DE10009714A1 - Verfahren zur Herstellung von Mono- oder Di-organo-boranen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Mono- oder Di-organo-boranenInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues, technisch gut durchführbares Verfahren zur Herstellung von Mono- oder Di-organo-boranen der Formel (I) DOLLAR A (C¶6¶R·1·¶5¶)¶1+1¶M(XR·9·¶p¶)¶2-1¶ DOLLAR A worin die Reste DOLLAR A R·1· gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, ggf. Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffatome enthaltendes C¶1¶-C¶20¶-Alkyl, C¶6¶-C¶14¶-Aryl, C¶2¶-C¶10¶-Alkenyl, C¶7¶-C¶20¶-Arylalkyl, C¶7¶-C¶20¶-Alkyaryl, C¶1¶-C¶10¶-Halogenalkyl, C¶6¶-C¶10¶-Halogenaryl, C¶2¶-C¶10¶-Alkinyl oder C¶3¶-C¶20¶-Alkylsilyl bedeuten, oder zwei der Reste R·1· mit den sie verbindenden Kohlenstoffatomen einen Carbocyclus oder Heterocyclus bilden, DOLLAR A M ein Element der III. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente ist, DOLLAR A X gleich oder verschieden sind und für ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente stehen, DOLLAR A R·9· ein Wasserstoffatom, ggf. Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffatome enthaltendes C¶1¶-C¶20¶-Alkyl oder C¶6¶-C¶14¶-Aryl ist, DOLLAR A p 1 oder 2 und DOLLAR A 1 0 oder 1 ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues, technisch gut
durchführbares Verfahren zur Herstellung von Mono- oder Di-or
gano-boranen.
Die Synthese zu perhalogenierten Tri-organoboranen ist bekannt.
Beispielsweise ist die Synthese zu Tris(pentafluorophenyl)boran
beschrieben in EP-A-604 963, EP-A-604 962, EP-A-728 760,
J. Organomet. Chem. 1964, 2, 245-250, Z. Naturforschung 1965,
20b, 5-11 sowie in Organometallics 1994, 13, 2430. Durch Umset
zung von Pentafluorobenzol, Pentafluorophenylchlorid oder -bromid
mit Bortrichlorid oder Bortrifluorid-Etherat wird Tris(penta
fluorophenyl)boran in akzeptablen Ausbeuten erhalten.
Zur Darstellung von Diorgano-hydroxy-boranen sind verschiedene
Methoden bekannt. Davidson et al. beschreiben die Herstellung von
Diorgano-hydroxy-boranen aus Dioxy-organo-boranen mit Grignard-
Verbindungen (J. M. Davidson et al., J. Org. Chem., 1960, 191).
Die Herstellung von Diorgano-hydroxy-boranen aus Lewisbase-
Diorgano-oxy-boranen ist ebenfalls bekannt (R. L. Letsinger,
I. Skoog, J. Am. Chem. Soc., 77, 1955, 2491). Hierbei werden mit
Hilfe wäßriger Mineralsäuren Diaryl-hydroxy-borane unter
Anbindung von 2-Amino-ethanol als Salze hergestellt. Die saure
Hydrolyse ergibt die gewünschten Diorgano-hydroxy-borane. So läßt
sich z. B. aus 1 Äquivalent Trimethoxyboroxin und 2 Äquivalenten
Phenylmagnesiumbromid nach anschließender Umsetzung mit Ethanol
amin (2-Aminoethoxy)-bis(phenyl)boran isolieren, aus dem das ent
sprechende Diphenyl-hydroxy-boran wie beschrieben hergestellt
wird (T. P. Povlock, W. T. Lippincott, J. Am. Chem. Soc., 80, 1958,
5409). Triorganooxyborane reagieren mit 2 Äquivalenten Grignard-
Verbindung und anschließender Hydrolyse zu den gewünschten
Diorgano-hydroxy-boranen (R. M. Washburn, F. A. Billig, M. Bloom,
C. F. Albright, E. Levens, Advan. Chem. Ser., 32, 208, 1961).
In der älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patent
anmeldung P 19858829.1 ist ein Verfahren zur Herstellung von
Mono- oder Di-organo-boranen beschrieben, bei dem aromatische
Substituenten aufweisende Borverbindungen insbesondere mit einer
Sauerstoffhaltigen Verbindung umgesetzt werden. In den Beispie
len ist die Umsetzung von Tris(pentafluorphenyl)boran mit Wasser
oder wasserhaltigen Verbindungen zu Bis(pentafluorphenyl)-hydro
xyboran beschrieben.
