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乙硼烷

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乙硼烷

中文名称:
乙硼烷
CAS号:
19287-45-7
英文名称:
Diborane
MF:
B2H4
MW:
25.65
EINECS:
242-940-6
Mol File:
19287-45-7.mol

乙硼烷 性质

熔点 
-165°C
沸点 
-93°C
密度 
0.477
闪点 
-90°C
形态
colorless gas
气味 (Odor)
Repulsive odor detectable at 1.8 to 3.5 ppm
水溶解性 
Decomposes
Merck 
13,3039
暴露限值
TLV-TWA 0.11 mg/m3 (0.1 ppm) (ACGIH and OSHA); IDLH 40 ppm (NIOSH).
NIST化学物质信息
Diborane(6)(19287-45-7)
EPA化学物质信息
Diborane (19287-45-7)
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乙硼烷 用途与合成方法

概述

乙硼烷(分子式:B2H6)又称硼乙烷、二硼烷,为无机化合物,是目前能分离出的最简单的硼烷。在常温常压下为具有令人厌恶难闻窒息臭(维生素B味)的无色气体。易溶于二硫化碳、乙烷、戊烷、乙醚等。很不稳定,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。乙硼烷商品通常都用氮、氩、氦或氢气稀释。空气中能自燃,但是在室温干燥状态下一般不燃烧,但只要与潮湿空气接触,即使在低温也能发生爆炸性燃烧,发生绿色火焰,生成氧化硼和水,并放出大量热。与水作用,分解为硼酸和氢。乙硼烷的热分解可用来在金属和陶瓷表面涂敷硼层,有硬度高、抗氧化和耐腐蚀等特性。
乙硼烷在室温能缓慢分解成氢和高级硼烷。温度越高越不稳定,分解加速。分解产物也随温度高低而变化,到500℃时完全分解成氢和硼。

结构

乙硼烷分子具有D2h点群。两个硼原子各用两个 sp2 杂化轨道与两个氢原子的 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 杂化轨道和余下的一个 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[2]。因此乙硼烷分子不能自由旋转。

合成方法

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: 2BF3 + 6NaH → B2H6 + 6NaF 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
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%)
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
在乙醚或四氢呋喃溶液中的下列反应: 8BF3+6LiH→B2H6+6LiBF4 2BF3+6NaH→B2H6+6NaF 4BCl2+3LiAlH4—→2B2H6+3AlCl3+3LiCl
金属硼氢化物的分解。 2NaBH4+2HCl—→B2H6+2NaCl+2H2
硼酸或无水硼酸的还原。 2B(OH)3+3Al+3H2—→B2H6+2Al(OH)3

反应

遇水激烈分解成氢和硼酸:
B2H6+6H2O→2B(OH)3+6H2 与氯气发生爆炸性反应。除了与卤素反应外,也能与氟里昂化合物反应,而且都生成氢气:
B2H6+3Cl2—→2BCl3+3H2 2B2H6+3CCl4→4BCl3+3C+6H2 能与氨、甲醇、乙醛、乙醚及锂钾钠钙铝等金属猛烈反应:
3B2H6+6NH3—→ 3(B2H6·2NH3) 4CH3OH+B2H6—→ 2HB(OCH3)2+4H2 4CH3CHO+B2H6—→ 2HB(OC2H5)2 4CH3COCH3+B2H6 → 2HB(OC3H7)2 2Na+2B2H6—→NaBH4+NaB3H8 乙硼烷与氨在90 °C反应生成环硼氮烷:
3B2H6 + 6NH3 → 2B3N3H6 + 12H2 乙硼烷可与烯烃定量加成,产物是烷基硼:
3RCH=CH2 + 1/2 B2H6 → (RCH2CH2)3B

危害

对粘膜有较强的刺激作用,吸入后会很快侵袭至肺部并引起肺水肿和出血。长时间接触会损伤肝和肾。接触皮肤能引起严重的局部炎症并能导致皮炎。乙硼烷还能使嗅觉器官失灵。其毒性比光气和HCN还大。
急性中毒时一般出现胸部紧束感、咳嗽、呼吸困难、前胸痛、恶心、呕吐等症状。有时,这些症状在中毒后24小时才呈现出来。长期接触低浓度乙硼烷时,除了呼吸系统轻度刺激症状之外,还会出现头痛、丧失嗅觉、晕眩、嗜眠、神经官能症、惊厥、肌弛缓、震颤、痉挛、昏迷、脚部紧张感、寒冷等症状。
吸入的患者,应立即转移至通风良好的无污染区,安置休息并盖毛毯等保暖。如果呼吸微弱或停止,应马上进行输氧或人工呼吸,同时,速叫医生来诊治。
当眼睛或皮肤触伤时,立即用水冲洗患处,至少要冲洗15分钟。也可用3%氨水或1%~5% 三乙醇胺(三羟基代三乙胺)冲洗受伤的皮肤,然后进一步求医诊治。

废气处理方法

(1)用水或碱溶液吸收。
(2)在严格控制下燃烧。
(3)把燃烧产物B2O3用活性碳吸附或用水吸收。
(4)用专用吸附剂吸附。
(5)用惰性气体稀释后排放。

用途 

用作高纯度硼单晶及十硼氢的原料,也用作半导体工业的掺杂源

类别

有害气体

毒性分级

高毒

急性毒性

吸入- 大鼠 LC50: 40 PPM/ 4 小时; 吸入- 小鼠 LC50: 29 PPM/ 4 小时

爆炸物危险特性

受热、日晒钢瓶可爆; 泄漏放出剧毒烟雾; 与空气混合可爆

可燃性危险特性

明火可燃; 受热或遇碱产生易燃氢气

储运特性

库房通风低温干燥; 轻装轻卸

灭火剂

雾状水

职业标准

TWA 0.1 毫克/ 立方米;STEL 0.3 毫克/ 立方米

安全信息

危险品标志 
F+;T,T,F+,T+
危险类别码 
12-23/24/25-36/37/38-26
安全说明 
9-16-36/37/39-45-36/37-28
危险品运输编号 
UN 1911/1953
自燃温度
38 to 52 °C
DOT Classification
2.3, Hazard Zone A (Gas poisonous by inhalation)
HazardClass 
2.3
毒害物质数据
19287-45-7(Hazardous Substances Data)
毒性
LC50 inhal (rat) 50 ppm (4 h)
PEL (OSHA) 0.1 ppm
TLV-TWA (ACGIH) 0.1 ppm

MSDS

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