Новости химической науки > Ковалентная связь В–В открывает новые перспективы борорганики

Борсодержащие химические соединения весьма редко образуют простые структуры с привычными двухцентровыми двухэлектронными связями. Электрононедостаточность бора приводит к тому, что его атомы обладают высоким значением льюисовской кислотности, и в производных бора чаще всего образуются многоцентровые многоэлектронные химические связи.

Тем не менее, Иоси Соджи (Yoshiaki Shoji), Цукаса Мацуо (Tsukasa Matsuo) и Кохеи Тамао (Kohei Tamao) смогли разработать новый синтетический метод, позволяющий получить производное бора, в котором два атома этого неметалла связаны «обычной» двухцентровой двухэлектронной ковалентной химической связью.

Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2011, 133 (29), 11058

Двухцентровые двухэлектронные ковалентные связи очень распространены в соединениях большинства неметаллов – например, углерода, однако для бора характерно образование более сложных структур. Так, в простейшем водородном соединении бора – диборане (B₂H₆) два атома бора и два атома водорода объединены в единый ансамбль за счет электронного облака, образованного четырьмя электронами – по одному электрону с каждого атома бора и по одному – с каждого атома водорода.

Уже давно высказывались предположения, что введение в диборан сильных электронодонорных заместителей, способных значительно увеличить электронную плотность на атоме бора, потенциально может способствовать разрушению многоцентровой многоэлектронной системы и образованию двухцентровой двухэлектронной связи между атомами бора. Однако до настоящего времени попытки получения и выделения соединений подобного типа заканчивались неудачей, и вместо соединений со связью В–В образовывались либо борсодержащие кластеры с многоцентровыми многоэлектронными связями, либо происходило понижение нуклеарности борсодержащих соединений и образование моноборсодержащих производных.

Стратегия, которую Мацуо и Тамао использовали для получения соединения с ковалентной связью В–В заключалась в том, что в качестве исходного соединения был выбран прекурсор борана, в котором с каждым атомом бора была связана стерически объемная группа – Eind. Исследователи из Японии предполагают, что ранее предпринятые попытки возможно и оканчивались частичным успехом – возможно, что в прежних синтезах связь В–В и могла образоваться, но исследователи ранее не смогли разработать методы «защиты» этой связи, и соединения с двухцентровыми двухэлектронными связями бор-бор быстро разрушались, вступая в последующие химические реакции. Объемные группы, использованные Мацуо и Тамао, смогли блокировать протекание вторичных реакций и успешно выделить анионное соединение со связью В–В.

Третий автор исследовательского коллектива – Соджи отмечает, что теперь, когда способ получения производных со связью В–В разработан, следующий этап исследовательской работы будет посвящен изучению химических свойств нового типа химической связи, а также изучению родственных борорганических структур и их производных. Исследователи уже продемонстрировали, что связь В–В отличается достаточной стабильностью – при хранении в сухом инертном газе при комнатной температуре оно сохраняет устойчивость месяцами.

Источник: J. Am. Chem. Soc., 2011, 133 (29), 11058; DOI: 10.1021/ja203333j

метки статьи: #органический синтез, #природа химической связи, #элементоорганическая химия