Teil- oder perhalogenierte Diphenyl-hydroxy-borane sind bislang
über diese Routen nicht zugänglich. So gelingt die Darstellung
von Di(pentafluorphenyl)-hydroxy-boran durch Hydrolyse von
Di(pentafluorphenyl)-chlor-boran in Aceton (R. D. Chambers,
T. Chivers, J. Chem. Soc., 1965, 3933). Die Herstellung von
Di(pentafluorphenyl)-chlor-boran erfolgt hierbei durch Umsetzung
von Dimethyl-bis(pentafluorphenyl)-zinn mit Bortrichlorid unter
erhöhtem Druck im Bombenrohr und ist daher in dieser Form für den
technischen Einsatz unbrauchbar. Zusätzlich ist bei diesem Ver
fahren die Ausbeute an Di(pentafluorphenyl)-chlor-boran, das als
Vorstufe zur Herstellung von Di(pentafluorphenyl)-hydroxy-boran
eingesetzt wird, mit 36% sehr niedrig. Die Synthese von
Di(pentafluorphenyl)-hydroxy-boran durch Umsetzung von Di(penta
fluorphenyl)-chlor-boran in Aceton mit stöchiometrischen Mengen
Wasser verläuft mit einer Ausbeute von 49% ebenfalls unzurei
chend. Die Synthesen zu teil- oder perhalogenierten Diorgano
hydroxy-boranen verlaufen in mehreren Synthesestufen mit Isolie
rung der Zwischenprodukte.
Organobor-Verbindungen sind effektive Cokatalysatoren bei der
Polymerisation von Olefinen mit Metallocenen (M. Bochmann,
J. Chem. Soc., Dalton Trans, 1996, 255-270). Insbesondere teil-
oder perhalogenierte Diorgano-hydroxy-borane dienen als Vorstufen
zur Herstellung von entsprechenden Cokatalysatoren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren
zur Herstellung von Mono- oder Di-organo-boranen zu finden, wel
ches sich insbesondere zur Herstellung von teil- oder perhalo
genierten Diorgano-hydroxy-boranen eignet und bei guten Ausbeuten
ohne Isolierung von Zwischenprodukten in einem Reaktionsgefäß
durchgeführt werden kann.
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der
Formel (I),
(C6R1 5)1+1M(XR9 p)2-1 (I),
worin die Reste
R1 gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, ggfs. Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoff atome enthaltendes C1-C20-Alkyl, C6-C14-Aryl, C2-C10-Alkenyl, C7-C20-Arylalkyl, C7-C20-Alkylaryl, C1-C10-Halogenalkyl, C6-C20-Halogenaryl, C2-C10-Alkinyl oder C3-C20-Alkylsilyl bedeuten, oder zwei der Reste R1 mit den sie verbindenden Kohlenstoffatomen einen Carbocyclus oder Heterocyclus bilden,
M ein Element der III. Hauptgruppe des Periodensystems der Ele mente ist,
X gleich oder verschieden sind und für Elemente der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente stehen,
R9 ein Wasserstoffatom, ggfs. Sauerstoff-, Schwefel- oder Stick stoffatome enthaltendes C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist,
p 1 oder 2, und
l 0 oder 1 ist,
gefunden, bei dem eine Verbindung der Formel (II),
R1 gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, ggfs. Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoff atome enthaltendes C1-C20-Alkyl, C6-C14-Aryl, C2-C10-Alkenyl, C7-C20-Arylalkyl, C7-C20-Alkylaryl, C1-C10-Halogenalkyl, C6-C20-Halogenaryl, C2-C10-Alkinyl oder C3-C20-Alkylsilyl bedeuten, oder zwei der Reste R1 mit den sie verbindenden Kohlenstoffatomen einen Carbocyclus oder Heterocyclus bilden,
M ein Element der III. Hauptgruppe des Periodensystems der Ele mente ist,
X gleich oder verschieden sind und für Elemente der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente stehen,
R9 ein Wasserstoffatom, ggfs. Sauerstoff-, Schwefel- oder Stick stoffatome enthaltendes C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist,
p 1 oder 2, und
l 0 oder 1 ist,
gefunden, bei dem eine Verbindung der Formel (II),
(C6R1 5)M1R10 q (II)
worin
R1 die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat,
M1 ein Element der I. oder II. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente,
R10 Halogen, und
q 0 oder 1 ist,
zunächst umgesetzt wird mit einer Verbindung der Formel (III),
R1 die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat,
M1 ein Element der I. oder II. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente,
R10 Halogen, und
q 0 oder 1 ist,
zunächst umgesetzt wird mit einer Verbindung der Formel (III),
MR3R4R5 (III),
worin
R3, R4, R5 gleich oder verschieden sind und ein Halogenatom, C1-C10-Alkoxy, C6-C10-Aryloxy, eine -OR6 2-Gruppe, worin R6 C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist, oder eine -NR7 2-Gruppe, worin R7 ein Wasserstoffatom, C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist, bedeuten,
und
M die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat,
und anschließend mit einer Verbindung der Formel (IV),
worin
