トリメチルボラン

トリルメチルボラン：性質、合成、反応、用途

トリメチルボラン (Trimethylborane, B(CH3)3, Me3B) は、常温で気体であり、自然発火性と毒性を併せ持つ有機ホウ素化合物です。その特異な性質から、様々な化学反応や用途に用いられています。

物理的性質

トリメチルボランは無色で、融点は-161.5℃、沸点は-20.2℃と低温です。気体、液体いずれの状態でも無色透明です。赤外吸収スペクトルでは、1330 cm⁻¹に最も強い吸収ピークを示し、3010 cm⁻¹と1185 cm⁻¹にも吸収ピークが見られます。蒸気圧は温度に依存し、その関係は経験式で表すことができます。分子量は55.914 g/mol、蒸発熱は25.6 kJ/molです。空気中では高濃度になると自然発火し、緑色の炎を上げて燃焼します。

合成法

トリメチルボランの合成にはいくつかの方法が知られています。歴史的には、三塩化ホウ素とジメチル亜鉛の反応が用いられてきましたが、現在ではより効率的な方法が確立されています。例えば、三臭化ホウ素とトリメチルアルミニウムをジブチルエーテルとヘキサンの混合溶媒中で反応させることで、約98%という高い収率で合成できます。その他にも、トリブチルボランとトリメチルアルミニウムクロリドの反応、テトラフルオロホウ酸カリウムとトリメチルアンモニウムの反応、ヨウ化メチルマグネシウムと三フッ化ホウ素の反応など、様々な合成経路が報告されています。グリニャール試薬を用いる方法もありますが、溶媒由来の不純物が混入しやすいという欠点があります。

化学的性質と反応性

トリメチルボランは強いルイス酸として知られており、様々な物質と反応します。酸素と反応すると、ジメチルトリオキサジボランを生成しますが、反応中間体としてジメチルボリルメチルペルオキシドが生成し、これが速やかに分解してジメトキシメチルボランとなることが知られています。水や塩素とも室温で反応します。テフロンやガラスとは反応しませんが、グリースとは反応します。アンモニアとは付加体を形成することがあります。また、ジボランとは不均化反応を起こし、モノメチルジボランとジメチルジボランを生成します。気体状態ではトリメチルホスフィンと反応してルイス塩を形成し、この反応は大きな発熱を伴います。メチルリチウムとは反応してテトラメチルボラン塩を生成し、このアニオンはネオペンタンやテトラメチルシラン、テトラメチルアンモニウムのカチオンと等電子体です。

用途

トリメチルボランの高純度品は、中性子カウンターとして利用されています。また、化学蒸着(CVD)法においても重要な役割を果たしています。その高い反応性とルイス酸性を利用した、様々な用途開発が期待されています。

安全性

トリメチルボランは自然発火性があり、毒性も持っています。取り扱いには、適切な安全対策が必須です。適切な換気、防護具の着用、および専門知識を持つ者の指導の下での取り扱いが必要です。

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