硼团簇及其材料化学研究进展(Ⅱ):硼碳团簇及化合物的相似性  

Recent progress on the investigations of boron clusters and boron-based materials(II):The analogy between boron and carbon chemistry

作　　者：马艳娜 李婉璐[2] 陈藤藤 陈学年 李隽[2,5] 王来生[6] Yan-Na Ma;Wan-Lu Li;Teng-Teng Chen;Xuenian Chen;Jun Li;Lai-Sheng Wang(College of Chemistry,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China;Theoretical Chemistry Center,Department of Chemistry and Engineering Research Center of Advanced Rare-Earth Materials of Ministry of Education,Tsinghua University,Beijing 100084,China;Department of Chemistry,The Hong Kong University of Science and Technology,Hong Kong 999077,China;School of Chemistry and Chemical Engineering,Henan Key Laboratory of Boron Chemistry and Advanced Materials,Henan Normal University,Xinxiang 453007,China;Fundamental Science Center of Rare Earths,Ganjiang Innovation Academy,Chinese Academy of Sciences,Ganzhou 341119,China.;Department of Chemistry,Brown University,Providence 02912,USA)

机构地区：[1]郑州大学化学学院,郑州450001 [2]清华大学化学系理论化学中心,稀土新材料教育部工程研究中心,北京100084 [3]香港科技大学化学系,中国香港999077 [4]河南师范大学化学化工学院,河南省硼化学与先进材料重点实验室,新乡453007 [5]中国科学院赣江创新研究院稀土基础科学中心,赣州341119 [6]美国布朗大学化学系,普罗维登斯02912

出　　处：《中国科学：化学》2024年第12期2438-2451,共14页SCIENTIA SINICA Chimica

基　　金：国家自然科学基金(编号:22171246,U23A2078,22271256,22033005,22388102);US NSF(CHE-2403841)资助项目。

摘　　要：硼是元素周期表的第五号元素,位于碳的左邻位,二者之间有很多相似之处.然而,与丰富的碳化学的研究工作相比,硼化学的研究相对薄弱.碳原子的价电子构型为2s^(2)2p^(2),价电子数目与价轨道数相等.但硼原子的价电子构型为2s^(2)2p^(1),价电子数少于价轨道数,属于缺电子原子.硼原子的缺电子特性使其不仅可以形成普通的两中心化学键,还可以通过多中心键的方式共享电子以平衡体系的电子分布.不同形式多中心键的存在使得含硼化合物大多具有独特的几何结构和电子离域的成键特点.本文主要围绕硼、碳元素的成键特点,尤其是硼与碳化合物结构和成键的相似性,对硼、碳组成的5类化合物(硼、碳单质的同素异形体及团簇、硼和芳烃反夹心化合物、硼烷和有机烷烃、BN和CC等电子体、硼氧化合物和碳氧化合物)进行比较.通过对比,找出二者之间的相似性和差异,进而借助丰富的碳化学知识来拓展含硼化合物的种类及其在材料化学方面的应用.There are many similarities between the fifth element,boron,and its neighbor,carbon.While carbon chemistry forms the foundation for organic chemistry and has been extensively studied,much less attention has been paid to boron chemistry.Boron is electron-deficient,which results in diverse bonding patterns and interesting structures for boron compounds.In this review,we discuss the similarities and differences between boron and carbon and their compounds in five aspects:B/C allotropes and their clusters,boron and aromatic inverse-sandwich compounds,boranes and hydrocarbons,BN and CC isoelectronic species,boron oxides and carbon oxides.

关 键 词：硼元素 碳元素 缺电子 多中心化学键 团簇 

分 类 号：O641[理学—物理化学]