R3, R4, R5 gleich oder verschieden sind und ein Halogenatom, C1-C10-Alkoxy, C6-C10-Aryloxy, eine -OR6 2-Gruppe, worin R6 C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist, oder eine -NR7 2-Gruppe, worin R7 ein Wasserstoffatom, C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist, bedeuten,
und
M die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat,
und anschließend mit einer Verbindung der Formel (IV),
X R6(R7)m (IV),
worin
R6, R7 gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, C1-C20-Alkyl, C6-C14-Aryl, C1-C10-Alkoxy, C2-C10-Alkenyl, C7-C20-Arylalkyl, C7-C20-Alkylaryl, C6-C10-Aryloxy, C1-C10-Halogenalkyl, C6-C10-Halogenaryl, C2-C10-Alkinyl, C3-C20-Alkylsilyl, oder eine -NR7 2-Gruppe, worin R7 ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist,
X ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensy stems der Elemente,
m 1 oder 2 ist,
und/oder mit anorganischen Salzen der allgemeinen Formel (V),
R6, R7 gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, C1-C20-Alkyl, C6-C14-Aryl, C1-C10-Alkoxy, C2-C10-Alkenyl, C7-C20-Arylalkyl, C7-C20-Alkylaryl, C6-C10-Aryloxy, C1-C10-Halogenalkyl, C6-C10-Halogenaryl, C2-C10-Alkinyl, C3-C20-Alkylsilyl, oder eine -NR7 2-Gruppe, worin R7 ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist,
X ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensy stems der Elemente,
m 1 oder 2 ist,
und/oder mit anorganischen Salzen der allgemeinen Formel (V),
Zj(VYh)i . XR6(R7)m (V)
worin
R6, R7 Wasserstoffatome,
X ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensy stems der Elemente,
Z mindestens ein Element der I., II., III., IV. Hauptgruppe oder der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente oder NH4 +,
V ein Element der IV., V., VI, und VII. Hauptgruppe sowie der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Ele mente,
Y ein Element der IV., V., VI, und VII. Hauptgruppe oder der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Ele mente,
j, h, i eine Zahl zwischen 0 und 100, und
m 1 oder 2 bedeuten,
zur Verbindung der Formel (I), wobei die in den einzelnen Reak tionsschritten entstehenden Zwischenverbindungen nicht isoliert werden müssen.
R6, R7 Wasserstoffatome,
X ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensy stems der Elemente,
Z mindestens ein Element der I., II., III., IV. Hauptgruppe oder der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente oder NH4 +,
V ein Element der IV., V., VI, und VII. Hauptgruppe sowie der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Ele mente,
Y ein Element der IV., V., VI, und VII. Hauptgruppe oder der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Ele mente,
j, h, i eine Zahl zwischen 0 und 100, und
m 1 oder 2 bedeuten,
zur Verbindung der Formel (I), wobei die in den einzelnen Reak tionsschritten entstehenden Zwischenverbindungen nicht isoliert werden müssen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise
Verbindungen der Formel (I) hergestellt, in denen M die Bedeutung
Bor oder Aluminium hat und ganz besonders bevorzugt Bor ist.
Erfindungsgemäß hat X vorzugsweise die Bedeutung Sauerstoff oder
Stickstoff, und ist ganz besonders bevorzugt Sauerstoff.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Her
stellung von teil- oder perhalogenierten Mono- oder Di-organo-bo
ranen. Insbesondere können vorteilhaft Verbindungen der Formel
(I) erhalten werden, in denen mindestens einer der Reste R1 ein
Halogenatom ist. Besonders bevorzugte Halogene sind hierbei Fluor
und Chlor, wovon wiederum Fluor ganz besonders bevorzugt ist. In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche
Reste R1 Chlor- oder Fluoratome, insbesondere Fluoratome.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sind insbesondere die
folgenden Verbindungen der Formel (I) in guten Ausbeuten erhält
lich:
Bis(pentafluorphenyl)-hydroxyboran, Di(phenyl)-hydroxyboran, Di(o-tolyl)-hydroxyboran, Di(p-anisyl)-hydroxyboran, Di(nona fluoro-biphenyl)-hydroxyboran, Di(trifluoromethyl)phenyl-hydroxy boran, Di(p-biphenyl)-hydroxyboran, Di(p-chlorphenyl)-hydroxybo ran, Di(p-fluor-1-Naphthyl-phenyl-hydroxyboran und Pentafluor phenyl-dihydroxyboran.
Bis(pentafluorphenyl)-hydroxyboran, Di(phenyl)-hydroxyboran, Di(o-tolyl)-hydroxyboran, Di(p-anisyl)-hydroxyboran, Di(nona fluoro-biphenyl)-hydroxyboran, Di(trifluoromethyl)phenyl-hydroxy boran, Di(p-biphenyl)-hydroxyboran, Di(p-chlorphenyl)-hydroxybo ran, Di(p-fluor-1-Naphthyl-phenyl-hydroxyboran und Pentafluor phenyl-dihydroxyboran.
Erfindungsgemäß bevorzugte Verbindungen der Formel (II) sind sol
che, in denen M1 Lithium, Natrium, Kalium oder Magnesium, beson
ders bevorzugt Lithium, Natrium oder Magnesium bedeuten.
