乙硼烷

乙硼烷一種是无机化合物,化学式为B2H6,是目前能分离出的最简单的硼烷。乙硼烷在室温下为无色劇毒气体,聞起來帶有燒焦巧克力味和令人作嘔的甜味,可以与空气形成爆炸性混合物,并且在潮湿空气中自燃。

乙硼烷具有较高的化学活性,容易与各种无机分子和有机分子起反应。这不仅是因为乙硼烷生成热为正值(即所谓吸热化合物),还由于硼对氟、氧、氮、磷等电负性强的元素有很大的亲合力。

物理性质
乙硼烷为无色气体,其蒸汽压为(3.00×104±133)Pa(-111.6℃),相对密度为0.477(-122℃)及0.577(-183℃)。

结构
乙硼烷分子具有D2h点群。两个硼原子各用两个 sp2 混成軌域与两个氢原子的 1s 轨道重叠形成 B-H σ键的同时,每个硼原子又用第三个 sp2 混成軌域和余下的一个 p 轨道组合成两个轨道 Φ,分别位于平面上下。两个轨道分别与两个氢原子的 1s 轨道成两个垂直于平面的三中心两电子 BHB 键,正好用上余下的4个价电子。因此乙硼烷分子不能自由旋转。

合成
乙硼烷可通过以下方法合成:

  • 用质子进行阳离子取代:

:MnB + 3H+ → 1/2 B2H6 + Mn3+

  • 用单质氢进行氢化:

:BCl3 + 3H2 → 1/2 B2H6 + 3HCl
:R3B + 3H2 → 1/2B2H6 + 3RH

  • 用金属氢化物和复合氢化物进行H−取代:

:6 BF3 + 8 NaH → B2H6 + 6 NaBF4
:4BCl3 + 3LiAlH4 → 2B2H6 + 3LiAlCl4
:3LiBH4 + (C2H5)2O.BF3 −(C2H5)2O→ 2B2H6 + 3LiF + (C2H5)2O(纯度90-95%)
:3NaBH4 + 4BF3 −二甘醚→ 2B2H6 + 3NaBF4
: LiAlH4 + BF3 → B2H6 + LiF + AlF3
:: 这个反应在室温即能进行。其机理分为两步,具体如下:
::(1)LiAlH4 + BF3 → LiBH4 + AlF3

::(2)LiBH4 + BF3 → B2H6 + LiF

  • 通过质子迁移或电解,从BH4−离子中脱去H−:

:KBH4 + H+ −无水酸→ 1/2 B2H6 + K+ + H2
:LiBH4 −电解→ Li + 1/2 B2H6 + 1/2 H2
:NaBH4 + H2PO3F −真空→ 1/2 B2H6 + NaHPO3F + H2(产率79%)
:KBH4 + H3PO4→ 1/2 B2H6 + H2 + KH2PO4

  • 高级硼烷热解:

:B4H10 −△→ B2H6 + 高级硼烷和聚合物
:B4H10 + B5H11 −△→ 2B2H6 + B5H9

  • 通过配位使高级硼烷降解:

:B4H10 + 2(CH3)2O → (CH3)2O.BH3 + (CH3)2O.B3H7
:(CH3)2O.BH3 → 1/2 B2H6 + (CH3)2O

  • 用硼氢化钠还原氯化亚汞:

:2NaBH4 + Hg2Cl2 −二甘醚→ B2H6 + H2 + 2NaCl + 2Hg

反应
乙硼烷可进行的反应可大致分为以下几种
:B2H6 + 3 O2 → B2O3 + 3 H2O
此反应放热很大,故硼烷可在火箭和导弹中用作高能喷射燃料。

二硼烷可以和卤素反应。和氯气的反应很剧烈。
:B2H6 + 6 Cl2 → 2 BCl3 + 6 HCl

用途
乙硼烷被用于火箭推进剂,也被用于制取半导体用高纯硼的原料。
还可与烯烃发生硼氢化反应制醇,这是制醇的重要方法。

储存
乙硼烷可以储存,但长期存放逐渐转变为氢及高级硼烷。

参见

  • 硼烷

参考资料
扩展阅读

  • H. C. Brown "Organic Synthesis via Boranes" John Wiley, New York, 1975. ISBN 0-471-11280-1.

外部链接

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