金屬碳硼烷

金屬碳硼烷（Metallacarboranes）是一類化合物的統稱，指的是硼烷原子簇中硼頂點被碳和金屬原子取代後形成的雜硼烷，是複雜無機化合物的代表。如果分子中的雜原子只有金屬沒有碳，則稱為金屬硼烷（Metallaborane）。

基本介紹

• 中文名：金屬碳硼烷
• 外文名：Metallacarboranes
• 所屬學科：化學
• 分類：簇合物型、夾心型、多層夾心型、橋氫取代型 

定義

由硼、碳及金屬原子共同組成多面體骨架的原子簇化合物。

性質

化學結構

金屬碳硼烷可以看成同時兼有硼烷和金屬原子簇化合物的性質，其結構中含有硼金屬和碳硼金屬多中心鍵。參考硼烷和金屬羰基配合物，其中骨架結構可以簡化為含有不同數量頂點多面體，見圖片“金屬硼烷結構的舉例”。

金屬硼烷結構的舉例

合成方法

第一個金屬碳硼烷陰離子[(C₂B₉H₁₁)₂Fe]（見圖片“(NMe₄)₂[(C₂B₉H₁₁)₂Fe]結構”）於1965年問世，其中含有二價鐵。這是一個粉紅色、反磁性的化合物。在空氣中不穩定，很快氧化成栗色、順磁性的[(C₂B₉H₁₁)₂Fe]-。

(NMe4)2[(C2B9H11)2Fe]結構

它可以由巢式碳硼烷陰離子[C₂B₉H₁₁]和無水氯化亞鐵反應製得。這個陰離子本身是由鄰碳硼烷氧化脫硼形成的，實際上是3-脫硼-1,2-二碳代-巢式-十一硼烷(13)電離形成的酸根，結構見圖片“[C₂B₉H₁₁]的骨架及編號”。

[C2B9H11]2-的骨架及編號

科學家已通過多種途徑，合成出大量金屬碳硼烷。有些金屬碳硼烷是直接由中性碳硼烷金屬化而成的。例如可以用閉式-C₂B₃H₅製備的六頂點籠和七頂點籠。碳硼烷與九羰基合二鐵反應，可以得到含鐵和含鐵的產物，理想的反應方程式為：

C₂B₃H₅ + Fe₂(CO)₉ → C₂B₃H₅Fe(CO)₃ + Fe(CO)₅ + CO

C₂B₃H₅Fe(CO)₃ + Fe₂(CO)₉ → C₂B₃H₅(Fe(CO)₃)₂ + Fe(CO)₅ + CO

合成的另一個類似例子是用閉式-C₂B₄H₈合成閉式−(CO)₃FeC₂B₄H₆，是一種黃橙色固體。

套用

金屬碳硼烷在化學理論研究領域有著極為重要的意義。多年來，已經對二碳代硼烷配合物的許多套用進行了評估，但實際商業套用很少見。例如，[Co(C₂B₉H₁₁)₂]已被用作從放射性廢物中去除Cs的沉澱劑。