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乙硼烷（化学式为B2H6的无机化合物）

742次浏览 | 更新时间：2023-07-07

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乙硼烷是一种无机化合物，化学式为B2H6，是目前能分离出的最简单的硼烷。它室温下为无色气体，可以与空气形成爆炸性混合物，并且在潮湿空气中自燃。乙硼烷用于制取纯硼或合成其他硼烷和含硼与氮、磷、砷键等地化合物的原料，常作有机反应还原剂、燃料添加剂和p型半导体材料的掺杂剂。

乙硼烷

化学式为B2H6的无机化合物

乙硼烷是化学式为B2H6的无机化合物，是目前能分离出的最简单的硼烷。乙硼烷在室温为无色气体，可以与空气形成爆炸性混合物，并且在潮湿空气中自燃。用于制取纯硼或合成其他硼烷和含硼与氮、磷、砷键等地化合物的原料。常作有机反应还原剂、燃料添加剂和p型半导体材料的掺杂剂。

基本信息

中文名	乙硼烷
外文名	diborane boroethane
沸点	-92.6 ℃
化学式	B2H6
分子量	27.67

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理化常数

国标编号： 21049

蒸汽压： 29.86kPa/-112℃

稳定性：稳定

危险标记： 4(易燃气体)

化学性质：缺电子体，有强亲电性，可以与乙烯反应制乙醇，产物为反马氏产物。

乙硼烷离解

结构：B以sp3杂化轨道与H形成4个sigma键，并形成2个三中心二电子键(3c-2e)。

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-Hσ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。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+→1/2B2H6+Mn3+

用单质氢进行氢化：BCl3+3H2→1/2B2H6+3HClR3B+3H2→1/2B2H6+3RH

用金属氢化物和复合氢化物进行H-取代：2BF3+6NaH→B2H6+6NaF4BCl3+3LiAlH4→2B2H6+3LiAlCl43LiBH4+(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→1/2B2H6+K++H2LiBH4-电解→Li+1/2B2H6+1/2H2NaBH4+H2PO3F-真空→1/2B2H6+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→1/2B2H6+(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+6LiBF42BF3+6NaH→B2H6+6NaF4BCl2+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

该产品可由硼氢化钠与H2SO4反应生成，再经纯化、液化制得。
2.用四氢硼酸钾及磷酸制备。乙硼烷的制备装置如图XIII-2，在一个500mL的双口烧瓶中，放入一个高效磁性搅拌棒，一个口安装肘形管加料，另一个口连接与真空系统连接的四个串联的U形管捕集器,用以从中取出反应生成物。为了观察反应期间的气体压力，最好安装水银压力计。将30mL磷酸(85%)放入容器内，1.6g(0.0297mol)新制备的不含碳酸根离子的KBH4放进加料管中。然后，将反应容器抽真空排气30min后，将最靠近反应容器的捕集器冷却到-78℃(用干冰丙酮冷却)，其余三个捕集器冷却到-196℃(液氮冷却)。仔细地旋转加料管并轻轻敲叩，使粉末状KBH4撒落在激烈搅动着的磷酸液面上，这时开始生成乙硼烷，为使泡沫少、产量高，必须十分缓慢地加入KBH4(将全部KBH4加完，需用1.5h)，反应系统内的压力最好不要超过667Pa(5mmHg)，泡沫层厚度不超过2.5cm。KBH4加完后，再继续排气15～30min，使乙硼烷完全排出。在-78℃的捕集器中冷凝下来的主要是水，也还有痕量乙硼烷存在，可弃掉。对-196℃的捕集器中冷凝的乙硼烷，可通过在-1116℃的捕集器(二硫化碳浆冷却)蒸发，在-196℃捕集器中冷凝收集进行提纯。用这个反应可以制得6～7mmol的乙硼烷。可将这个反应的规模放大，但不得超过3倍。
注意！制备和使用硼烷，有机硼化物或其溶液应特别注意安全。应在通风橱内并在氮气或氢气中中进行操作。仪器要干燥，溶剂和试剂不能含水。尾气排放前，应先通过能与硼烷反应的物质(丙酮等)以除去可能逸出的硼烷气体。需用较大量的二硼烷，并将其直接通入反应混合物中时，可用此制备法。两个三颈烧瓶分别作二硼烷发生瓶和接收瓶(下一步反应的反应瓶)，都放入电磁搅拌棒。发生瓶中加入1.9摩尔三氟化硼乙醚配合物，中颈安装盛有950毫升浓度为1摩尔的氢化硼钠在二甘醇二甲醚的溶液的恒压漏斗，漏斗顶接上带有汞计泡器的氮气导入管，侧颈用聚四氟乙烯管与洗气瓶连接。洗气瓶盛氢化硼钠的二甘醇二甲醚溶液以除去三氟化硼蒸气。洗气瓶与盛有500毫升四氢映喃〔无水无过氧化物)的接收瓶的导入管连接。管端熔合有砂芯片，使气体分散，易于吸收。接收瓶一颈用橡皮帽盖紧(可以用注射针筒取样)，中颈装回流冷凝器，顶端通到另一汞计泡器，汞上加一层丙酮，以除去可能逸出的二硼烷。将接收瓶置冰浴中，通入氮气冲洗，慢慢滴加氢化硼钠溶液到三氟化硼溶液中，生成的二硼烷被四氢映喃吸收。氢化硼钠加完后，维持约1小时以使吸收完全。若接收瓶中事先加入待反应的底物，则可直接进行下一步反应。经分析，所得二硼烷四氢映喃溶液的浓度约为1摩尔/升。该溶液在0℃和氮气下可保存几星期。
注意了本法不适合于在大气压下在流动系统中制备。必须在真空管路中或在无氧反应体系中进行操作。需用小量二硼烷时可采用此制备法。在500毫升二颈烧瓶中加入30毫升85%磷酸和电磁搅拌棒。必须通过磨口活塞与真空管路连接，使挥发性的反应产物经四个串连的U形捕集器加以分离，考塞内塞有一团玻璃毛以防止痕量的非挥发物质被夹带到真空管路中。另一颈与盛有1.6克〔0.0297摩尔)新开瓶并不含碳酸盐的氢化硼钾的加料侧管连接。将反应器抽空0.5小时后，将紧邻反应器的一只捕集器冷冻到-78℃(干冰一丙酮)，J仁余三只捕集器则冷冻到一196℃(液氮)。小心地转动并轻敲加料侧管慢慢将粉末状氢化硼钾加入迅速搅拌着的磷酸上面，立即放出气体并产生泡沫。为了提高产率，减少起泡现象，应小心避免突然加入大量的氢化硼钾。慢慢地在1-1.5小时内将氢化硼钾加完，使反应系统内的压力不超过5毫米，泡沫层厚度不超过2.5毫米，乖续抽空15-30分钟后可拆卸反应系统。在一78℃捕集器中凝集物主要是水和痕量的二硼烷，可以废弃。凝集在一196℃捕集器中的二硼烷，可以通过另一个一116℃的捕集器(二硫化碳冻膏)进入一个一196℃的捕集器而进行提纯。凝集在一111.6℃捕集器中的痕量物质可以弃去，总计可获得6~7毫摩尔的二硼烷。二硼烷长期存放后，可用下法除去其中所含分解产物;将二硼烷冷冻至一196℃，抽空，然后蒸馏，使二硼烷通过一130℃捕巢器(正戊烷冻膏)而进入一个一196℃捕集器。