Erfindungsgemäß bevorzugt bedeutet R10 Chlor, Brom oder Jod. Für
den Fall, daß M1 Lithium, Kalium oder Natrium, insbesondere
Lithium oder Natrium, bedeutet, ist R10 besonders bevorzugt ein
Chloratom. Für den Fall, daß M1 Magnesium bedeutet, ist R10 beson
ders bevorzugt ein Bromatom.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise Verbindungen
der Formel (III) eingesetzt, bei denen mindestens einer der Reste
R3 bis R5 ein Halogenatom oder eine Alkoxy-Gruppe ist. Bevorzugt
sind mindestens zwei Reste R3 bis R5 Halogenatome oder Alkoxy-
Gruppen. Ganz besonders bevorzugt sind alle drei Reste R3 bis R5
gleich. Bevorzugte Halogene sind hierbei Chlor oder Fluor, ins
besondere Chlor. Bevorzugte Alkoxy-Gruppen sind die Methoxy-,
Ethoxy-, Propoxy-, insbesondere die Methoxy-Gruppe. Im Falle der
Alkoxy-Gruppen als Reste der Verbindung (III) können zur voll
ständigen Umsetzung mit Verbindung (II) gängige Katalysatoren
zugegen sein, insbesondere handelsübliche Palladium- oder Nickel
katalysatoren. Erfindungsgemäß können die Verbindungen der For
mel (III) noch Lösemittelreste wie beispielsweise Diethylether
enthalten.
Bevorzugte Verbindungen der Formel (IV) sind Wasser und/oder Al
kohole wie Methanol, Ethanol, Propanol oder Butanol, und deren
Mischungen. Besonders bevorzugt wird Wasser eingesetzt.
Beispiele für erfindungsgemäß geeignete anorganische Salze der
Formel (V) sind AlCl3 . 6H2O, Al(NO3)3 . 9H2O, Al2(SO4)3 . 18H2O,
NH4Cr(SO4)2 . 12H2O, (NH4)2Fe(SO4)3 . 6H2O, (NH4)2Fe(SO4)3 . 12H2O,
NH4MgPO4 . 6H2O, (NH4)SO3 . H2O, (NH4)W7O24 . 6H2O, BaBr2 . 2H2O, Ba(ClO3)2 .
H2O, Ba(NO2)2 . H2O, Cr(NO3)3 . 6H2O, Cr2(SO4)3 . 18H2O, Na2HPO4 . 12H2O,
Fe(NO3)3 . 9H2O, FeSO4 . 7H2O, CdCl2 . 2.5H2O, KAl(SO4)2 . 12H2O,
K4[Fe(CN)6] . 3H2O, CuCl2 . 2H2O, Cu(NO3)2 . 3H2O, Mg(NO3)2 . 6H2O,
MgSO4 . 7H2O, Na2SO3 . 7H2O, NiSO4 . 7H2O, sowie deren Mischungen.
Hiervon sind hiervon erfindungsgemäß bevorzugt AlCl3 . 6H2O,
Al(NO3)3 . 9H2O, Al2(SO4)3 . 18H2O, (NH4)2Fe(SO4)3 . 6H2O,
(NH4)2Fe(SO4)3 . 12H2O, NH4MgPO4 . 6H2O, (NH4)SO3 . H2O, Na2HPO4 . 12H2O,
Fe(NO3)3 . 9H2O, FeSO4 . 7H2O, KAl(SO4)2 . 12H2O, Mg(NO3)2 . 6H2O,
MgSO4 . 7H2O, Na2SO3 . 7H2O sowie deren Mischungen.
Erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugte Verbindungen der Formel
(V) sind Al(NO3)3 . 9H2O, Al2(SO4)3 . 18H2O, FeSO4 . 7H2O, KAl(SO4)2 . 12
H2O, Mg(NO3)2 . 6H2O, MgSO4 . 7H2O, Na2SO3 . 7H2O sowie deren Mischungen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden im allgemeinen eine oder
mehrere Verbindungen der Formel (II) in einem Reaktionsgefäß zu
nächst mit einer oder mehreren Verbindungen der Formel (III) in
einem geeigneten Lösungsmittel umgesetzt. Ohne die Notwendigkeit
der Isolierung des Zwischenproduktes erfolgt dann im allgemeinen
im gleichen Reaktionsgefäß eine weitere Umsetzung mit einer oder
mehreren Verbindungen der Formel (IV) und/oder (V). Zur
Abtrennung unlöslicher Rückstände wie beispielsweise anorgani
scher Salze, die bei der Umsetzung der organometallischen Ver
bindung der Formel (II) entstehen können, kann filtriert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver
fahrens werden zunächst eine oder mehrere Verbindungen der Formel
(II) in einem Reaktionsgefäß vorgelegt. Die Verbindungen können
hierbei entweder in einem Lösungsmittel gelöst oder suspendiert
sein, oder in Substanz vorliegen. Vorzugsweise liegt die Ver
bindung der Formel (II) in Lösung oder Suspension vor.
Als Lösungsmittel können aliphatische oder aromatische Kohlen
wasserstoffe wie n-Pentan, Isopentan, n-Hexan, n-Heptan, Cyclo
hexan, Isododekan, n-Octan, n-Nonan, n-Decan, Petrolether,
Toluol, Benzol, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, 1,2,3-Trimethylbenzol,
1,2,4-Trimethylbenzol, 1,2,5-Trimethylbenzol, 1,3,5-Trimethyl
benzol, Ethylbenzol, Propylbenzol etc. sowie Ether, wie Diethyl
ether, Methyl-tert-butylether, Dimethylether, Dimethoxyethan,
Diisopropylether, Di-n-butylether, Anisol oder deren Mischungen
eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß bevorzugte Lösungsmittel sind Kohlenwasserstoffe,
insbesondere n-Pentan, n-Hexan, n-Heptan, Toluol, o-Xylol, m-Xy
lol, p-Xylol oder deren Mischungen.
