Кіріспе

1=C=C, C=N, C=O немесе C≡C байланыстарына сутек-борон байланысын қосу. Органикалық химияда гидроборация – көміртегінің (C=C, C=N, C=O және C≡C) қатысатын қос және үштік байланыстарға сутек-борон байланысын қосу процесі. Бұл химиялық реакция органикалық қосылыстарды синтездеуде пайдалы. Гидроборация әртүрлі реагенттермен реакцияласып, спирттер, аминдер немесе алкил галоидтары сияқты пайдалы қосылыстарды құрайтын органоборан қосылыстарын жасайды. Органоборандардың ең көп таралған реакциясы – олардың сутек пероксиді арқылы спирттерге тотығуы. Бұл реакцияның жағдайларының жұмсақтығы және көптеген алкендерге қатыстырылуы гидроборация зерттеулерін дамытуға ықпал етті. Тағы бір зерттеу бағыты – металл катализделген гидроборация. Бұл технологияны және оның негізгі принциптерін әзірлеу үшін Герберт К. Браунға Химия бойынша Нобель сыйлығы берілді. Ол 1979 жылы Георг Виттигпен бірге органоборандардың маңызды синтетикалық аралық заттар ретіндегі пионерлік зерттеулері үшін марапатталды. Гидроборацияға толықтыру ретінде карборация табылады, онда сутек орнына көміртегі фрагменті қосылады.

H-B облигациясын C-C қос облигациясына қосу

Гидроборация әдетте анти-Марковников болып табылады, яғни сутек қос байланыстың ең көп алмастырылған көміртегіне қосылады. Региохимияның әдеттегі HX қосылысынан кері болуы Bδ+ Hδ− байланыстарының полярлығын көрсетеді. Гидроборация төрт мүшелі өтпелі күй арқылы жүзеге асырылады: сутек пен бор атомдары қос байланыстың бір жағынан қосылады. Механизм келісімді болғандықтан, C–B байланысының қалыптасуы C–H байланысының қалыптасуынан сәл жылдам жүреді. Нәтижесінде, өтпелі күйде бор ішінара теріс зарядты дамытады, ал көбірек алмастырылған көміртегі ішінара оң зарядты болады. Бұл ішінара оң зарядты көбірек алмастырылған көміртегі жақсырақ ұстайды. Формальды түрде, бұл реакция топтық ауысу реакциясының мысалы болып табылады. Дегенмен, қатысты орбитальдардың талдауы реакцияның «псевдоциклдік» екенін және перициклдік реактивтілік үшін Вудвард-Хоффман ережелеріне бағынбайтынын көрсетеді. Егер BH3 гидроборациялық реагент ретінде қолданылса, реакциялар әдетте моноалкилборан қосылыстарынан асып кетеді, әсіресе аз стерильді шағын олефиндер үшін. Трисубституцияланған олефиндер тез диалкилборандарды түзеді, бірақ органоборандардың одан әрі алкилденуі стерильді кедергіге байланысты баяулайды. Ди- және триалкилборандарды өндірудегі осы маңызды жылдамдық айырмашылығы аймақтық таңдауды арттыра алатын ірі борандарды синтездеуде пайдалы.

Алкендердің алмастырылуымен жүргізілетін реакциялар

1-секілді үш алмастырылған алкендер үшін бор көбінесе аз алмастырылған көміртегіне орналасады. Бор атомы көп алмастырылған көміртегіне орналасқан шағын өнім әдетте 10%-дан кем құрайды. Ерекше жағдай, төменгі аймақтық таңдауға ие – стирол, ал таңдау пара-позициядағы алмастырғышқа күшті тәуелді. 1,2-диалмастырылған алкендердің, мысалы, цис- немесе транс-олефиндердің гидроборалануы, тіпті алмастырғыштар стерикалық көлемдері бойынша өте ерекше болған жағдайда да, әдетте екі органоборанның шамамен тең мөлшердегі қоспасын береді. Мұндай 1,2-диалмастырылған олефиндер үшін аймақтық таңдауды тек екі алмастырғыштың бірі фенил сақинасы болған кезде ғана байқауға болады. Мұндай жағдайларда, мысалы, транс-1-фенилпропенде, бор атомы фенил сақинасына жақын көміртегіне орналасады. Жоғарыда айтылғандар H-B байланысының олефиндерге қосылуы стерикалық емес, электрондық бақылауда екенін көрсетеді.

