丁硼烷

丁硼烷一般指丁硼烷(10)，是一种无机化合物，分子式是B4H10。由于其水解较乙硼烷慢的多，因此它是当年Stock等人用金属硼化物水解法研究硼氢化合物时，第一个分离并得到确定化学式的硼烷。

基本信息

中文名称

丁硼烷

外文名称

tetraborane

arachno-tetraborane(10)

arachno-B4H10

别名

四硼烷、丁硼烷(10)

化学式

B4H10

分子量

53.32

CAS登录号

18283-93-7

熔点

-120.8 ℃

沸点

18 ℃

水溶性

缓慢分解

密度

2.3 kg/m³

外观

无色气体

偶极矩

0.56±0.01D(苯中)

生成热

57.7 kJ/mol

结构与物理性质

丁硼烷(10)的分子结构和内部的电荷分布如图所示.在这个结构中B2和B4两个硼原子各与两个端梢氢原子构成一个BH基(BHH的键角为122°);这两个硼原子又分别通过两个BHB氢桥键与B1和B3两个硼原子相连结。B1和B3两者直接以B-B单键结合;它们还分别与一个氢原子形成B-H键，B-B键和B-H键之间互成118°角。B2和B4之间的距离是1.84埃，角B4B1B2为98°;B1B2B3平面和B1B3B4平面间的二面角约为121°。

丁硼烷又称四硼烷，为蛛网型硼烷，符合通式BnHn+6。无色的液体或气体。具难闻气味。熔点-120℃。沸点18℃(101kPa)。易溶于苯和二硫化碳。在室温下会分解为乙硼烷和高级硼烷。热稳定性差致使难以精确测定其物理性质。现有一些较为可靠的数据汇列在表中供参考。

制备

早先都是用酸分解金属硼化物来制备的，后来大多是通过热解B2H6来制备:

2B2H6 = B4H10 + H2

在大量氢气存在下，使戊硼烷(11)在100℃时进行10分钟热降解反应，也可制取B4H10:

2B5H11 + 2H2 =可逆= B2H6 + 2B4H10

将B5H11在0-25℃和1999.8-2666.4Pa下进行1分钟受控的气相水解反应，可以定量地生成B4H10:

B5H11 + 3H2O = B4H10 + B(OH)3 + 2H2

通过碘代乙硼烷与金属钠的反应,也能制备B4H10:

2B2H5I + 2Na = 2NaI + B4H10

另外，利用多磷酸与N(CH3)4B3H8或NH(C2H5)3B9H14(这两种化合物可分别由B2H6和B10H14来制取)作用，也能制备少量的丁硼烷。

化学性质

纯品在空气中不自燃。燃烧时部分氧化的产物是乙硼烷、氢和聚偏硼酸。适度热解产生如B5H9、B5H11、B6H12、B8H18、B9H15和B10H14等较高级硼烷，可以用作合成较高级硼烷的原料。能水解(但没有B2H6容易)和醇解，最终产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。与氨反应不对称裂解生成二氨合物(NH3)2BH2B3H8。在醚中与氢化钠、硼氢化钾、四甲氧基硼酸钾、甲胺或氢氧化钾作用，也发生不对称裂解。与叔胺的裂解反应跟与氨的反应不同，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

与二甲基汞等甲基化试剂反应生成取代产物2-CH3-B4H9。在-15℃下与溴反应12-18小时,可生成2-BrB4H9(熔点-37℃);在AlCI3存在下，与 HCl反应将缓慢地生成BCl3。与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℃急骤反应，会生成一系列从C2B3H5至C2B8H10的闭式-碳硼烷的衍生物。

安全措施

由于该物质容易氧化，所以必须在真空或者惰性氛围下保存。当其遇到空气，氧气，硝酸等氧化剂时会发生燃烧。与其他硼烷一样，丁硼烷是有毒的且对生物有害，应避免人体直接吸入以及将其排放到环境中。