Химики из Германии синтезировали борин — нейтральное соединение бора с тройной связью бор-углерод. Они изучили его реакционную способность и охарактеризовали с помощью рентгеновской дифракции. Наличие тройной связи химики подтвердили квантово-химическими расчетами. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Synthesis.
Элемент бор находится в третьей группе периодической системы Менделеева и, соответственно, содержит три электрона на внешнем электронном уровне. Теоретически, это означает, что бор может образовывать тройные связи с другими элементами. И действительно, нейтральные неорганические соединения с тройными связями бор-бор и бор-азот известны. При этом соединений с тройной связью бор-углерод химики до сих пор не синтезировали, хотя сам углерод легко образует тройные связи с другими элементами.
Но недавно химики под руководством Хольгера Брауншвайга (Holger Braunschweig) из Университета Юлиуса и Максимилиана в Вюрцбурге получили соединение с тройной связью бор-углерод. Для синтеза химики взяли производное бора, в котором атом бора был связан с атомом брома, гетероциклическим карбеновым фрагментом и ароматическим изонитрилом.
Сначала это вещество химики смешали с сильным восстановителем графитидом калия KC8 в тетрагидрофуране. При этом производное бора восстановилось с образованием димерного азаборабутатриенидного комплекса с катионом калия. Раствор этого комплекса химики смешали с триметилсилилхлоридом при охлаждении. После отгонки растворителя и кристаллизации из пентана ученые выделили из реакционной смеси твердое вещество оранжевого цвета, которое охарактеризовали с помощью рентгеновской дифракции.
Оказалось, что в результате реакции триметилсилильная группа связалась с атомом азота, а атом бора был связан с атомом углерода короткой связью длиной 1,323 ангстрема. Исходя из длины связи и линейного строения полученного соединения химики предположили, что связью между углеродом и бором тройная.
Чтобы более точно выяснить природу этой связи, химики провели квантово-химические расчеты. Они показали, что две высшие по энергии заполненные молекулярные орбитали полученной молекулы занимают пространство над атомами углерода и бора и ортогональны по отношению друг к другу. Такая же картина обычно наблюдается для алкинов (соединений с тройной связью углерод-углерод), в которых две молекулярные орбитали, отвечающие за π-связи углерод-углерод, тоже ортогональны.
В результате химики сделали вывод, что связь между бором и углеродом в полученном веществе действительно можно классифицировать как тройную. А само вещество — как первый нейтральный борин.
Ранее мы рассказывали о том, как та же группа химиков использовала аддукты бора с карбенами для фиксации азота без использования переходных металлов.