邻碳硼烷 | 16872-09-6

• 物质功能分类: 化学试剂 - 有机试剂 - 硼烷
• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机杂环化合物
• 中文名称: 邻碳硼烷
• 中文别名: 碳硼烷
• 英文名称: o-Carborane
• 英文别名: (11Z)-1,2,3,4,5,6,7,8,9,10-decaboracyclododeca-1,3,5,7,9,11-hexaene
• CAS: 16872-09-6
• 化学式: C₂H₂B₁₀
• 分子量: 134.2
• InChiKey: GJLPUBMCTFOXHD-UPHRSURJSA-N

物化性质

• 熔点：
  285-287°C
• 密度：
  0.95
• 溶解度：
  可溶于氯仿（少量）、DMSO（少量）、甲醇（少量）

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -3.25
• 重原子数：
  12
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  1.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  0
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  0

安全信息

• TSCA：
  Y
• 危险等级：
  4.1
• 危险品标志：
  Xn
• 安全说明：
  S36
• 危险类别码：
  R22
• WGK Germany：
  3
• 海关编码：
  29319090
• 危险品运输编号：
  UN 1325
• RTECS号：
  HS9285000
• 包装等级：
  III
• 危险类别：
  4.1

制备方法与用途

化学性质

邻碳硼烷是一种无色固体，在320°C时熔化而不分解。其分子具有C2v的对称性，是十二氢十二硼酸根的等电子体。当加热至420°C后，它会重新排列形成间位异构体间碳硼烷；而对位异构体则通过加热到600°C以上的温度生成。

它可以被还原形成二价负离子，并与有机锂化合物反应脱去两个质子： [ \text{C}2\text{B}{10}\text{H}{12} + 2\text{BuLi} → \text{Li}2\text{C}2\text{B}{10}\text{H}{10} + 2\text{BuH} ] 生成的锂盐可以与亲电试剂反应。邻碳硼烷的碱降解产生11顶点阴离子碳硼烷，它是巢式二碳杂十一硼烷酸根配合物的前体： [ \text{C}2\text{B}{10}\text{H}{12} + \text{NaOEt} + 2\text{EtOH} → \text{Na}^+\text{C}2\text{B}{9}\text{H}_{12} + \text{H}_2 + \text{B(OEt)}3 ] [ \text{Na}^+\text{C}2\text{B}{9}\text{H}{12} + \text{NaH} → \text{Na}2\text{C}2\text{B}{9}\text{H}{11} + \text{H}2 ] 与环戊二烯负离子类似，这个阴离子（[ \text{C}2\text{B}{9}\text{H}{11}^2- ]）可以形成结构类似的夹心配合物。

用途

邻碳硼烷是一种由两个碳原子和十个硼原子组成的二十面体团簇。当它连接在共轭体系中时，一方面可提供较大的空间位阻，减少不利的分子间相互作用，提高固体发光效率；另一方面作为分子受体产生分子内电荷转移的效果，增加对环境刺激的响应性。

邻碳硼烷是一种具有特殊电子效应和大体积位阻的三维σ-芳香性笼状原子基团，具备良好的化学和热稳定性。基于这些优点，它在有机材料化学、金属有机化学、药物化学、机械力化学以及硼中子捕获疗法等多个领域引起了广泛关注。

由于其分子结构缺电子性，在与绝大多数生色基团连接时表现出较强的吸电子效应，并具有一个非常特殊的C–C键。碳硼烷的C–C键在溶液中可以伸缩旋转，键长随环境变化而变化，从而能够与有机共轭基团（相对于碳硼烷而言通常是电子给体）相互作用，对化合物光学性质产生显著影响。

有趣的是，通过选择性地去除一个碳硼烷的硼顶点，其闭式结构可转换为巢式的阴离子结构[ \text{nido–C}2\text{B}{9}\text{H}_{12}^? ]；该离子结构作为一种优异的水溶性基团，可用于制备具有水溶性的有机荧光分子。

生产方法

美国科学家于1963年首次合成了邻碳硼烷。合成过程涉及两个步骤：首先生成癸硼烷加合物；其次引入乙炔作为两个碳顶点来源。反应方程式为： [ \text{B}{10}\text{H}{14} + 2\text{SEt}2 → \text{B}{10}\text{H}_{12}(\text{SEt}_2)2 + \text{H}2 ] [ \text{B}{10}\text{H}{12}(\text{SEt}_2)_2 + \text{C}_2\text{H}2 → \text{C}2\text{B}{10}\text{H}{12} + 2\text{SEt}_2 + \text{H}_2 ] 使用其他炔烃也可以合成邻碳硼烷及其有机衍生物。

毒性

急性毒性：大鼠经口LD50为9 gm/kg。通常对水体稍微有害，不要将未稀释或大量产品接触地下水、水道或污水系统；未经政府许可勿排入周围环境。