Борорганические соединения

БОРОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, элементоорганические соединения, в которых атом бора непосредственно связан с атомом углерода. Включают органобораны общей формулы R_nBX_3-n (n = 1-3; R - алкил-, циклоалкил-, арил-, алке­нил·, аллил- и др.; X - Н, галоген, ОН, OR, SR, NR₂ и др.), борацикланы (атом бора в цикле), нейтральные комплексы (типа R₃B?L), внутрикомплексные со­единения с бидентатными лигандами (например, с этаноламином), органобораты [R_nBX_4-n]M⁺ (n =1-4), борониевые со­ли [R(X)BL₂]⁺Y^- (М - металл, аммо­ний; L - амин, эфир, сульфид и др.; Y - анион), соединения циклического строения - бороксолы (RBO)₃, органические производ­ные боразола (RBNR’)₃, их тиоаналоги (RBS)₃, диборные и полиборные соеди­нения [например, R₂B—BR₂, R₂BNHNHBR₂, C₆H₄(BR₂)₂], карбораны, металлокарбораны и др. Наиболее изучены органобораны. Функциональные производ­ные - алкил- и арилборные кислоты ти­па RB(OH)₂ и R₂B(OH), а также их эфиры, галогениды и пр. - имеют важ­ное значение в органическом синтезе.

Координационное число бора в борорганических соединениях 3 или 4. Некоторые органобораны за счёт межмолекулярной координации, трёхцентровых двухэлектронных, водородных связей существуют в виде димеров или тримеров. Энергия связи В-С в триалкилборанах 342-368 кДж/моль (близка энергии связи С-С в алканах - 355- 368 кДж/моль). Многие органобораны являются кислотами Льюиса, легко окисляются; низшие триалкилбораны R₃В, диалкил(хлор)бораны R₂BCl и борацикланы на воздухе самовоспламеняются и горят зелёным пламенем. Триалкилбораны устойчивы в воде, спиртах, аминах, растворах неорганических кислот и щелочей до температуры 100-130 °С, расщепляются органическими кислотами до RH и В(OCOR’)₃ при нагревании до 20-200 °С.

Уникальное свойство алкилборанов - миграция атома В в конец углеродной цепи при 150-200 °С. Алифатические и ароматические борорганические соединения при пиролизе циклизуются в борацикланы, например три-n-бутилборан - в 1-бутилборациклопентан. Для функциональных борорганических соединений характерны α-миграция радикала и атома Н, а также β-, γ-, δ-распад (синтез алкенов, циклопропанов, циклобутанов).

Основные реакции борорганических соединений: электрофильное деборирование (например, протолиз) и присоединение по кратным связям; радикальные реакции; реакции с участием α- или β-атома водорода; преобразование органических радикалов при атоме В; перегруппировки типа Вагнера - Меервейна; аллильная перегруппировка в реакциях аллилборанов. Атом бора в борорганических соединениях можно заместить практически на любую функциональную группу; при этом конфигурация R, как правило, сохраняется.

Основные способы получения борорганических соединений: взаимодействие металлоорганических производных с соединениями со связью В-Х (Х - галоген, OR, SR, NR₂); гидроборирование, а также аллил-, тио- и галоборирование алкенов, диенов, ацетиленов, алленов; реакции АrН и АrI с ВХ₃ (X - Н, галоген); обменные реакции, напр. R₃B + BX₃→ R₂BX + RBX₂;  переалкилирование, изомеризация и пиролиз других борорганических соединений.

Борорганические соединения применяют для синтеза бороводородов и карборанов, производные арилборных кислот - для синтеза несимметричных диарилов; как добавки к моторным и реактивным топливам, смазочным маслам и красителям; как катализаторы и сокатализаторы полимеризации непредельных соединений и окисления углеводородов; антиоксиданты, бактерициды, фунгициды; реагенты в химическом анализе. Некоторые борорганические соединения используют в медицине, в частности для нейтронной терапии раковых опухолей.

Лит.: Михайлов Б. М., Бубнов Ю. Н. Борорганические соединения в органическом синтезе. М., 1977; Kliegel W. Bor in Biologie, Medizin und Pharmazie. В., 1980; Общая органическая химия. М., 1984. Т. 6; Matteson D.S. Stereodirected synthesis with organoboranes. В.; L., 1995; Science of synthesis. Stuttg., 2004. Vol. 6.