碳硼烷

碳酸盐是由硼、碳和氢原子组成的电子离域（非经典键合）簇。像许多相关的硼氢化物一样，这些簇是多面体或多面体的碎片。碳酸盐是一类杂硼烷。

就范围而言，碳硼烷在笼骨架中可以有少至 5 个和多至 14 个原子。 大多数有两个笼碳原子。在少数情况下，相应的 C-烷基和 B-烷基类似物也是已知的。

碳酸盐和硼烷采用 3 维笼（簇）几何形状，与典型的有机化合物形成鲜明对比。 笼与 sigma 兼容——离域键合，而碳氢化合物通常是链或环。

与其他电子离域多面体簇一样，这些簇化合物的电子结构可以用 Wade-Mingos 规则来描述。 与相关的硼氢化物一样，这些簇是多面体或多面体的片段，并且根据它们是否代表完整（闭合）多面体或多面体，类似地分为 closo-、nido-、arachno-、hypho- 等缺少一个 (nido-)、两个 (arachno-)、三个 (hypho-) 或更多顶点。 碳酸盐是杂硼烷的一个显着例子。本质上，这些规则强调 B-B、C-C 和 B-C 相互作用的离域、多中心键合。

在结构上，它们可以被认为与二十面体 (Ih) B12H122– 通过用 CH 正式替换它的两个 BH– 片段有关。

碳硼烷的几何异构体可以基于笼内碳的不同位置而存在。 异构体需要在化合物名称中使用数字前缀。 closo dicarbadecaborane 可以存在三种异构体：1,2-、1,7- 和 1,12-C2B10H12。

碳酸盐已通过多种途径制备，最常见的是将炔基试剂加成到氢化硼簇以形成二碳碳硼烷。 例如，戊硼烷 (9) 与乙炔的高温反应提供了几种环代碳硼烷以及其他产品：

nido-B5H9 + C2H2 ⟶ 500 − 600 ∘ C {displaystyle {overset {500{-}600 {circ }{text{C}}}{longrightarrow }}} closo- 1,5-C2B3H5, 近1,6-C2B4H6, 2,4-C2B5H7

当反应在较低温度下进行时，得到开笼碳硼烷：

nido-B5H9 + C2H2 ⟶ 200 ∘ C {displaystyle {overset {200 {circ }{text{C}}}{longrightarrow }}} nido-2,4-C2B4H8

其他程序生成含有三个或四个笼碳原子的碳硼烷（参考文献 [1]、[4]、[5]）

单碳硼烷是具有 BnC 笼的簇。 xxx研究 12 顶点导数，但有几个是已知的。

通常，它们是通过向氢化硼簇中添加一碳试剂来制备的。 一碳试剂包括氰化物、异氰化物和甲醛。 例如，单碳硼酸 ([CB11H12]-) 由癸硼烷和甲醛生成，然后添加硼烷二甲硫。单碳硼烷是弱配位阴离子的前体。

二碳硼烷可以使用炔烃作为两个碳中心的来源，由硼氢化物制备。 除了上面提到的 closo-C2BnHn+2 系列之外，还有几种已知的开笼双碳物种，包括 nido-C2B3H7（与 B5H9 同构和等电子）和 arachno-C2B7H13。

二十面体 closo-dicarbadodecaborane 衍生物 (R2C2B10H10) 的合成使用炔烃作为 R2C2 源和癸硼烷 (B10H14) 提供 B10 单元。

以下分类改编自 Grimes 关于碳硼烷的书。

这个簇家族包括 nido cages CB5H9、C2B4H8、C3B3H7、C4B2H6 和 C2B3H7。 对这些化合物的研究相对较少。 Pentaborane[9] 与乙炔反应生成 nido-1,2-C2B4H8。 用氢化钠处理后，后者形成盐 Na[1,2-C2B4H7]。

这个簇家族包括 closo cages C2B3H5、C2B4H6、C2B5H7 和 CB5H7。 由于合成困难，这一族群也很少被研究。 同样反映合成挑战的是，许多这些化合物以其烷基衍生物而闻名。 1,5-C2B3H5 是这种五顶点笼中xxx已知的异构体。

这个簇家族包括 closo cages C2B6H8、C2B7H9、C2B8H10 和 C2B9H11。

同分异构现象在以下家族中得到证实：1,2- 和 1,6-C2B6H8、2,3- 和 2,4-C2B5H7，以及开笼碳硼烷，例如 2,3- 和 2,4- C2B4H8 和 1,2 和 1,3-C2B9H13。 通常，具有非相邻笼碳原子的异构体比具有相邻碳原子的异构体更热稳定，因此加热往往会导致骨架中的碳原子相互分离。