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ジボランの不思議な構造: なぜ独特の D2h 対称性を持つのか?
ジボラン (B2H6) は、独特の構造と化学的特性を持つ重要な化合物です。この化合物は 2 つのホウ素原子と 6 つの水素原子で構成されており、D2h 対称性で有名です。この記事では、ビスボランの構造、化学反応、有機合成における応用について詳しく見ていきます。
構造と結合
ジボランの構造、特にそのユニークな D2h 対称性は興味深いものです。この対称性は物理的特性に影響を与えるだけでなく、化学反応にも反映されます。分子軌道理論の観点から、末端水素原子とホウ素原子の間の結合は、従来の二中心二電子共有結合として記述されますが、架橋水素原子とホウ素原子の間の結合は多少異なります。ビスボランの構造は D2h 対称性を示し、末端基として 4 つの水素原子と 2 つのホウ素原子の間に結合した 2 つの架橋水素原子を持ちます。
この構造により、B2H6 分子は電荷分布の良好なバランスを実現できます。これまでの多くの学術書では、B2H6 分子が電子不足であるとよく説明されてきましたが、実際には、その結合方法により、特定の部分で C2H6 (エタン) などの同様の化合物と互換性があります。同様の側面。架橋水素原子はホウ素原子に電子を供与し、各ホウ素原子が 2 つの電子を利用して末端水素原子に結合できるようにし、他の結合のために 1 つの価電子を保持します。
生産と合成
ジボランを合成するにはさまざまな方法があり、研究者は多くの合成ルートを開発してきました。ビスボランの工業的製造は、通常、水素化ナトリウム、水素化リチウム、または水素化アルミニウムリチウムを用いて BF3 を還元することによって達成されます。このタイプの合成では、反応中に不活性なテトラフルオロホウ酸リチウム層の形成を避けるために、水素化リチウムの非常に細かい粉末を使用する必要があります。8 BF3 + 6 LiH → B2H6 + 6 LiBF4
反応性
ジボランは非常に反応性が高く、多用途な試薬です。空気または水と接触すると、激しく反応して三酸化ホウ素と水を形成し、大量の熱を放出します。この反応は、ジボランが可燃性物質であり、スラスターではそのエネルギー放出が懸念されることを示しています。2 B2H6 + 6 O2 → 2 B2O3 + 6 H2O (ΔHr = −2035 kJ/mol)
有機合成における試薬
ジボランとその誘導体は、有機合成、特にヒドロホウ素化反応において重要な役割を果たします。アルケンと反応してトリアルキルホウ素を形成することができ、これらの生成物はさらにアルコールなどの化合物に誘導体化できます。実験室技術が発展するにつれて、ジボランを扱う際には、配位子として硫黄酸化物を含む試薬など、より安全な代替手段が徐々に採用されました。ジボランとアルケンの反応によって生成されるトリアルキルホウ素は、大きな応用可能性を秘めた試薬の一種です。
歴史的背景
ジボランは 19 世紀に初めて合成されましたが、その構造と特性は 20 世紀になるまで詳しく研究されませんでした。アルフレッド・ストーカーは、1912 年から 1936 年にかけて多数の実験を実施し、エタンの同様の構造の理論を提案し、それについて詳細に議論しました。その後、電子衝撃や赤外分光技術の発展により、ジボランの構造や化学的性質が徐々に明らかになりました。H. Christopher Longuet-Higgins は 1943 年に初めて水素化ホウ素の構造と結合を説明し、その後の研究の基礎を築きました。
セキュリティ
ジボランは発火性ガスであり、その可燃性と毒性のため、実験室で取り扱う場合には細心の注意が必要です。安全性リスクを軽減するために、ボランテトラフラン (ボラン-THF) などの市販の添加剤が使用されます。実際の操作中は、不用意な放出を防ぐため、換気と保護対策に特別な注意を払う必要があります。 ジボランのユニークな構造と特性を理解すると、壮大でカラフルな化学構造が示されるだけでなく、多くの未解決の科学的謎が含まれています。では、他の天然化合物の構造や特性を探索することは、研究への新たな扉を開くことができるのでしょうか?Trending Knowledge
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ジボランは酸素と接触すると急速に反応し、大量の熱エネルギーを放出して三酸化ホウ素と水を形成します。
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ジボランの構造と結合
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ジボランの構造は D2h 対称性を示し、4 つの水素原子