田硼烷

田硼烷，化学式B₈H₁₀，整个分子含有大σ键。是一种相对常见的含大σ键的物质。田硼烷在硼星上相对常见。

合成

• 1.Na₂B₈H₈和超盐酸反应，生成田硼烷。
• 2.环辛硼烷(8)和稀释的臭氢反应，生成田硼烷。

这两种方法都会生成大量田硼烷的同分异构体，具体见下。

结构

田硼烷分子示意图

其分子结构可以描述为环辛硼烷(8)的1号硼与5号硼通过一个氢桥键相连，3号硼与7号硼通过一个氢桥键相连（顺时针方向），记作H{1,5}H{3,7}田硼烷。

虽然田硼烷的同分异构体中也有不连接这两个位置的氢桥键，比如最常见的H{1,3}H{5,7}田硼烷，但是因为大σ键强度问题，它们都不够稳定。

大σ键

这两个氢桥键使田硼烷分子形成了笼状结构。由于大σ键分布在整个分子中，田硼烷的稳定性高于其他硼原子数相近的硼烷。

大σ键分摊了电子，使田硼烷分子总体较为稳定。为了形成更稳定的大σ键，H{1,3}H{5,7}田硼烷在250K以上会自动转化为H{1,5}H{3,7}田硼烷。

性质

田硼烷分子中有两种化学环境不同的硼原子：氢桥键硼（奇数号硼）和非氢桥键硼（偶数号硼）。非氢桥键硼活性更高，也是主要发生反应的位置。

田硼烷熔点约为250K（-23℃），沸点大约为250℃，但是它在200℃的时候就已经开始分解并产生联田硼烷了（类似于联苯）。

田硼烷会被盐酸分解为BCl₃，但不会被超盐酸分解。这是因为盐酸所含的氯离子有碱性，会与田硼烷络合并诱导其分解。

氢化物化合

和氢化钠反应生成田硼烷酸钠Na₄B₈H₁₄；和氢化氢反应生成田硼烷酸H₄B₈H₁₄。分子中的氢桥键保持不变，两者可以相互转化。

和氢化铵反应生成田硼烷酸铵，但它极容易爆炸并放出大量氢气。

铈烷化合

田硼烷和铈烷化合为二氢化八硼代铈[4,4,4,4]窗烷：B₈H₁₀+CeH₄=CeB₈H₁₀+2H₂。研究表明，反应的时候铈烷的氢全部被舍弃了。

分子中的铈形成了六个共价键，四个是硼(1号硼、3号硼、5号硼、7号硼），两个是氢（氢桥键）。

铈原子在分子中起到稳定大σ键的作用，因此CeB₈H₁₀的稳定性高于B₈H₁₀，在250℃时几乎不会分解。

络合

田硼烷和氨形成稳定的络合物B₈H₁₀(NH₃)₄，它在250℃也不分解。可以用乙醚结晶。

在液氨中还可以进一步生成B₈H₁₀(NH₃)₈。它会慢慢的放出氢气并变成B₈H₈(NH₃)₈，同时大σ键会被破坏。

田硼烷可与环八硫（S₈）脱去一分子氢后络合，形成S₈[B₈H₈]，由于读音能，硫环与硼环之间以离域大σ键紧密结合在一起，这种成键方式难以由经典超理学描述。

S₈[B₈H₈]的结构示意，大σ键扭曲了S₈和B₈两环的构型，因成键机制复杂，在图中无法画出。

用途

田硼烷可用于燃料或还原剂，但主要还是利用其大σ键的性质合成各种衍生物。