-à-dire un closo-polyèdre avec deux sommets manquants; (4) hypho- (grec, signifiant «tisser» ou «un filet»), les amas les plus ouverts, avec des atomes de bore occupant n coins d'un closo-polyèdre à (n + 3) coins; et (5) klado- (grec, signifiant «branche»), n sommets d'un closo-polyèdre à n + 4 sommets occupés par n atomes de bore. Les membres des séries hypho- et klado- ne sont actuellement connus que comme dérivés du borane. La liaison entre deux ou plusieurs de ces amas boraniques polyédriques est indiquée par le préfixe conjoncto- (latin, signifiant «se réunir»). Par exemple, la conjoncto-B 10 H 16 est produite en joignant les unités B 3 H 8 de deux molécules B 6 H 9 via une liaison B ― B.
L'une des raisons du grand intérêt pour les boranes est le fait qu'ils possèdent des structures différentes de toute autre classe de composés. Parce que la liaison dans les boranes implique une liaison multicentrique, dans laquelle trois atomes ou plus partagent une paire d'électrons de liaison, les boranes sont communément appelés substances déficientes en électrons. Le diborane (6) a la structure suivante:
Cette structure implique une liaison en pont à trois centres, dans laquelle une paire d'électrons est partagée entre trois (plutôt que deux) atomes - deux atomes de bore et un atome d'hydrogène. (Voir Liaison chimique: Aspects avancés de la liaison chimique: Boranes pour une discussion sur la liaison à trois centres.) La capacité du bore à former de telles liaisons en plus des liaisons covalentes normales conduit à la formation de boranes polyédriques complexes.