Die Vorlage der Verbindungen der Formel (II) erfolgt im allge
meinen bei Temperaturen zwischen -100°C und 300°C, bevorzugt zwi
schen -80°C und 200°C, insbesondere bevorzugt bei Temperaturen
zwischen 0°C und 150°C.
Anschließend erfolgt im allgemeinen die Zugabe einer oder mehre
rer Verbindungen der Formel (III). Diese können als solche oder
ebenfalls in einem Lösungsmittel gelöst oder suspendiert vorlie
gen. Als Lösungsmittel dienen die bereits oben genannten, wobei
vorzugsweise das gleiche Lösungsmittel verwendet wird. Die Zugabe
der Verbindungen der Formel (III) erfolgt üblicherweise während
eines Zeitraumes von 1 Minute bis zu 96 Stunden, vorzugsweise in
nerhalb von 10 Minuten bis zu 8 Stunden. Die Temperatur der Vor
lage liegt im allgemeinen bei der Zugabe zwischen -100°C und
200°C. Bevorzugt sind Temperaturen zwischen -80°C und 50°C. Die
Temperatur wird hierbei üblicherweise so gewählt, daß zumindest
ein Reaktionspartner in flüssiger Phase vorliegt.
Die Umsetzung der Verbindung der Formel (II) mit Verbindungen der
Formel (III) erfolgt vorzugsweise stöchiometrisch, da ansonsten
Produktgemische erhalten würden. Ein Filtrationsschritt kann er
folgen, um unlösliche Rückstände abzutrennen wie z. B. MgCl2 oder
LiCl.
Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt anschließend die Zugabe
einer oder mehrerer Verbindungen der Formel (IV) (beispielsweise
Wasser und/oder Alkohole) und/oder einer oder mehrerer anorgani
scher Salze der Formel (V), in denen die Verbindung der Formel
(IV) in gebundener Form enthalten ist. Diese können als Fest
substanz oder in einem Lösungsmittel gelöst oder suspendiert
sein. Als Lösungsmittel dienen die bereits oben beschriebenen.
Vorzugsweise wird das gleiche Lösemittel verwendet. Die Zugabe
erfolgt über einen Zeitraum von 1 Minute bis zu 96 Stunden.
Bevorzugt ist eine Zugabe innerhalb von 10 Minuten bis zu 8 Stun
den.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann die Zugabe der Verbindungen
der Formel (IV) und/ oder (V) zum Reaktionsgemisch diskontinuier
lich oder kontinuierlich erfolgen. Nach der Zugabe wird üblicher
weise auf Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur erwärmt. Ge
schieht die Zugabe der Verbindung der Formel (IV) und/oder (V)
zur Verbindung der Formel (II) bereits bei Temperaturen oberhalb
der Raumtemperatur erfolgen, setzt die weitere Reaktion üblicher
weise bereits mit der Zugabe ein. Zur Vervollständigung der Reak
tion kann eine weitere Erhöhung der Temperatur erfolgen. Die Rei
henfolge in Bezug auf die Zugabe der Verbindungen der Formel (IV)
und/oder (V) zum Reaktionsgemisch und die anschließende Erwärmung
ist im wesentlichen unkritisch.
Das stöchiometrische Verhältnis in dem Verbindungen der Formel
(IV) oder (V) zum Reaktionsgemisch, bezogen auf eingesetzter
Menge M der Verbindungen der Formel (III), liegt zwischen 1 : 1000
und 1 : 100. Bevorzugt beträgt das stöchiometrische Verhältnis
zwischen Verbindungen der Formel (IV) bzw. (V) und eingesetzter
Menge M, gemäß Formel (III), zwischen 1 : 100 und 1 : 1. Besonders
bevorzugt im Falle von Verbindung (IV) ist ein stöchiometrisches
Verhältnis zur eingesetzten Menge M, gemäß Formel (III), von
1 : 1.2. Besonders bevorzugt im Falle von Verbindung (V) hängt
das stöchiometrische Verhältnis vom eingesetzten anorganischen
Salz ab, bei der gewählten Reaktionstemperatur und Reaktionsdauer
die gebundene Verbindung (IV) abzugeben. Es sollte aber vorzugs
weise ein Verhältnis 1 : 5 nicht überschritten werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ein anorgani
sches Salz der Formel (V), alleine oder ggfs. zusammen mit einer
Verbindung der Formel (IV) eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt
werden lediglich anorganische Salze der Formel (V) eingesetzt. Es
wurde gefunden, daß im erfindungsgemäßen Verfahren bei Verwendung
von anorganischen Salzen der Formel (V) nur sehr geringe Mengen
Boroxin gebildet werden.
Die Reaktionstemperatur liegt bei dieser Umsetzung vorzugsweise
oberhalb der Raumtemperatur (20°C), bevorzugt zwischen 30°C und
200°C, besonders bevorzugt zwischen 40°C und 180°C, insbesondere
zwischen 50°C und 170°C.