Органоборанның реакциялары

Гидроборация нәтижесінде түзілген С-В байланыстары әртүрлі реагенттермен реакцияға түседі, ең көп қолданылатыны – сутек пероксиді. Олефиндерге H-B қосылуы стереоспецификалық болғандықтан, алкен үш есе алмастырылғанда бұл тотығу реакциясы диастереоселективті болады. Сондықтан гидроборациялық тотығу – спирттерді стереоспецификалық және Марковников ережесіне қарсы жолмен алудың тиімді тәсілі. Гидроборация аралық органоборандарды монохлораминмен немесе O-гидроксиламинесульфон қышқылымен (HSA) өңдеу арқылы аминге де айналуы мүмкін. Терминалды олефиндер органоборан аралықтарын броммен немесе йодпен өңдеу арқылы тиісті алкилбромидтерге және алкилйодидтерге айналады. Дегенмен, мұндай реакциялар кең таралған жоқ, себебі NIS және NBS сияқты сукцинимид негізіндегі реагенттер әмбебап, және органоборандарға қарағанда қатаң жағдайлар талап етпейді. т.б.

Боран аддуктары

Диборанды BF3-ті NaBH4 арқылы in situ редукциялау арқылы алуға болады (флавопиридол туралы қараңыз). Бірақ көбінесе BH3 көзі ретінде BH3S(CH3)2 (BMS) бор диметилсульфид кешені қолданылады. Оны жоғары концентрацияланған түрде алу мүмкін. BH3(THF) аддукты да THF ерітінділері түрінде коммерциялық түрде қолжетімді, онда ол 1:1 аддукты ретінде болады. Ол уақыт өте келе ыдырайды. Фосфиндер мен аминдермен бор аддуктары да бар, бірақ олар кеңінен қолданылмайды. Боран триэтиламинмен берік аддукт жасайды; осы аддуктты қолдану гидроборацияда қатаң жағдайларды талап етеді. Бұл триендерді полимерленуден сақтау үшін гидроборациялау сияқты жағдайларда пайдалы болуы мүмкін. Көбірек стерикалық кедергісі бар үшіншілік және силил аминдер боранды алкендерге бөлме температурасында жеткізе алады.

Димезитилборан

Димезитилборан – димер (C6H2Me3)2B2H2. Ол қарапайым терминалдық алкендермен өте баяу әрекеттеседі. Ал алкиндер, керісінше, Mes2BH-мен оңай моногидроборацияға түсіп, алкенилборандар береді.

Дизиамилборан

Диакилборандардың арасында диамильборан, қысқартылған түрі – Sia2BH бар. Ол да димер болып табылады. Стерикалық кеңістігінің арқасында, ол көбінесе терминалды алкендерді, аз кедергісі бар алкендерді, көп субституцияланған алкендердің қатысуында таңдамалы түрде гидроборлайды. Диамильборанды жаңадан дайындау қажет, себебі оның ерітіндісін 0 °C температурада бірнеше сағаттан артық сақтауға болмайды. Дициклогексилборан Chx2BH, Sia2BH-қа қарағанда жақсырақ жылу тұрақтылығына ие.

9-ББН

Көпқатарлы диакилборан – 9 BBN. "Банан бораны" деп те аталады, ол димер түрінде кездеседі. 195 °C (12 мм Hg) температурада ыдырамай дестилдеуге болады. 9 BBN-мен реакциялар әдетте 60–80 °C температурада өтеді, көптеген алкендер бір сағат ішінде реакцияға түседі. Төрт субституентті алкендер 9 BBN-ді жоғары температурада қосады. 9 BBN-мен алкендердің гидроборалануы өте жақсы аймақтық таңдаулылықпен жүзеге асады. Ол Sia2BH-ге қарағанда стерикалық айырмашылықтарға көбірек сезімтал, бұл оның қатты C8 тірек құрылымымен байланысты болуы мүмкін. 9 BBN алкиндерге қарағанда алкендермен көбірек реакцияға түседі.

Басқа қосалқы борандар

Қарапайым, кедергісіз диакилборандар бөлме температурасында көптеген алькендер мен терминалдық алкиндерге реакцияға түседі, бірақ жоғары тазалықта дайындау қиын, себебі олар моно- және триалкилборандармен тепе-теңдікте болады. Оларды дайындаудың бір әдеттегі жолы – металл гидридтерімен диакил галогеноборандарды тотықтыру. Мұндай диакилборандарды, мысалы диэтилборанды қолданатын маңызды синтетикалық қолданыс – органобор қосылыстарын органоцинк қосылыстарына трансметалдау.

Пинаколборан және катехольборан

Каталитикалық гидроборация үшін пинаколборан және катехольборан жиі қолданылады. Олар алкиндерге қарай да жоғары реактивтілік көрсетеді. Пинаколборан катализаторсыз гидроборацияда да кеңінен қолданылады.