| Strukturformel | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||||||||||||
| Allgemeines | |||||||||||||||||||
| Name | Borazin | ||||||||||||||||||
| Andere Namen |
| ||||||||||||||||||
| Summenformel | B3H6N3 | ||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | klare, farblose Flüssigkeit mit einem aromatischen Geruch[1] | ||||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||
| Molare Masse | 80,53 g·mol−1 | ||||||||||||||||||
| Aggregatzustand | flüssig | ||||||||||||||||||
| Dichte | 0,83 g·cm−3[1] | ||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 55,0 °C[2] | ||||||||||||||||||
| Löslichkeit | Zersetzung in Wasser[1] | ||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| Thermodynamische Eigenschaften | |||||||||||||||||||
| ΔHf0 | −541,0 kJ/mol[4] | ||||||||||||||||||
| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten beiStandardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||||||||||||||
Borazin (Cyclotriborazan) ist eine cyclischeVerbindung ausBor,Stickstoff undWasserstoff mit derSummenformel B3H6N3. Borazin ist isoelektronisch zuBenzol, die Frage derAromatizität der Verbindung ist jedoch kritisch zu diskutieren. Nach einem Vorschlag vonNils Wiberg wird der Grundkörper dieser Verbindungen auch als „anorganisches Benzol“ bezeichnet. Daraus leitet sich auch die systematisch nicht zulässige BezeichnungBorazol ab.
Borazin wurde zuerst vonAlfred Stock am Anfang des 20. Jahrhunderts hergestellt. Er gewann es durch Erhitzen vonDiboran undAmmoniak.
Borazin lässt sich durch Erhitzen eines Gemisches ausDiboran undAmmoniak imMolverhältnis 1:2 auf 250–300 °C herstellen. Die Ausbeute dieserchemischen Reaktion liegt bei 50 %:
Alternativ sind alsEdukte auchLithiumborhydrid undAmmoniumchlorid verwendbar, was zu einer höheren Ausbeute führt:
Man kann statt Lithiumborhydrid auchNatriumborhydrid verwenden:
Eine weitere Borazinsynthese ist folgende zweistufige:[5]
Das synthetisierte Borazin wird anschließend per Destillation aufkonzentriert.
In Wasser zersetzt sich Borazin zuBorsäure, Ammoniak undWasserstoff. Borazin (Bildungsenthalpie ΔHf = −531 kJ/mol) ist thermisch sehr beständig.
Borazin istisoster zu Benzol. Das heißt, dieBindungen und Bindungsverhältnisse stimmen mit denen im Benzol überein oder ähneln sich sehr stark. DerC-C-Abstand im Benzol liegt bei 139,7 pm. DieBindungslänge zwischen Bor und Stickstoff beträgt im Borazin 143,6 pm. Damit liegt er erwartungsgemäß zwischen dem Wert für eine B-N-Einfachbindung (151 pm), wie man sie imBornitrid vorfindet, und dem für eine B=N-Doppelbindung (131 pm).
DerElektronegativitätsunterschied zwischen Bor (2,04 nachPauling-Skala) und Stickstoff (3,04) sowie derElektronenmangel am Bor-Atom und das freieElektronenpaar beim Stickstoff begünstigen die AusbildungMesomerer der Borazin-Struktur. Bor spielt hierbei die Rolle einerLewis-Säure, Stickstoff die einerLewis-Base.
Aufgrund der Verschiedenheit der Atome und damit derPolarität der B–N-Bindungen ist Borazin chemisch wesentlich reaktiver als Benzol. So reagiert Borazin leicht mit polaren Verbindungen wieChlorwasserstoff,Wasser undMethanol. Chlorwasserstoff reagiert in einerAdditionsreaktion mit Borazin. Mit Benzol würde diese Reaktion nicht stattfinden. Die Umsetzung mitBrom benötigt keinenKatalysator.
Als Kriterien der Aromatizität werden in der Regel geometrische (Bindungslängenausgleich), magnetische (magnetische Suszeptibilität und deren Anisotropie, Ringstromeffekte, NMR-Abschirmungen) und vor allem energetische Eigenschaften (aromatische Stabilisierungsenergie und damit verbundenes, ungewöhnliches chemisches Verhalten) herangezogen.[6] Grenzfälle sind dahingehend schwierig zu beurteilen, da die einzelnen Kriterien nicht immer positiv miteinander korrelieren und keine festen Grenzen für die Beurteilung aromatisch/nicht-aromatisch definiert sind. Üblicherweise wird daher die Frage der Aromatizität anhand von Vergleichsbeispielen diskutiert, wobei Benzol in vielen Fällen als unbestrittene Referenz dient.
Gegenüber Benzol ist Borazin durch eine ungleichmäßige π-Elektronenverteilung charakterisiert (Elektronegativitätsdifferenz Bor/Stickstoff, Anhäufung von Elektronendichte am Stickstoff). Während das freie Borazin sich noch durch planare Struktur mit ausgeglichenen Bindungslängen auszeichnet, sind Tricarbonyl-Chrom-Komplexe im Gegensatz zu den Benzol-Analoga nicht mehr planar (bevorzugte Koordination über die Stickstoffe im Borazin).[7] Auf B3LYP/6-31G* berechnete aromatische Stabilisierungsenergien (ASE),magnetic susceptibility exaltation (Λ)[8] und NICS-Werte (nucleus independent chemical shift)[9] von Borazin ergeben gegenüber Benzol deutlich verringerte Werte, nichtsdestotrotz ist gerade die ASE immer noch grob halb so groß wie im Falle der eindeutig aromatischen Referenz.[10]
| ASE | Λ | NICS | |
|---|---|---|---|
| Benzol | 175,4 kJ/mol | −16,7 | −11,5 |
| Borazin | 040,2 kJ/mol | 0−5,9 | 0−2.1 |
Genauere Untersuchungen der magnetischen Eigenschaften von Borazin belegen deren komplexe Topologie, wodurch die vereinfachte Diskussion anhand von Λ- und NICS-Werten an Aussagekraft verliert, und schreiben Borazin anhand der magnetischen Eigenschaften π-Aromatizität, jedoch keinen „globalen“ aromatischen Charakter zu.[11] Die cyclische Elektronendelokalisation wird von den Autoren als „nicht-effektiv“ beschrieben. Reaktionen in der Gasphase zeigen Ähnlichkeit mit dem für Benzol typischen Reaktionsmuster der elektrophilen Substitution.[12]
Die Diskussion über den aromatischen Charakter von Borazin scheint derzeit in Fachkreisen noch nicht abgeschlossen zu sein, in der Grundtendenz wird dem Borazin jedoch ein gewisser, wenn auch gegenüber Benzol deutlich reduzierter, aromatischer Charakter zugesprochen.
Borazin und seineDerivate sind von Interesse als potentielle Vorläuferprodukte auf dem Weg zuBornitrid-Keramiken.Gemischt Amino-nitro substituierte Borazine versprechen nach neueren Berechnungen deutlich höhereDetonationsgeschwindigkeit,Detonationsdruck und Gurney-Energie als herkömmlicheExplosivstoffe wie z. B.CL-20.[13]
