Кіріспе

Карборандар (немесе карбабарандар) – борон, көміртек және сутек атомдарынан құралған, электрондары делдалданған (дәстүрлі емес байланысы бар) кластерлер. Көптеген байланысты борон гидридтері сияқты, бұл кластерлер полиэдрлер немесе полиэдрлердің бөліктері болып табылады. Карборандар – гетероборандардың бір класы. Қамтылым жағынан карборанның қосқа шеңбері 5-тен 14 атомға дейін болуы мүмкін. Көбінесе оларда екі көміртек атомы болады. С-алкил және В-алкил аналогтары да кейбір жағдайларда белгілі.

Құрылымы мен жабысуы

Карборандар мен борандар, қалыпты органикалық қосылыстардан өзгеше, 3 өлшемді қуысты (кластерлік) геометрияны қабылдайды. Бұл қуыстар сигма-делокальданған байланысқа үйлесімді, ал көмірсутектер көбінесе тізбектер немесе сақиналар түрінде болады. Басқа электронды делдалданған полиэдрлі кластерлер сияқты, осы кластерлік қосылыстардың электрондық құрылымын Уэйд-Мингос ережелері арқылы сипаттауға болады. Бұл кластерлер, борон гидридтерімен туысқан, полиэдрлердің өзі немесе полиэдрлердің бөліктері болып табылады және толық (клозо) полиэдрді, немесе бір (нидо), екі (арахно), үш (гифо) немесе одан да көп бұрышы жоқ полиэдрді көрсететіндігіне байланысты closo, nido, arachno, hypho, hypercloso, iso, klado, conjuncto және megalo деп жіктеледі. Карборан – гетероборандардың маңызды мысалы. Бұл ережелердің мәні B–B, C–C және B–C өзара әрекеттесулері үшін делдалданған, көпорталық байланыстың маңыздылығын көрсетеді. Құрылымдық тұрғыдан алғанда, оларды икосаэдрлік (Ih) [B12H12](2–) құрамынан екі BH фрагментін CH фрагменттерімен алмастыру арқылы байланысты қарастыруға болады.

Изомерлер

Карборанның геометриялық изомерлері, қосқандағы көміртектің торша ішіндегі әртүрлі орналасуына байланысты болуы мүмкін. Изомерлер, қосылыстың атауында сандық префикстерді пайдалануды талап етеді. Клозо дикарбадекаборан үш изомер түрінде кездеседі: 1,2, 1,7 және 1,12 C2B10H12.

Дайындық

Карборандар көптеген жолдармен синтезделген, ең көп таралғаны – бор гидрид кластерлеріне алкинил реагенттерін қосып, дикарборандарды түзу. Осы себепті, карборандардың көп бөлігі екі көміртек атомынан тұратын төбелеріне ие.

Монокарбонат туындылары

Монокарборандар – BₙC қуыстары бар кластерлер. 12 төбелі туындысы ең жақсы зерттелген, бірақ бірнешеуі белгілі. Әдетте олар боран гидридтері кластерлеріне бір көміртекті реагент қосу арқылы дайындалады. Бір көміртекті реагенттерге цианид, изоцианидтер және формальдегид жатады. Мысалы, монокарбододекаборат (\[CB₁₁H₁₂]⁻) декаборан мен формальдегидтен, содан кейін боран диметилсульфидін қосу арқылы алынады. Монокарборандар – әлсіз координациялық аниондардың прекурсоры болып табылады.

Дикарба шоғырлары

Дикарбаборандарды бор гидридтерінен, екі көміртек орталығының көзі ретінде алкиндерді пайдалана отырып дайындауға болады. Жоғарыда аталған жабық C2B{n}H{n+2} қатарларына қоса, бірнеше ашық қақпақты дикарбон түрлері белгілі, оның ішінде nido C2B3H7 (B5H9-бен изоструктуралық және изоэлектрондық) және arachno C2B7H13. Икосаэдрлік жабық дикарбодекаборан туындыларының (|R2C2B10H10|) синтезі алкиндерді |R2C2| көзі ретінде, ал декаборанды (|B10H14|) |B10| бірлігін қамтамасыз ету үшін қолданады.

Қонақтардың қақпақ өлшемі бойынша жіктелуі

Келесі жіктеу Граймстің карборандар туралы кітабынан бейімделген. 1,2 және 1,3 - C2B9H13.

Зерттеу

Дикарболид кешендері көп жылдар бойы зерттелді, бірақ коммерциялық қолданылуы сирек. Бис(дикарболид) |[Co(C2B9H11)2]− радиоактивті қалдықтардан |¹³⁷Cs⁺ ионын шығару үшін тұндырғыш ретінде қолданылды. Карборандардың медициналық қолданылуы зерттелді. C-функционалды карборандар бор-нейтрон ұстау терапиясы үшін бор көзі болып табылады. |H(CHB11Cl11) қосылысы – суперқышқыл, ол протондалған бензол катионы |[C6H7]+ (бензений катионы) бар тұзды құрайды. Осы тұздың формуласы |[C6H7]+[CHB11Cl11]−. Суперқышқыл фуллерен, |C60-ты протондатады.