‍     阴离子B₃H₈^-是继BH₄^-与B₂H₇^-之后的第三个硼氢化合物最基本的单元，B₃H₈^-本身及其衍生物在多个领域都有广泛的应用。近一个世纪，B₃H₈^-的合成方法被不断的改进。近期，河南师范大学陈学年教授、美国布朗大学Lai-Sheng Wang 教授和复旦大学郭艳辉教授又报道了一种新的合成碱金属硼氢化物MB₃H₈（M = K, Rb, Cs）的方法。作者发现，在THF中利用纯碱金属（K, Rb, Cs）直接和THF•BH₃反应，能够成功的制取无溶剂化的MB₃H₈。在此方法中，没有使用到电子载体或用于分散碱金属的媒介，例如：萘、汞、硅胶、无机盐等。简单的合成方法允许作者大量且高产率的合成MB₃H₈（M = K, Rb, Cs），特别KB₃H₈的产率高达90%，并且测得了KB₃H₈的结构。

KB₃H₈的晶体结构

在论文中，作者结合实验与理论计算深入的研究了K与THF•BH₃的反应机理，并且实验与理论计算的结果高度吻合。首先K原子贡献一个电子给THF•BH₃，形成BH₃^-。之后BH₃^-从第二个K原子获得另一个电子生成BH₃^2-。在接下来的步骤中，BH₃^2-用它的孤对电子与THF•BH₃发生亲核取代反应生成B₂H₆^2-。然后，B₂H₆^2-利用其B-H键的成键电子对进攻第三分子的THF•BH₃，生成B₃H₉^2-([BH₃BH₂(m-H)BH₃]^2-)。在反应中生成的B₃H₉^2-转化为B₂H₅^-和BH₄^-。最后，阴离子B₂H₅^-与第四分子THF•BH₃上的BH₃反应形成B₃H₈^-。B₂H₆^2-利用其B-H键的成键电子对发生亲核取代反应，这与作者报道的合成Li/NaB₃H₈的机理中，BH₄^-和B₂H₇^-利用B-H键的成键电子对的亲核性与THF•BH₃反应生成B₂H₇^-和B₃H₁₀^-相似（J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 6718-6726）。但是，在合成Li/NaB₃H₈的机理中，由B₃H₁₀^-转化为B₂H₆和BH₄^-再转化成B₂H₅^-的活化能较高（31.1 kcal/mol），所以，反应必须在回流条件下进行。而在合成K/Rb/CsB₃H₈的机理中，由B₃H₉^2-转化为B₂H₅^-和BH₄^-的活化能较低（22.3 kcal/mol），所以，反应可以在常温下进行。另外，碱金属K、Rb和Cs的物理性质在决定反应能否发生和反应速率方面起到了重要的作用。

机理：K + THF•BH₃ → (2K⁺)B₃H₉^2-

机理：(2K⁺)B₃H₉^2- → KB₃H₈

这一最新研究成果发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。论文共同第一作者是河南师范大学化学化工学院2016级博士研究生陈西孟同学和化学化工学院青年教师麻娜娜博士，陈西孟同学主要完成实验部分工作，麻娜娜博士完成理论计算部分工作。通讯作者是化学化工学院陈学年教授、美国布朗大学Lai-Sheng Wang教授和复旦大学郭艳辉教授。

近年来，河南师范大学陈学年教授研究团队在硼烷化合物的合成与机理研究领域做了大量的研究工作，并取得了一些重要成果（Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 10.1002/anie.201809733；J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 6718-6726; J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 12406; Acc. Chem. Res., 2013, 46, 2666; J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 14172; J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 10658）。

该研究成果受到国家自然科学基金-河南联合基金重点项目、国家基金委面上基金、河南省硼化学与先进能源材料重点实验室基金、河南师范大学启动基金资助。

该论文作者为：Xi-Meng Chen, Nana Ma, Xin-Ran Liu, Changgeng Wei, Chongchao Cui, Bu-La Cao, Yanhui Guo, Qinfen Gu, Lai-Sheng Wang, Xuenian Chen