日本大百科全書(ニッポニカ) 「ボラン」の意味・わかりやすい解説
ボラン
ぼらん
borane
水素化ホウ素の最小単位BH3およびそのアルキルあるいはアリール誘導体(トリメチルボランB(CH3)3など)をいう。また各種水素化ホウ素BmHnの総称としてボラン類を単にボランということもある。ボラン類の名称はBmHnのmとnをとってmボラン(n)のようによぶ。たとえばB2H6はジボラン(6)である(データノート参照)。
1912年、ドイツのストックAlfred Stock(1876―1946)らの研究により、ホウ化マグネシウムMgB2に酸を反応させると各種のボランが得られることがわかり、それ以降各種の水素化ホウ素がつくられ、またさらにそれらから生ずる陰イオンの塩あるいはBHをCHに置換したカルバボランや複雑な各種ボラン誘導体がつくられ、膨大な研究分野が広がっている。
ボラン類にみられる特徴は、その特異的な結合方式であって、通常の2原子間での2電子による単結合のB-Hのほかに、三つの原子間を2電子によって結び付けるいわゆる三中心二電子結合が存在することである(これによって生ずる化合物を電子不足化合物といっている)。次のような結合がみられる。
たとえば、ジボラン(6)では のように同一平面上にH2B-BH2が存在し、それに垂直な面内に二つのHが位置して二つのBをB-H-Bの三中心二電子結合でつないでいる。
このような特異な結合方式のため、mの値が大きくなった中性分子あるいはイオンの構造には特異的なものがみられる。たとえばcloso(クロソ。閉じたという意)型とよぶものにはBmHn2-(m=nで、m=6、7、8、9、10、11、12などがある)があり、それぞれm個の頂点を有する閉多面体をつくっている。たとえばB12H122-では のような骨格の二十面体が存在する(各BはBHでありHは省略してある)。
またcloso型の一つの頂点を欠いたものはnido(ニド。鳥の巣のようなものの意)型とよばれ、B5H9、B6H10、B8H12、B10H14、B11H132-などがそうである。また二つの頂点を欠いたものはarachno(アラクノ。くもの巣のようなものの意)型、それ以上をhypho(ハイフォ。網のようなものの意)型、単位が二つつながったものをconjuncto(コンジャンクト。つながるの意)型といっている。arachno型にはB4H10、B5H11、B9H15、B10H142-などがある( )。
[中原勝儼]
ジボラン(6)
B2H6。古くはホウ化マグネシウムMgB2に酸を反応させて得ていたが、現在ではテトラヒドロホウ酸ナトリウムNaBH4にフルオロリン酸H2PO3Fを反応させるか、塩化水銀(Ⅰ)Hg2Cl2をジグライム中で反応させて得ている。
2NaBH4+Hg2Cl2
―→B2H6+H2+2NaCl+2Hg
無色で芳香に近い特異臭のある気体。40~50℃で着火し、空気中では自然に発火しやすい。有機溶媒に溶ける。光照射で各種のボラン類を生成する。水では分解して水素を発生し、ホウ酸を生成する。半導体製造、ロケット燃料などに用いられる。毒性が強い。
[中原勝儼]
テトラボラン(10)
B4H10。ジボランの熱分解によって得られる無色の液体ないし気体。比重0.56(-35℃)、0.70(結晶)。不快臭がある。ベンゼン、二硫化炭素に溶ける。水ではゆっくりと分解してホウ酸を生成する。構造は のようである。
[中原勝儼]
ペンタボラン
ペンタボラン(9) B5H9とペンタボラン(11) B5H11が普通に知られている。B5H9はB2H6と水素を熱して得られる無色の液体。
のようなnido型の構造である。B5H11はB2H6とB4H10とを反応させて得られる無色の液体。 のようなarachno型である。[中原勝儼]
デカボラン(14)
B10H14。ジボランの熱分解によって得られる無色の結晶。nido型で
のような構造。比重0.92(99℃)。有機溶媒に溶ける。ボランはいずれも有毒。燃焼熱が大きいのでロケット燃料などへの応用が考えられている。有機合成試薬として利用される。
[中原勝儼]
ジボランの構造〔図A〕
クロソ型ボランの構造〔図B〕
ニド型とアラクノ型ボランの構造〔図C〕
テトラボランの構造〔図D〕
ペンタボラン(9)の構造〔図E〕
ペンタボラン(11)の構造〔図F〕
デカボランの構造〔図G〕
ボラン(データノート)
ぼらんでーたのーと
ジボラン(6)
化学式 B2H6
融点(℃) -164.85
沸点(℃) -92.39
テトラボラン(10)
化学式 B4H10
融点(℃) -120.0
沸点(℃) 18
ペンタボラン(9)
化学式 B5H9
融点(℃) -46.8
沸点(℃) 60
ペンタボラン(11)
化学式 B5H11
融点(℃) -122
沸点(℃) 65
ヘキサボラン(10)
化学式 B6H10
融点(℃) -62.3
沸点(℃) 108
ヘキサボラン(12)
化学式 B6H12
融点(℃) -82.3
沸点(℃) 80~90
デカボラン(14)
化学式 B10H14
融点(℃) 99.5
沸点(℃) 213
テトラデカボラン(18)
化学式 B14H18
テトラデカボラン(20)
化学式 B14H20
イコサボラン(16)
化学式 B20H16
融点(℃) 196~199