危害

健康危害

健康危害：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。

毒性与环境

亚急性和慢性毒性：狗及大鼠长期暴露于1.1～2.2mg/m3浓度下无死亡；在5.6mg/m3浓度下，每天吸入6小时，动物不久开始发生死亡。

危险特性：极易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。在室温下遇潮湿空气能自燃。与氟、氯、溴等卤素会剧烈反应。并能与氟氯烷灭火剂猛烈反应。与水或水蒸气反应会释出易燃的氢气，并且会腐蚀橡胶和某些塑料。

燃烧(分解)产物：氧化硼。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。

稳定性

1.在室温干燥状态下一般不燃烧，与潮湿空气接触，即使在低温也能发生爆炸性燃烧，产生绿色火焰。在室温下也能分解，分解产物随温度高低而变化，到500℃时完全分解成氢和硼。能与氨、甲醇、乙醛、乙醚及锂、钠、钾、钙、铝等金属激烈反应。

2.遇水分解变成氢及硼酸。蒸气压(3.00×104±133)Pa(-111.6℃)。红外光谱带3670(w)、2625(s)、2558(s)、2353(w)、1853(m)、1602(vs)、1197(s)、1178(s)、1154(s)。可以储存，但长期存放时就转变为氢及高级硼烷。

3.稳定性：稳定

4.禁配物：强氧化剂、碱、氟、氯、溴等卤素、水、四氯化碳

5.避免接触的条件：潮湿空气

6.聚合危害：不聚合

应急处理

泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即进行隔离，小泄漏时隔离300米，大泄漏时隔离450米，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。从上风处进入现场。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。

急救措施

吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。

灭火方法：切断气源。若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：二氧化碳。禁用水柱和泡沫。

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。

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

TWA0.1毫克/立方米;STEL0.3毫克/立方米

1.气体钢瓶要存放在通风良好的室外或强制通风的室内，远离火源，并且使其温度始终保持在20℃以下。不可与卤素、氧化剂、氧及水接近。乙硼烷一旦燃烧，一般很难扑灭，最有效的处理方法是及时阻止硼烷泄露，并防止火灾向周围蔓延。

2.储存注意事项[20] 储存于阴凉、通风良好的专用库房内，实行“双人收发、双人保管”制度。远离火种、热源。库温不超过25℃，相对湿度不超过75%。应与氧化剂、碱类、卤素、食用化学品分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。

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

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。

2.乙硼烷是半导体制造中用作硅材料的p型掺杂源，在半导体工业中得到广泛应用，用于半导体生产，硅和锗的外延生长、钝化、扩散和离子注入。随着大规模集成电路集成度的提高，对B2H6纯度的要求也越来越高。还可用作火箭和导弹的高能燃料。

3.可用作火箭和导弹的高能燃料，也可用于半导体生产，硅和锗的外延生长、钝化、扩散和离子注入。用于制药、金属焊接和有机合成等领域。

4.用作聚合催化剂、火箭和导弹的高能燃料，也用于有机合成。

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