テトラフルオロホウ酸

テトラフルオロホウ酸（テトラフルオロホウさん、tetrafluoroboric acid） は分子式 HBF₄ と表される無機酸の一種である。フルオロホウ酸 (fluoboric acid、borofluoric acid) とも呼ばれる。水やジエチルエーテルなどの溶液の形で市販されている。テトラフルオロホウ酸は硝酸に匹敵する強酸で、弱配位性の非酸化性共役塩基である。毒物及び劇物取締法により劇物に指定されている (塩も) 法律上の名前は「硼弗化水素酸」。

合成法と性質

純粋なテトラフルオロホウ酸は知られていないが、テトラフルオロホウ酸の水溶液は20 - 25°Cのフッ化水素酸(HF)水溶液にホウ酸(H₃BO₃)を溶解することによって合成できる。

<ce>B(OH)3\ + 4 HF -> H3O^+ \ + BF4^- \ + 2 H2O</ce>

水やアルコールに易溶。水中では、部分的に加水分解を受け、BF₃OH^- とフッ化水素を生じる。水溶液として市販されている。

テトラフルオロホウ酸の無水溶液は無水酢酸で処理することによって得られる。

有毒で皮膚を侵す。

分子構造

テトラフルオロホウ酸とトリフェニルホスフィンオキシドの 1:2 錯体についてX線構造が報告されている。それによると、ホウ素の上には歪んだ四面体形に4個のフッ素が結合している。そのうち1個のフッ素上に水素が結合しておりその水素はさらに O=P の酸素とも結合している。B-F(H) の結合長は他の3個の B-F 結合よりも長い。

テトラフルオロホウ酸アニオン

共役塩基であるテトラフルオロホウ酸アニオン (tetrafluoroborate, BF₄^-) は、フッ素の高い電気陰性度のために安定化されている。そのため、テトラフルオロホウ酸は高い酸性を持つ。

テトラフルオロホウ酸塩

テトラフルオロホウ酸アニオンは安定かつ求核性、塩基性、および配位性の低いアニオンとしての性質から、そのアニオンや塩にはヘキサフルオロリン酸アニオン (PF₆^-) と並んで特徴的な利用法が知られている。また、通常は不安定なカチオン種を、安定な塩として単離するための対アニオンとして用いられる。

• テトラフルオロホウ酸銀 (silver(I) tetrafluoroborate, AgBF₄) は、ウィリアムソン合成などにおいて、有機ハロゲン化物を活性化させる添加剤として用いられる。ハロゲン原子に銀イオンが配位して脱離を助け、ハロゲン化銀の沈殿となる。
• テトラフルオロホウ酸テトラアルキルアンモニウム (tetraalkylammonium tetrafluoroborate, (R₄N⁺ BF₄^-, R = C₄H₉ など) は、サイクリックボルタンメトリーなどの電気化学測定において、有機溶媒に加える支持塩として用いられる。テトラフルオロホウ酸アニオンが、酸化および還元を受けにくいためである。
• テトラフルオロホウ酸ニトロニウム (nitronium tetrafluoroborate, NO₂⁺ BF₄^-) は固体として市販されており、芳香族化合物のニトロ化に用いられる。項目: 五酸化二窒素#テトラフルオロホウ酸ニトロニウム を参照。
• テトラフルオロホウ酸ニトロシル (nitrosyl tetrafluoroborate, nitrosonium tetrafluoroborate, NO⁺ BF₄^-) も同様に、固体として市販されており、芳香族化合物のニトロソ化、あるいは酸化反応に用いられる。
• テトラフルオロホウ酸トリアルキルオキソニウム（trialkyloxonium tetrafluoroborate, R₃O⁺ BF₄^-, R = CH₃, C₂H₅ など）は、メーヤワイン試薬 (Meerwein reagent) とも呼ばれ、非常に強力なアルキル化剤として用いられる。
• 芳香族ジアゾニウムイオンにテトラフルオロホウ酸を加えて得られる塩 (ArN₂⁺ BF₄^-) は、ジアゾニウム塩としては特異的に安定である。これは、シーマン反応（熱分解によるフッ素化）の基質として用いる合成中間体ともなる。