ジボラン(2)
ジボラン(2)
名前
IUPAC名
ジボレン
識別子
3Dモデル（JSmol）
ケムスパイダー
  • InChI=1S/B2H2/c1-2/h1-2H
    キー: HWGHUECIBSMKRW-UHFFFAOYSA-N
  • B=B
プロパティ
B 2 H 2
モル質量23.64  g·mol −1
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。

ジボラン(2) は、ジボレンとも呼ばれ、化学式 B 2 H 2で表される無機化合物です。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表します。ジボランには、水素原子の数が異なるジボラン(4)やジボラン(6)など、他の形態も存在します。

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、常温での実験的研究は困難です。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・低温条件が必要です。[ 1 ] [ 2 ]このような困難な合成条件のため、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用いて研究されてきました。

ジボレンは、式R:(BH)=(BH):RまたはRB=BR（Rは有機基）で表される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および特性評価されており、様々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結合してジボラン(2)が生成し、117kcal/molの発熱反応が起こりました。ジボラン(2)は、BHの反対称伸縮振動モードに対応する、 2679.9cm –1に鋭いピークを持つブロードな吸収帯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などにより気体B2H6を分解してジボラン(2 )を製造する他の方法も考案された。[ 2 ]

ジボレン誘導体はジボラン(2)よりも安定であるため、様々な合成法が用いられてきた。主に、ジボロン化合物と有機分子との反応、およびホウ素含有前駆体の還元によって製造されてきた。[ 5 ] [ 6 ]さらに、ジボレン基は適切な配位子によって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、三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（EPR ）によって、分子は三重項基底状態を持つ直線状分子であることが明らかにされた。[ 2 ]この研究では、この分子はアセチレンに類似しており、π分子軌道のそれぞれから電子が1つずつ除去されていると指摘されている。したがって、分子軌道図には3つの軌道に電子が含まれる。最低エネルギー準位に対電子を持つシグマ結合軌道と、それぞれ不対電子を持つ2つの縮退π結合軌道である。したがって、BB結合は部分的な二重結合の性質を持ち、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を秘めています。

理論研究によると、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、その柔軟なバンド調整能力により、構造的に安定し、半導体特性を示すことが予測されている。 [ 9 ]別の理論研究では、バイオマスから水素を生成するB2H2システムの設計と解析の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にとって実行可能な選択肢となる可能性があることが示唆された。[ 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見出されており、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[ 12 ] 。

参考文献

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  2. ^ a b c Knight, Lon B.; Kerr, Kelly; Miller, PK; Arrington, CA (1995). 「4 Kにおけるネオンおよびアルゴンマトリックス中のHBBH(X3.Σ.)ラジカルのESR研究．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． 
  3. ^ 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). 「B-B二重結合を含む安定な中性ジボレン」 . Journal of the American Chemical Society . 129 (41): 12412– 12413. doi : 10.1021/ja075932i . ISSN 0002-7863 . PMID 17887683 .  
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