水素化ホウ素リチウム

水素化ホウ素リチウム（LiBH4）は水素化ホウ素化合物の一種であり、有機合成ではエステルの還元剤として知られる。関連する水素化ホウ素ナトリウムよりは一般的でないが、より強い還元剤であり、エーテルに高い溶解性を示す一方で、水素化アルミニウムリチウムよりは取り扱いが安全であるなどの利点がある。Luca Banfi, Enrica Narisano, Renata Riva, Ellen W. Baxter, "Lithium Borohydride" e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 2001, John Wiley & Sons. .

製法
水素化ホウ素リチウムは複分解反応により調製でき、より入手容易な水素化ホウ素ナトリウムと臭化リチウムをボールミル粉砕すると反応が進行する。Peter Rittmeyer, Ulrich Wietelmann, "Hydrides" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. .
 NaBH4 + LiBr → NaBr + LiBH4

別法として、三フッ化ホウ素を水素化リチウムでジエチルエーテル中処理して合成することもできる。
 BF3 + 4 LiH → LiBH4 + 3 LiF

反応
水素化ホウ素リチウムはヒドリド（H−）の供与体として有用である。さまざまなカルボニル基質や、他の極性の高い炭素構造と反応して水素-炭素結合を形成する。また、Brønsted-Lowry酸性物質（H+の供与体）と反応して水素ガスを発生する。

還元反応
ヒドリド還元剤として、水素化ホウ素リチウムは水素化ホウ素ナトリウムより強いが、水素化アルミニウムリチウムよりは弱い。 ナトリウム塩とは異なり、エステルをアルコールへ還元できるほか、ニトリルや一級アミドをアミンへ還元でき、エポキシドを開環することもできる。これらの多くで反応性が高いのは、リチウムカチオンへの錯形成によってカルボニル基質が分極するためとされる。 一方でアルミニウム類縁体とは異なり、ニトロ基、カルバミン酸、ハロゲン化アルキル、二級アミドおよび三級アミドとは反応しない。

水素生成
水素化ホウ素リチウムは水と反応して水素を発生する。この反応は水素生成に利用できる。

この反応は通常、自発的で激しいが、脱気した蒸留水を用い、酸素への曝露を避ければ、低温である程度安定な水溶液を調製できる。

水素化ホウ素リチウムは、最も高いエネルギー密度をもつ化学的エネルギーキャリアの一つとして知られる。実用性はないが、固体は大気中の酸素で処理すると65 MJ/kgの熱を放出する。密度が0.67 g/cm3であるため、液体水素化ホウ素リチウムの酸化では43 MJ/Lとなる。比較として、ガソリンは44 MJ/kg（35 MJ/L）、液体水素は120 MJ/kg（8.0 MJ/L）である。水素で体積エネルギー密度に対する比エネルギーの比が大きいのは、質量密度が非常に低い（0.071 g/cm3）ためである。 水素化ホウ素リチウムの高い比エネルギー密度により、自動車やロケット燃料としての提案対象になってきたが、研究や提唱があるにもかかわらず広くは用いられていない。化学的水素化物を基盤とするエネルギーキャリア一般と同様に、水素化ホウ素リチウムはリサイクル（再充填）が非常に複雑であり、エネルギー変換効率が低い。リチウムイオン電池のような電池では、エネルギー密度は最大で0.72 MJ/kgおよび2.0 MJ/Lであるが、直流から直流への変換効率は90%に達しうる。Valøen, Lars Ole and Shoesmith, Mark I. (2007). The effect of PHEV and HEV duty cycles on battery and battery pack performance (PDF). 2007 Plug-in Highway Electric Vehicle Conference: Proceedings. Retrieved 11 June 2010. 金属水素化物の再生機構が複雑であることを踏まえると、 (1977) lithium borohydride recycling from lithium borate via a methyl borate intermediate. このような高いエネルギー変換効率は現行技術では実現が難しい。

+ 物性の比較 物質  比エネルギー（MJ/kg）  密度（g/cm3）  体積エネルギー密度（MJ/L） LiBH4 65.2 0.666 43.4 通常のガソリン 44 0.72 34.8 液体水素 120 0.0708 8 リチウムイオン電池 0.72 2.8 2

構造
4種類の多形が記載されている。安定相はいずれも正四面体型のBH4-アニオンを含む。

関連項目
直接水素化ホウ素燃料電池
水素化ホウ素ナトリウム

注

参照

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Category:水素の化合物
Category:ホウ素の化合物
Category:還元剤