viime vuonna uutisoitiin, että carborane superacid H-(CHB11F11) (KS.Kuva. 1) syntetisoitiin ja että sen ensisijaisuus vahvuus yli kaikkien muiden tiedossa superacids vahvistettiin 1. Tämä on erittäin herkkä kosteudelle kiinteä aine, joka on laatinut hoito-yhdisteen kanssa vedetöntä HCl. Tämä uusi yhdiste dethroned toinen carborane liittyvät superacid, eli S-(CHB11Cl11), jälkimmäinen on kuningas vahvuus joukossa happoja aikana muutaman viime vuoden ajan, kunnes 2014., Tämä on mielenkiintoista, että carborane superasidit ovat hellävaraisia ja syövyttämättömiä yhdisteitä. Miten se voisi olla? Yksi voi odottaa vahvin happo on erittäin reaktiivinen, myrkyllinen jne, Huomaa, että vahva mineraali HF happo liuottaa lasia!

Tämä on mahdollista, koska hapon vahvuus on määritelty mahdollisuus vapauttaa vetyä (protoni); vahvin happo menettää proton helpoin mukaan yleisesti tunnettu reaktio HA  H+ + A–. H – (CHB11F11) hapon tapauksessa fluoriin kytketty vety (KS.Kuva. 1) määrittää sen happamuuden. Tässä on syytä mainita, että hapon syövyttävyys liittyy anionin (A–) kemiaan., Tämän vuoksi vahva HF happo liuottaa lasia, koska fluori-anioni vahva nucleophile reagoi pii rikkomatta Si-O-sidos.

anioni vahvin happo on ainakin perus; voidaan sanoa, että happo, HA, menettää helposti protoni ja sitä vastaava emäs,– anioni, houkuttelee tämä proton kanssa vaikeuksia. Laajuus voimaa happojen käyttöön viime aikoina on yhdistetty jälkimmäisen liitetiedot 2; juuri se koskee emäksisyys A– anionit, jossa vähiten perus-anioni vastaa vahvin HA happoa., Tämä on NH-asteikon, joka sijoittuu vetysidos tunnustaja kyky– anionit komplekseja trioctylammonium ion (ks. 2). Vahvempi emäksisyys A– anioni, heikompi on vastaava HA happoa ja alempi on N-H-venytys taajuus. Esimerkiksi NH kokeellinen taajuudet (mitattuna CCl4) varten trioctylammonium ion vuorovaikutuksessa Cl– ja NO3– anionit, joka vastaa tunnettua HCl: a ja HNO3 mineraali-hapot ovat yhtä 2330 cm-1 ja 2451 cm-1, vastaavasti . Se tarkoittaa, että HNO3 on HCL: ää voimakkaampi happo tämän mahti-NH-asteikon mukaan.,

toisaalta, nämä taajuudet komplekseja CHB11Cl11–ja CCH3B11F11–anionit, jotka vastaavat carborane happojen määrä 3163 cm-1 ja 3219 cm-1, vastaavasti; paljon enemmän kuin tunnettu mineraali-happoja., Tämä on mielenkiintoista, että mitä suurempi NH venyttely oli havaittu B(C6F5)4– anioni monimutkainen, 3233 cm-1, mikä voi tarkoittaa, että vastaava S-B(C6F5)4 happoa pitäisi olla vahvin. Tämä ei kuitenkaan pidä paikkaansa! Jälkimmäistä lajia ei ole olemassa b-c-sidoksen happaman pilkkoutumisen vuoksi. Suhteellisen emäksiset liuottimet voivat neutraloida protonin happamuuden tällaisen pilkkoutumisen estämiseksi, kuten esimerkiksi dietyylieetterissä, jossa on seuraavia lajeja -., Huolimatta siitä, että happamuus solvaled kationeja on yleensä monta kertaa pienempi kuin alasti kationeja se on edelleen korkea luokitella vastaavaan yhdisteitä, kuten super hapot. Yksi voi mainita muut alustat, kuten esimerkiksi PF6–, SbF6– tai BF4– jotka ovat usein ei oikein pidetään kirjallisuudessa sekä anionit, jotka vastaavat super hapot. On syytä huomata, että vastaava happoja ei ole olemassa, vain jos H+ – kationeja ovat mukana vuorovaikutus liuottimia, kuten edellä on mainittu B(C6F5)4– anioni.,

termiä Superhappo käytettiin muutamia kertoja ennen tätä. Jälkimmäinen otettiin käyttöön jo varhaisessa vaiheessa nimetä hapot, jotka ovat vahvempia kuin tavanomainen mineraali-hapot; se on yleisesti hyväksytty, että super happo viittaa lajeja, joiden happamuus on suurempi kuin 100% puhdasta rikkihappoa; moderni määritelmä väittää, että super happo on väline, jossa kemiallinen potentiaali protoni on korkeampi kuin puhdasta rikkihappoa.,

