Суперэлектрофильный анион

На картинке синим цветом показано распределение энергий орбиталей суперэлектрофильного аниона [B₁₂Cl₁₁]^– (атомы бора показаны розовым, хлора — зеленым), которое объясняет его способность связывать криптон — свойство, совершенно нетипичное для анионов.

На первый взгляд, словосочетание «суперэлектрофильный анион» содержит внутреннее противоречие: анионы — это частицы с отрицательным зарядом, а электрофильными называют частицы, испытывающие недостаток электронной плотности. Однако химики из США и Германии смогли получить борсодержащий кластер, который одновременно является анионом и испытывает недостаток электронов.

Обычно для анионов свойственно совсем другое поведение: они выступают как нуклеофилы, отдающие избыток своих электронов электрофилам. Тем не менее анион [B₁₂Cl₁₁]^–, несмотря на отрицательный заряд, проявляет электрофильные свойства и способен связывать такие инертные газы, как ксенон и криптон. По мнению химиков, такое свойство присуще только частицам с положительным зарядом (катионам), причем далеко не любым, а тем, которые испытывают особенную нехватку электронов и относятся к суперэлектрофилам.

В результате изучения строения [B₁₂Cl₁₁]^– с помощью масс-спектрометрии, инфракрасной спектроскопии, а также компьютерного моделирования его структуры удалось выяснить, что этот анион хорошо связывается с неполярными нуклеофилами (инертными газами), но инертен по отношению к полярным нуклеофильным агентам — например, к воде. Новое соединение реагирует как суперэлектрофильный катион за счет испытывающих недостаток электронов атомов бора, с которыми и связываются криптон и ксенон. Анион [B₁₂Cl₁₁]^– — первый пример неорганической борсодержащей анионной частицы, способной связаться с инертным газом. Это его свойство планируется использовать для разделения и концентрирования инертных газов.

Рисунок из статьи: M. Rohdenburg et al., 2017. Superelectrophilic behavior of an anion demonstrated by the spontaneous binding of noble gases to [B₁₂Cl₁₁]^–.

Аркадий Курамшин