乙硼烷

乙硼烷一種是無機化合物，化學式為B₂H₆，是目前能分離出的最簡單的硼烷。乙硼烷在室溫下為無色氣體，可以與空氣形成爆炸性混合物，並且在潮濕空氣中自燃。有劇毒。

乙硼烷
IUPAC名 Diborane(6)
識別
CAS號	19287-45-7  Y
ChemSpider	17215804
SMILES	[BH2]1[H][BH2][H]1
InChI	1/B2H6/c1-3-2-4-1/h1-2H2
InChIKey	KLDBIFITUCWVCC-UHFFFAOYAF
EINECS	242-940-6
ChEBI	33590
RTECS	HQ9275000
性質
化學式	B2H6
摩爾質量	27.67 g·mol⁻¹
外觀	無色氣體
密度	1.18 g/L (15 °C,氣態)
熔點	−165.5 °C (108.15 K)
沸點	−92.5 °C (180.65 K)
溶解性（水）	反應
結構
配位幾何	四面體 （硼）
分子構型	見內文
偶極矩	0 D
危險性
NFPA 704	4 4 4
閃點	可燃氣體
自燃溫度	38 °C
相關物質
相關硼化合物	癸硼烷(14) 三氟化硼
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

乙硼烷具有較高的化學活性，容易與各種無機分子和有機分子起反應。這不僅是因為乙硼烷生成熱為正值（即所謂吸熱化合物），還由於硼對氟、氧、氮、磷等電負性強的元素有很大的親合力。

物理性質

乙硼烷為無色氣體，其蒸汽壓為(3.00×10⁴±133)Pa(-111.6℃)，相對密度為0.477(-122℃)及0.577(-183℃)。

結構

乙硼烷分子具有D_2h點群。兩個硼原子各用兩個 sp² 混成軌域與兩個氫原子的 1s 軌道重疊形成 B-H σ鍵的同時，每個硼原子又用第三個 sp² 混成軌域和餘下的一個 p 軌道組合成兩個軌道 Φ，分別位於平面上下。兩個軌道分別與兩個氫原子的 1s 軌道成兩個垂直於平面的三中心兩電子 BHB 鍵，正好用上餘下的4個價電子。因此乙硼烷分子不能自由旋轉。