Lukuisia carborane happoja voidaan luokitella super hapot, ne ovat paljon vahvempia kuin perinteinen mineraali-happoja, ja tämä koskee ei vain klooria ja fluoria lajia aiemmin mainittiin täällä, mutta myös moieties, jossa vety atomien –ioni on vain osittain korvattu halogeeniatomeja, tai se koskee myös muita vastaavia ja niihin liittyvät yhdisteet; yksi voi mainita; H-(CHB11H5Cl6), S-(CHB11H5Br6), S-(CHB11H5I6), S-(CC2H5B11F11) jne., Muut asteikot olivat myös soveltaa todistaa carborane hapot luokitellaan joukossa vahvin niistä; nämä ovat: 13C NMR kemialliset shift ero asianmukaiset hiiliatomia; mittaus kaasun vaihe entalphy ja deprotonoituu, laskeminen dissosiaatio energia -, käyttö logaritminen Hammett happamuus mittakaavassa jne . Kaikki ne vahvistavat, että karboraanihapot, vaikka ne ovat hellävaraisia, mutta ne menettävät protonin helposti; helpompaa kuin mikään muu tunnettu kemiallinen laji.,

karboraanihapot eroavat merkittävästi muista superhappoaineista, ne ovat yleensä kiteisiä kiintoaineita siten helposti käsiteltäviä. Usein he reagoivat alkaanit johtaa niiden protonation; esimerkiksi S-(CHB11F11) happoa muodostavat kompleksin, jossa on vettä tai se reagoi bentseenin muodostavat benzenium ion suolaa; ; tämä fluoria carborane happo (toistaiseksi vahvin happo) reagoi vaikka butaania. Kuva., 3 osoittaa fragmentti kiderakenne toluenium 7,8,9,10,11,12-heksabromibifenyyli-1-carba-closo-dodecaborate tolueeni solvate joka voi olla käsitelty kuin tuote reaktio H-(CHB11H5Br6) super happo tolueeni: vety-atomin kiinnitetty yksi bromia keskusten vapautuu helposti johtaa muodostumista toluenium kationi ja CHB11H5Br6– anioni 3.

Kuva 3., Fragmentti kiderakenne toluenium 7,8,9,10,11,12-heksabromibifenyyli-1-carba-closo-dodecaborate tolueeni solvate (vasemmalla); harmaa – vetyä, musta – hiili, ruskea – bromines, vaaleanpunainen – borons; rakenne otettu Cambridge Structural Database: neljännesmiljoona crystal rakenteet ja nousee, F. H. Allen, Acta Kristan. 2002, B58, 380-388; sama fragmentti van der Waalsin sfäärien kanssa esitetään oikealla puolella.,

Luku 4 esittelee benzenium ion suola – ; niin kiderakenne on tuote protonation bentseeni, C6H6, jota carborane super hapan, S-CHB11F11 raportoitiin äskettäin . Kuitenkin kuvassa näkyy tulos B3LYP/6-311++G(d,p) laskelmat 4 vastaava monimutkainen on energinen vähintään. Voidaan nähdä erinomainen sopimus kokeellisten tulosten (kiderakenne) ja teoreettisten tutkimusten (laskelmat) välillä. Bentseeniosa pitää protonia vahvempana kuin karboraanihappo, mikä johtaa bentseenikationin muodostumiseen., Lopuksi voidaan kysyä tässä lyhyesti esitettyjen tutkimusten merkitystä. Se on usein todennut, kirjallisuudessa, että superacids ovat erittäin tehokkaita lukuisia reaktioita, yksi voi mainita, ne ovat erittäin tehokkaita katalyyttejä erilaisia electrophilic muutoksia hiilivetyjä, sekä tyydyttyneitä ja aromaattisia. Muut lukuisat superasidien reaktiot ovat merkittäviä käytännön kiinnostuksen kohteita 5.