Mindestens ein Reaktionspartner liegt vorzugsweise in flüssiger
Phase vor. Besonders bevorzugt wird die Reaktion im letzten Reak
tionsschritt unter Rückfluß durchgeführt. Die Reaktionsdauer
liegt in Abhängigkeit von der gewählten Reaktionstemperatur zwi
schen 1 Minute und bis zu 96 Stunden. Bevorzugt ist eine Reakti
onszeit von 10 Minuten bis zu 8 Stunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird üblicherweise bei Normaldruck
durchgeführt, kann jedoch auch bei erhöhtem Druck durchgeführt
werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver
fahrens wird vor der Zugabe der Verbindung der Formel (IV) und/
oder der Formel (V) das Lösungsmittel ausgetauscht oder gewech
selt.
Das nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene
Produkt der Formel (I) kann gegebenenfalls aufgearbeitet werden.
Dies kann beispielsweise durch Extraktion der Verbindung (I) mit
aprotischen, aliphatischen und/oder aromatischen Kohlenwasser
stoffen erfolgen, wobei gegebenenfalls vorhandene feste Rück
stände abgetrennt werden können. Beispielsweise kann es bei
Verwendung der Verbindungen der Formel (V) gegebenenfalls notwen
dig sein, einen zusätzlichen Filtrationsschritt durchzuführen, um
anorganische Zersetzungsprodukte aus dem Reaktionsgemisch zu ent
fernen. Die zur Aufarbeitung des Reaktionsgemisches eingesetzten
Extraktionsmittel sind aprotische, aliphatische oder aromatische
Kohlenwasserstoffe oder Gemische derselben, wobei gegebenenfalls
entstandene Nebenprodukte von der Zielverbindung der Formel (I)
abgetrennt werden. Geeignete Extraktionsmittel sind beispiels
weise n-Pentan, Isopentan, n-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, Isodo
dekan, n-Octan, n-Nonan, n-Decan, Petrolether, Toluol, Benzol, o-
Xylol, m-Xylol, p-Xylol, 1,2,3-Trimethylbenzol, 1,2,4-Trimethyl
benzol, 1,2,5-Trimethylbenzol, 1,3,5-Trimethylbenzol, Ethyl
benzol, Propylbenzol sowie deren Mischungen.
Nach erfolgter Extraktion wird das Extraktionsmittel abgetrennt.
Die bereits vorgereinigte Verbindung der Formel (I) kann auf an
sich bekannte Weise durch Destillation, Umkristallisation, Ex
traktion oder Sublimation bis zum gewünschten Reinheitsgrad wei
ter gereinigt werden.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß sich insbesondere teil- oder
perhalogenierte Mono- oder Di-organo-borane in einem Eintopf
verfahren ausgehend von der Reaktion der teil- oder perhaloge
nierten Arylbausteine mit einer Borquelle und Insitu-Hydrolyse
der teil- oder perhalogenierten Diorgano-hydroxy-boranensyntheti
sieren lassen.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele erläutert. In
den Beispielen erfolgte die Herstellung und Handhabung der chemi
schen Verbindungen unter Ausschluß von Luft und Feuchtigkeit
unter Argonschutz (Schienk-Technik). Alle benötigten Lösungs
mittel wurden vor Gebrauch durch mehrstündiges Sieden über geei
gneten Trockenmitteln und anschließende Destillation unter Argon
absolutiert. Die Prozentangaben in den Beispielen beziehen sich
auf das Gewicht. In den Beispielen ist die Herstellung von
Bis(pentafluorphenyl)-hydroxyboran beschrieben, wobei für die
letzte Reaktionsstufe in Beispiel 1 eine Verbindung der Formel
(IV) und in Beispiel 2 eine anorganische Verbindung der Formel
(V) eingesetzt wurde.
Zu einer auf -78°C gekühlten Lösung von 140 mmol Brompentafluor
obenzol in 400 ml Pentan wurden 140 mmol Butyllithium-Lösung (in
Hexan) getropft. Die auf diese Weise erhaltene weiße Suspension
wurde 10 Minuten gerührt und anschließend mit 46 mmol Bortrichlo
rid-Lösung in Hexan versetzt. Nach Beendigung der Zugabe wurde
noch eine Stunde gerührt. Nachdem sich die Reaktionsmischung auf
Raumtemperatur erwärmt hatte, wurden die Lösungsmittel gegen 400 ml
Toluol ausgetauscht. Anschließend wurden 55,2 mmol Wasser in
40 ml Toluol dazugegeben und fünf Stunden unter Rückfluß gerührt.
Danach wurde die Lösung auf 0°C abgekühlt. Innerhalb von 30 Minu
ten fiel das Produkt als weißer Feststoff aus. Das Produkt wurde
isoliert und dreimal mit je 50 ml Pentan gewaschen und anschlie
ßend im Ölpumpenvakuum getrocknet. Bis(pentafluorphenyl)-hydro
xyboran wurde in 85%iger Ausbeute erhalten. Der Boroxin-Gehalt lag
bei 10%. 1H-NMR (C6D6, 400 MHz): -133.1 (m, 4 F, o-B(C6F5)2),
-147.9 (m, 2 F, p-B(C6F5)2), -161.1 (m, 4 F, m-B(C6F5)2) ppm.
