田硼烷

田硼烷，化學式B₈H₁₀，整個分子含有大σ鍵。是一種相對常見的含大σ鍵的物質。田硼烷在硼星上相對常見。

合成

• 1.Na₂B₈H₈和超鹽酸反應，生成田硼烷。
• 2.環辛硼烷(8)和稀釋的臭氫反應，生成田硼烷。

這兩種方法都會生成大量田硼烷的同分異構體，具體見下。

結構

田硼烷分子示意圖

其分子結構可以描述為環辛硼烷(8)的1號硼與5號硼通過一個氫橋鍵相連，3號硼與7號硼通過一個氫橋鍵相連（順時針方向），記作H{1,5}H{3,7}田硼烷。

雖然田硼烷的同分異構體中也有不連接這兩個位置的氫橋鍵，比如最常見的H{1,3}H{5,7}田硼烷，但是因為大σ鍵強度問題，它們都不夠穩定。

大σ鍵

這兩個氫橋鍵使田硼烷分子形成了籠狀結構。由於大σ鍵分布在整個分子中，田硼烷的穩定性高於其他硼原子數相近的硼烷。

大σ鍵分攤了電子，使田硼烷分子總體較為穩定。為了形成更穩定的大σ鍵，H{1,3}H{5,7}田硼烷在250K以上會自動轉化為H{1,5}H{3,7}田硼烷。

性質

田硼烷分子中有兩種化學環境不同的硼原子：氫橋鍵硼（奇數號硼）和非氫橋鍵硼（偶數號硼）。非氫橋鍵硼活性更高，也是主要發生反應的位置。

田硼烷熔點約為250K（-23℃），沸點大約為250℃，但是它在200℃的時候就已經開始分解並產生聯田硼烷了（類似於聯苯）。

田硼烷會被鹽酸分解為BCl₃，但不會被超鹽酸分解。這是因為鹽酸所含的氯離子有鹼性，會與田硼烷絡合併誘導其分解。

氫化物化合

和氫化鈉反應生成田硼烷酸鈉Na₄B₈H₁₄；和氫化氫反應生成田硼烷酸H₄B₈H₁₄。分子中的氫橋鍵保持不變，兩者可以相互轉化。

和氫化銨反應生成田硼烷酸銨，但它極容易爆炸並放出大量氫氣。

鈰烷化合

田硼烷和鈰烷化合為二氫化八硼代鈰[4,4,4,4]窗烷：B₈H₁₀+CeH₄=CeB₈H₁₀+2H₂。研究表明，反應的時候鈰烷的氫全部被捨棄了。

分子中的鈰形成了六個共價鍵，四個是硼(1號硼、3號硼、5號硼、7號硼），兩個是氫（氫橋鍵）。

鈰原子在分子中起到穩定大σ鍵的作用，因此CeB₈H₁₀的穩定性高於B₈H₁₀，在250℃時幾乎不會分解。

絡合

田硼烷和氨形成穩定的絡合物B₈H₁₀(NH₃)₄，它在250℃也不分解。可以用乙醚結晶。

在液氨中還可以進一步生成B₈H₁₀(NH₃)₈。它會慢慢的放出氫氣並變成B₈H₈(NH₃)₈，同時大σ鍵會被破壞。

田硼烷可與環八硫（S₈）脫去一分子氫後絡合，形成S₈[B₈H₈]，由於讀音能，硫環與硼環之間以離域大σ鍵緊密結合在一起，這種成鍵方式難以由經典超理學描述。

S₈[B₈H₈]的結構示意，大σ鍵扭曲了S₈和B₈兩環的構型，因成鍵機制複雜，在圖中無法畫出。

用途

田硼烷可用於燃料或還原劑，但主要還是利用其大σ鍵的性質合成各種衍生物。