合成

乙硼烷可通過以下方法合成：

• 用質子進行陽離子取代：

MnB + 3H⁺ → 1/2 B₂H₆ + Mn³⁺

• 用單質氫進行氫化：

BCl₃ + 3H₂ → 1/2 B₂H₆ + 3HCl

R₃B + 3H₂ → 1/2B₂H₆ + 3RH

• 用金屬氫化物和複合氫化物進行H⁻取代：

6 BF₃ + 8 NaH → B₂H₆ + 6 NaBF₄

4BCl₃ + 3LiAlH₄ → 2B₂H₆ + 3LiAlCl₄

3LiBH₄ + (C₂H₅)₂O.BF₃ −^{(C₂H₅)₂O}→ 2B₂H₆ + 3LiF + (C₂H₅)₂O（純度90-95%）

3NaBH₄ + 4BF₃ −^二甘醚→ 2B₂H₆ + 3NaBF₄

LiAlH₄ + BF₃ → B₂H₆ + LiF + AlF₃

這個反應在室溫即能進行。其機理分為兩步，具體如下：

(1)LiAlH₄ + BF₃ → LiBH₄ + AlF₃

(2)LiBH₄ + BF₃ → B₂H₆ + LiF

• 通過質子遷移或電解，從BH₄⁻離子中脫去H⁻：

KBH₄ + H⁺ −^無水酸→ 1/2 B₂H₆ + K⁺ + H₂

LiBH₄ −^電解→ Li + 1/2 B₂H₆ + 1/2 H₂

NaBH₄ + H₂PO₃F −^真空→ 1/2 B₂H₆ + NaHPO₃F + H₂（產率79%）

KBH₄ + H₃PO₄→ 1/2 B₂H₆ + H₂ + KH₂PO₄

• 高級硼烷熱解：

B₄H₁₀ −^△→ B₂H₆ + 高級硼烷和聚合物

B₄H₁₀ + B₅H₁₁ −^△→ 2B₂H₆ + B₅H₉

• 通過配位使高級硼烷降解：

B₄H₁₀ + 2(CH₃)₂O → (CH₃)₂O.BH₃ + (CH₃)₂O.B₃H₇

(CH₃)₂O.BH₃ → 1/2 B₂H₆ + (CH₃)₂O

• 用硼氫化鈉還原氯化亞汞：

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

反應

乙硼烷可進行的反應可大致分為以下幾種：

加合反應

乙硼烷是缺電子化合物，可以與許多配體形成單橋加合物，如C₅H₅N·B₂H₆等。這類加合物的通式為：

L → BH₂ … H … BH₂

取代反應

乙硼烷分子中的端梢氫原子，可被一些有機基團取代形成各種各樣的有機衍生物：

(6-n) B₂H₆ + 2n BR₃ ⇔ 6 B₂H_6-nR_n (n=1,2,3,4)

形成五、六取代物的同時往往伴隨橋鍵的斷裂而發生歧化反應。

鹵代乙硼烷（氟除外）可通過B₂H₆與BX₃的平衡反應製取，溴代物也可通過乙硼烷直接溴代獲得。 乙硼烷在低溫就可以和醇、醚、酮及酯類發生反應 ：

B₂H₆ + 4 CH₃OH → 2 HB(OCH₃)₂ + 4 H₂

B₂H₆ + 4 CH₃COH → 2 HB(OCH₂CH₃)₂

B₂H₆ + 4 CH₃COCH₃ → 2 HB[(OCH₂CH₃)₂]₂

B₂H₆ + 2 CH₃COOC₂H₅ → 2 HB(OC₂H₅)₂

加成反應

乙硼烷可與烯烴定量加成，產物是烷基硼：

3RCH=CH₂ + 1/2 B₂H₆ → (RCH₂CH₂)₃B

烷基硼在有機合成中具有重要用途。參見硼氫化反應等。

B₂H₆ + 6 C₆H₆ → 2 (C₆H₅)₃B + 6 H₂

乙硼烷可以和苯在100℃下反應。

B₂H₆ + BCl₃ ⇔ B₂H₅Cl

乙硼烷和溴、碘反應分別產生B₂H₅Br和B₂H₅I. B₂H₅Cl極不穩定。

乙硼烷也可以和一氧化碳反應：

B₂H₆ + 2 CO ⇔ 2 BH₃CO（羰基甲硼烷）

還原反應

乙硼烷是親電試劑，並且可將很多官能團還原，如將醛和酮還原為醇，腈還原成胺，肟還原成N-烷基羥胺，施夫鹼還原為仲胺等。

乙硼烷極易水解，與水反應生成硼酸和氫：

B₂H₆ + 6H₂O → 2H₃BO₃ + 6H₂

而相對分子質量較大的戊硼烷和癸硼烷只有加熱才能水解。

乙硼烷與氨在90 °C反應生成環硼氮烷：

3 B₂H₆ + 6 NH₃ → 2 B₃N₃H₆ + 12 H₂

氧化反應

極純的硼烷在乾燥空氣或氧氣中並不自燃，但如果有微量雜質存在，就立刻發生自燃現象。

B₂H₆ + 3 O₂ → B₂O₃ + 3 H₂O

此反應放熱很大，故硼烷可在火箭和導彈中用作高能噴射燃料。

二硼烷可以和鹵素反應。和氯氣的反應很劇烈。

B₂H₆ + 6 Cl₂ → 2 BCl₃ + 6 HCl

用途

乙硼烷被用於火箭推進劑，也被用於製取半導體用高純硼的原料。 還可與烯烴發生硼氫化反應制醇，這是制醇的重要方法。

儲存

乙硼烷可以儲存，但長期存放逐漸轉變為氫及高級硼烷。

參見

• 硼烷

擴展閱讀

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

外部連結

• 國際安全卡0432（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）