Diborano(2)

El diborano(2) , también conocido como diboreno , es un compuesto inorgánico con la fórmula B₂H₂ _. El número 2 en diborano(2) indica la cantidad de átomos _de hidrógeno unidos al complejo de boro . Existen otras formas de diborano con diferente número de átomos de hidrógeno, como el diborano(4) y el diborano(6) .

El diborano(2) es una molécula altamente reactiva que se descompone rápidamente, lo que dificulta su estudio experimental en condiciones ambientales. Para observar el diborano(2) experimentalmente, se requieren condiciones de alto vacío y baja temperatura utilizando técnicas de aislamiento en matriz , como atrapar la molécula en matrices inertes como neón o argón . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Debido a estas difíciles condiciones de síntesis, sus propiedades y comportamiento se han estudiado predominantemente utilizando modelos teóricos y simulaciones computacionales .

El diboreno también se refiere a una serie de moléculas con la fórmula R:(BH)=(BH):R o RB=BR, donde R es un grupo orgánico . ^{[ 3 ] [ 4 ]} Los derivados del diboreno son relativamente estables y pueden almacenarse a temperatura ambiente en condiciones inertes. Han sido sintetizados y caracterizados experimentalmente, y han demostrado potencial en diversas aplicaciones.

El primer experimento que condujo a la síntesis de diborano(2) fue mediante ablación láser pulsada de boro en una atmósfera de gas mixto hidrógeno - argón . ^{[ 1 ]} Al enfriar la mezcla, el gas argón se convirtió en sólido , estabilizando así los diboranos atrapados. La reacción involucró la unión de dos monohidruros de boro para formar diborano(2), siendo la reacción exotérmica en 117 kcal/mol. El diborano(2) se caracterizó por una banda ancha con un pico agudo en 2679,9 cm ^–1 , correspondiente al modo de estiramiento antisimétrico de BH.

Tras este experimento, se han desarrollado otros métodos de preparación de diborano(2) mediante la descomposición de B2H6 gaseoso _{a través} de fotoionización , bombardeo electrónico , irradiación X , reacciones a alta temperatura y vaporización láser pulsada . ^{[ 2 ]}

Dado que los derivados de diboreno son más estables que el diborano(2), se han utilizado diversos métodos para sintetizarlos. Se han obtenido principalmente mediante la reacción de compuestos de diboro con moléculas orgánicas y la reducción de precursores que contienen boro . ^{[ 5 ] [ 6 ]} Además, el grupo diboreno puede protegerse con un ligando adecuado , lo que previene otras reacciones secundarias. ^{[ 7 ]}

Se ha utilizado una combinación de datos experimentales y teóricos para determinar la estructura y las propiedades del diborano(2).

Los datos teóricos encontraron que la molécula tiene una conformación de estado fundamental ³ Σ ^- _g , lo que indica una orientación particular con simetría rotacional triple y un plano de simetría vertical . ^{[ 8 ]} Mantiene su estructura cuando se rota 180 grados alrededor de un eje perpendicular al plano de simetría, y tiene un grupo puntual de simetría D _∞ h .

Estos datos teóricos fueron confirmados experimentalmente, encontrándose que la molécula es lineal con un estado fundamental triplete , como lo reveló la resonancia paramagnética electrónica . ^{[ 2 ]} El estudio señaló que la molécula es similar al acetileno , con un electrón eliminado de cada uno de los orbitales moleculares pi. Por lo tanto, el diagrama de orbitales moleculares contiene electrones en tres orbitales ; incluyendo un orbital de enlace sigma con electrones apareados en el nivel de energía más bajo, y dos orbitales de enlace pi degenerados que tienen cada uno un electrón desapareado. Así, el enlace BB tiene un carácter de doble enlace parcial, lo que explica la alta reactividad de estos compuestos.

Los diborenos tienen aplicaciones potenciales en la ciencia de los materiales , la catálisis y la química de la energía sostenible .

Según estudios teóricos, el diborano(2) tiene aplicaciones potenciales en nanodispositivos . Se predice que las nanocintas de diborano(2) son estructuralmente estables y semiconductoras debido a su sintonización de banda flexible. ^{[ 9 ]} Otro estudio teórico desarrolló una técnica basada en optimización para diseñar y analizar un sistema B₂H₂ que utiliza _biomasa para producir hidrógeno, el cual encontraron _que podría ser una opción viable para un sistema de energía sostenible . ^{[ 10 ]}

Los derivados de diboreno se han utilizado ampliamente en catálisis. Se ha descubierto que catalizan reacciones de hidroboración , siendo la reacción quimioselectiva . ^{[ 11 ]} Además, los diborenos pueden experimentar reacciones de metátesis cruzada inorgánica-orgánica para generar un complejo dopado con B y N. ^{[ 12 ]}