Zu einer auf -78°C gekühlten Lösung von 140 mmol Brompentafluor
obenzol in 400 ml Pentan wurden 140 mmol Butyllithium-Lösung (in
Hexan) getropft. Die auf diese Weise erhaltene weiße Suspension
wurde 10 Minuten gerührt und anschließend mit 46 mmol Bortrichlo
rid-Lösung in Hexan versetzt. Nach Beendigung der Zugabe wurde
noch eine Stunde gerührt. Nachdem sich die Reaktionsmischung auf
Raumtemperatur erwärmt hatte, wurden die Lösungsmittel gegen
400 ml Toluol ausgetauscht. Anschließend wurden 0,5 g Alumini
umsulfatoctadecahydrat, welches zuvor in einem Mörser zerkleinert
wurde, zugesetzt und 15.5 Stunden unter Rückfluß gerührt. Von der
heißen Reaktionslösung wurden unlösliche Salze abgetrennt und im
Ölpumpenvakuum das Lösungsmittel des Filtrats entfernt. Der Rück
stand wurde in 400 ml Toluol aufgenommen, 30 Minuten bei Raumtem
peratur gerührt, und anschließend der unlösliche Rückstand durch
Filtration über einer G4-Fritte abgetrennt. Das Lösungsmittel des
Filtrats wurde im Ölpumpenvakuum entfernt. Der bräunliche Rück
stand wurde mit 200 ml Heptan aufgenommen und für eine weitere
Stunde gerührt. Danach wurde filtriert und der erhaltene Rück
stand zweimal mit jeweils 30 ml Heptan gewaschen. Der auf der
G4-Fritte verbleibende weiße Feststoff wurde im Ölpumpenvakuum
getrocknet. Bis-(pentafluororphenyl)borinsäure wurde in 96%iger
Ausbeute erhalten. Der Boroxin-Gehalt betrug weniger als 1%. 1H-
NMR(C6D6, 400 MHz): -133.1 (m, 4 F, o-B(C6F5)2), -147.9 (m, 2 F,
p-B(C6F5)2), -161.1 (m, 4 F, m-B(C6F5)2) ppm.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I)
(C6R1 5)1+1M(XR9 p)2-1 (I)
worin die Reste
R1 gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, ggfs. Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoff atome enthaltendes C1-C20-Alkyl, C6-C14-Aryl, C2-C10-Alkenyl, C7-C20-Arylalkyl, C7-C20-Alkylaryl, C1-C10-Halogenalkyl, C6-C10-Halogenaryl, C2-C10-Alkinyl oder C3-C20-Alkylsilyl be deuten, oder zwei der Reste R1 mit den sie verbindenden Kohlenstoffatomen einen Carbocyclus oder Heterocyclus bilden,
M ein Element der III. Hauptgruppe des Periodensystems der Ele mente ist,
X gleich oder verschieden sind und für ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente stehen,
R9 ein Wasserstoffatom, ggfs. Sauerstoff-, Schwefel- oder Stick stoffatome enthaltendes C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist,
p 1 oder 2, und
l 0 oder 1 ist,
durch Umsetzung einer Verbindung der Formel (II)
(C6R1 5)M1R10 q (II)
worin
R1 die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat,
M1 ein Element der I. oder II. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente,
R10 Halogen, und
q 0 oder 1 ist,
zunächst mit einer Verbindung der Formel (III),
MR3R4R5 (III)
worin
R3, R4, R5 gleich oder verschieden sind und ein Halogenatom, C1-C10-Alkoxy, C6-C10-Aryloxy, eine -OR6 2-Gruppe, worin R6 C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist, oder eine -NR7 2-Gruppe, worin R7 ein Wasserstoffatom, C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist, bedeuten, und
M die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat,
woran sich eine Umsetzung mit einer Verbindung der Formel (IV),
XR6(R7)m (IV),
worin
R6R7 gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, C1-C20-Alkyl, C6-C14-Aryl, C1-C10-Alkoxy, C2-C10-Alkenyl, C7-C20-Arylalkyl, C7-C20-Alkylaryl, C6-C10-Aryloxy, C1-C10-Halogenalkyl, C6-C10-Halogenaryl, C2-C20-Alkinyl, C3-C20-Alkylsilyl, oder eine -NR7 2-Gruppe, worin R7 ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist,
X ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensy stems der Elemente, und
m 1 oder 2 ist,
und/oder mit anorganischen Salzen der Formel (V),
Zj(VYh)i . XR6(R7)m (V)
worin
R6, R7 Wasserstoffatome,
X ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensy stems der Elemente,
Z mindestens ein Element der I., II., III., IV. Hauptgruppe oder der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente oder NH4 +,
V ein Element der IV., V., VI. und VII. Hauptgruppe sowie der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Ele mente,
Y ein Element der IV., V., VI. und VII. Hauptgruppe oder der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Ele mente,
j, h, i eine Zahl zwischen 0 und 100, und
m 1 oder 2 bedeuten,
schließt.
