複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

丁硼烷

鎖定
丁硼烷一般指丁硼烷(10),是一種無機化合物,分子式是B4H10。由於其水解較乙硼烷慢的多,因此它是當年Stock等人用金屬硼化物水解法研究硼氫化合物時,第一個分離並得到確定化學式的硼烷。
中文名
丁硼烷
外文名
tetraborane
arachno-tetraborane(10)
arachno-B4H10
別    名
硼烷
丁硼烷(10)
化學式
B4H10
分子量
53.32
CAS登錄號
18283-93-7
熔    點
-120.8 ℃
沸    點
18 ℃
水溶性
緩慢分解
密    度
2.3 kg/m³
外    觀
無色氣體
偶極矩
0.56±0.01D(苯中)
生成熱
57.7 kJ/mol

丁硼烷結構與物理性質

丁硼烷結構 丁硼烷結構
丁硼烷(10)的分子結構和內部的電荷分佈如圖所示.在這個結構中B2和B4兩個硼原子各與兩個端梢氫原子構成一個BH基(BHH的鍵角為122°);這兩個硼原子又分別通過兩個BHB氫橋鍵與B1和B3兩個硼原子相連結。B1和B3兩者直接以B-B單鍵結合;它們還分別與一個氫原子形成B-H鍵,B-B鍵和B-H鍵之間互成118°角。B2和B4之間的距離是1.84埃,角B4B1B2為98°;B1B2B3平面和B1B3B4平面間的二面角約為121°。
性質 性質
丁硼烷又稱四硼烷,為蛛網型硼烷,符合通式BnHn+6。無色的液體或氣體。具難聞氣味。熔點-120℃。沸點18℃(101kPa)。易溶於苯和二硫化碳。在室温下會分解為乙硼烷和高級硼烷。熱穩定性差致使難以精確測定其物理性質。現有一些較為可靠的數據匯列在表中供參考。

丁硼烷製備

早先都是用酸分解金屬硼化物來製備的,後來大多是通過熱解B2H6來製備:
2B2H6 = B4H10 + H2
在大量氫氣存在下,使戊硼烷(11)在100℃時進行10分鐘熱降解反應,也可製取B4H10
2B5H11 + 2H2 =可逆= B2H6 + 2B4H10
將B5H11在0-25℃和1999.8-2666.4Pa下進行1分鐘受控的氣相水解反應,可以定量地生成B4H10
B5H11 + 3H2O = B4H10 + B(OH)3 + 2H2
通過碘代乙硼烷與金屬鈉的反應,也能製備B4H10
2B2H5I + 2Na = 2NaI + B4H10
另外,利用多磷酸與N(CH3)4B3H8或NH(C2H5)3B9H14(這兩種化合物可分別由B2H6和B10H14來製取)作用,也能製備少量的丁硼烷。

丁硼烷化學性質

純品在空氣中不自燃。燃燒時部分氧化的產物是乙硼烷、氫和聚偏硼酸。適度熱解產生如B5H9、B5H11、B6H12、B8H18、B9H15和B10H14等較高級硼烷,可以用作合成較高級硼烷的原料。能水解(但沒有B2H6容易)和醇解,最終產物是硼酸和乙氧基硼。在碘的存在下甲醇解是定量且完全的。與氨反應不對稱裂解生成二氨合物(NH3)2BH2+B3H8-。在醚中與氫化鈉、硼氫化鉀、四甲氧基硼酸鉀、甲胺或氫氧化鉀作用,也發生不對稱裂解。與叔胺的裂解反應跟與氨的反應不同,生成的不是BH2+的加合物和B3H8-,而是BH3和B3H7的加合物。例如:
2(CH3)3N + B4H10 = (CH3)3N·BH3 +(CH3)3N·B3H7
2C6H5N + B4H10 = C6H5N·BH3 +C6H5N·B3H7
與二甲基汞等甲基化試劑反應生成取代產物2-CH3-B4H9。在-15℃下與溴反應12-18小時,可生成2-BrB4H9(熔點-37℃);在AlCI3存在下,與 HCl反應將緩慢地生成BCl3。與乙炔在室温下作用可生成巢式-碳硼烷2,3,6-C3B3H7的一甲基和二甲基衍生物;在100℃急驟反應,會生成一系列從C2B3H5至C2B8H10的閉式-碳硼烷的衍生物。

丁硼烷安全措施

由於該物質容易氧化,所以必須在真空或者惰性氛圍下保存。當其遇到空氣,氧氣,硝酸等氧化劑時會發生燃燒。與其他硼烷一樣,丁硼烷是有毒的且對生物有害,應避免人體直接吸入以及將其排放到環境中。