(C6R1 5)1+1M(XR9 p)2-1 (I)
worin die Reste
R1 gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, ggfs. Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoff atome enthaltendes C1-C20-Alkyl, C6-C14-Aryl, C2-C10-Alkenyl, C7-C20-Arylalkyl, C7-C20-Alkylaryl, C1-C10-Halogenalkyl, C6-C10-Halogenaryl, C2-C10-Alkinyl oder C3-C20-Alkylsilyl be deuten, oder zwei der Reste R1 mit den sie verbindenden Kohlenstoffatomen einen Carbocyclus oder Heterocyclus bilden,
M ein Element der III. Hauptgruppe des Periodensystems der Ele mente ist,
X gleich oder verschieden sind und für ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente stehen,
R9 ein Wasserstoffatom, ggfs. Sauerstoff-, Schwefel- oder Stick stoffatome enthaltendes C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist,
p 1 oder 2, und
l 0 oder 1 ist,
durch Umsetzung einer Verbindung der Formel (II)
(C6R1 5)M1R10 q (II)
worin
R1 die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat,
M1 ein Element der I. oder II. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente,
R10 Halogen, und
q 0 oder 1 ist,
zunächst mit einer Verbindung der Formel (III),
MR3R4R5 (III)
worin
R3, R4, R5 gleich oder verschieden sind und ein Halogenatom, C1-C10-Alkoxy, C6-C10-Aryloxy, eine -OR6 2-Gruppe, worin R6 C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist, oder eine -NR7 2-Gruppe, worin R7 ein Wasserstoffatom, C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist, bedeuten, und
M die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat,
woran sich eine Umsetzung mit einer Verbindung der Formel (IV),
XR6(R7)m (IV),
worin
R6R7 gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, C1-C20-Alkyl, C6-C14-Aryl, C1-C10-Alkoxy, C2-C10-Alkenyl, C7-C20-Arylalkyl, C7-C20-Alkylaryl, C6-C10-Aryloxy, C1-C10-Halogenalkyl, C6-C10-Halogenaryl, C2-C20-Alkinyl, C3-C20-Alkylsilyl, oder eine -NR7 2-Gruppe, worin R7 ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, C1-C20-Alkyl oder C6-C14-Aryl ist,
X ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensy stems der Elemente, und
m 1 oder 2 ist,
und/oder mit anorganischen Salzen der Formel (V),
Zj(VYh)i . XR6(R7)m (V)
worin
R6, R7 Wasserstoffatome,
X ein Element der V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensy stems der Elemente,
Z mindestens ein Element der I., II., III., IV. Hauptgruppe oder der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente oder NH4 +,
V ein Element der IV., V., VI. und VII. Hauptgruppe sowie der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Ele mente,
Y ein Element der IV., V., VI. und VII. Hauptgruppe oder der I.-VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Ele mente,
j, h, i eine Zahl zwischen 0 und 100, und
m 1 oder 2 bedeuten,
schließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in
den einzelnen Reaktionsschritten entstehenden Zwischen
verbindungen nicht isoliert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
X Sauerstoff oder Stickstoff und B Aluminium oder Bor bedeu
tet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Verbindung der Formel (IV) eingesetzt
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Verbindung der Formel (V) eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens einer der Reste R1 ein Halogenatom
ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verbindung der Formel (I) Bis(pentafluor
phenyl)-hydroxyboran, Di(phenyl)-hydroxyboran, Di(o-to
lyl)-hydroxyboran, Di(p-anisyl)-hydroxyboran, Di(nonafluorbi
phenyl)-hydroxyboran, Di(trifluormethyl)phenyl-hydroxyboran,
Di(p-biphenyl)-hydroxyboran, Di(p-chlorphenyl)-hydroxyboran,
Di(p-fluor-1-naphthylphenyl)-hydroxyboran oder Pentafluor
phenyl-dihydroxyboran ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindung der Formel (I) Bis(pentafluorphenyl)-hydroxyboran,
Di(nonafluorbiphenyl)-hydroxyboran, Di(trifluoro
methyl)phenyl-, Di(p-chlorphenyl)-hydroxyboran, Di(p-fluor
phenyl)-dydroxyboran und Pentafluorphenyl-dihydroxyboran ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß vor Zugabe des Verbindung der Formel (IV) und/
oder der Formel (V) das Lösungsmittel ausgetauscht oder ge
wechselt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000109714 DE10009714A1 (de) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | Verfahren zur Herstellung von Mono- oder Di-organo-boranen |
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---|---|---|---|
DE2000109714 DE10009714A1 (de) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | Verfahren zur Herstellung von Mono- oder Di-organo-boranen |
Publications (1)
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---|---|
DE10009714A1 true DE10009714A1 (de) | 2001-09-06 |
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DE2000109714 Withdrawn DE10009714A1 (de) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | Verfahren zur Herstellung von Mono- oder Di-organo-boranen |
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DE (1) | DE10009714A1 (de) |
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- 2000-03-01 DE DE2000109714 patent/DE10009714A1/de not_active Withdrawn
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