JP2788555B2 - ナトリウムボロハイドライドの製造方法 - Google Patents

ナトリウムボロハイドライドの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有用な還元剤であるナト
リウムボロハイドライドの製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ナトリウムボロハイドライドの製造方法
には湿式法と乾式法が知られている。これらの方法では
反応温度が高く、しかも合成反応のあと、反応生成物か
らナトリウムボロハイドライドを抽出し造粒する精製工
程が不可欠であった。
【0003】先に本発明者らは、特定の条件下では合成
反応時にナトリウムボロハイドライドの結晶を析出さ
せ、それを単に濾別するだけで、即ち精製工程がなくて
も高純度のナトリウムボロハイドライドを得ることもで
きる方法を先に出願した(特願平1- 28584 号、特願平
2- 75656 号)。
【0004】上記本発明者らの方法は、溶剤としてエー
テル類特にテトラヒドロフランを用いることにより、精
製工程がなくても高純度のナトリウムボロハイドライド
を得ることができた。しかしながら、エーテル類は高価
であり、また過酸化物を生成するといった安全性面での
問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、充分
純度が高いナトリウムボロハイドライドを、精製操作を
行わないで安全かつ経済的に製造する方法を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意研究を行い本発明に到達した。
【0007】すなわち本発明は、一般式1(化1)で表
されるトリアルコキシボラン、又は一般式2(化2)で
表されるトリアルコキシボロキシンの、一つ又はそれら
の混合物と、一般式3(化3)で表されるアルコキシ置
換ナトリウムアルミニウム水素化物を反応させることを
特徴とするナトリウムボロハイドライドの製造方法であ
る。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】一般式1(化1)で示されるトリアルコキ
シボランは、一般にアルコールと硼酸又は無水硼酸から
製造できる。
【0010】R1−O−で示されるアルコキシ基は、下
記化合物類、(1)アルコール類又はフェノール類、
(2)テトラヒドロフルフリールアルコール類、(3)
ジオール類の1個の水酸基をアルキル化して得られるエ
ーテルアルコール類、(4)ポリエーテルアルコール
類、から選ばれる化合物から活性水素原子を取り除いて
得られる有機残基である。
【0011】好ましいトリアルコキシボランの例として
は、トリメトキシボラン、トリ- n-ブトキシボラン、
トリ- 2- メトキシ- エトキシボラン、トリ- 2- エト
キシ-エトキシボラン等が挙げられる。
【0012】一般式2(化2)で表されるトリアルコキ
シボロキシンは、トリアルコキシボランとほぼ同様の方
法で合成できる。その構造は下記の化4のように環状で
あると考えられる。
【化4】 2 −O−で示されるアルコキシ基は、たとえばメトキ
シ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、2- メ
トキシ- エトキシ基、2- エトキシ- エトキシ基等が挙
げられる。
【0013】好ましいトリアルコキシボロキシンの例と
しては、トリメトキシボロキシン、トリエトキシボロキ
シン、トリプロポキシボロキシン、トリ- n- ブトキシ
ボロキシン、トリ- 2- メトキシ- エトキシボロキシン
等が挙げられる。
【0014】これらにはボロキシン類合成の際、原料で
ある硼酸とアルコールの混合比率がずれた場合等に副生
する少量のトリアルコキシボランが混入していてもよ
く、本発明で使用することはなんらさしつかえない。
【0015】さらにトリアルコキシボランとトリアルコ
キシボロキシンは任意に混合して利用することもなんら
さしつかえない。
【0016】活性水素供給原料である一般式3(化3)
で表されるアルコキシ置換ナトリウムアルミニウム水素
化物は、公知の方法で合成できる。
【0017】R3−O−で示されるアルコキシ基は、
(1)アルコール類又はフェノール類、(2)テトラヒ
ドロフルフリルアルコール類、(3)ジオール類の1個
の水酸基をアルキル化して得られるエーテルアルコール
類、(4)エーテルアルコール類とジオール類とを、1
分子の水を分離するように縮合して得られるポリエーテ
ルアルコール類、(5)テトラヒドロピラニルアルコー
ル類、(6)一般式4として下記の化5で表される化合
物、
【化5】 から選ばれる化合物から活性水素原子を取り除いて得ら
れる有機残基である。
【0018】例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプ
ロポキシ基、ブトキシ基、ヘキシルアルコキシ基、2-
メトキシ- エトキシ基、2- エトキシ- エトキシ基、
(2-メトキシ- エトキシ)- エトキシ基、フェノキシ
基、テトラヒドロフルフリロキシ基、2- フェノキシ-
エトキシ基、2- ジメチルアミノ- エトキシ基などが挙
げられる。
【0019】これらの中で、n- ブトキシ基と2- メト
キシ- エトキシ基が好ましい。
【0020】トリアルコキシボランのR1−O−基、ト
リアルコキシボロキシンのR2−O−基及びアルコキシ
置換ナトリウムアルミニウム水素化物のR3−O−基
は、同一でも異なっていてもよい。同一であれば、原料
の種類が少なくなり管理がより容易となること、また合
成装置及び操作が簡略化できるなど利点があり、より好
ましい。
【0021】本発明の反応は、例えば下記の反応式(化
6及び/又は化7)で表されると考えられる。
【化6】
【化7】 反応は無水、無酸素の雰囲気たとえば窒素中で行われ
る。
【0022】反応装置は通常の撹拌装置付きの反応器で
よく、特に制限はない。
【0023】本反応に使用される溶剤は、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン等の芳香族炭化水素である。この溶剤
には、硼素供給原料と活性水素供給原料が溶解し、さら
に副生物のアルコキサイドも溶解する。しかし、ナトリ
ウムボロハイドライドは溶解しない。したがって、これ
らの溶剤を用いれば硼素供給原料と活性水素供給原料を
単に混合するだけでナトリウムボロハイドライドの結晶
が析出し、一方副生するアルコキサイドは溶剤に溶解し
た状態で存在する。そこで反応後単に濾過するだけでナ
トリウムボロハイドライドの結晶を反応残の原料や副生
アルコキサイドから分離できる。これを洗浄、乾燥すれ
ばナトリウムボロハイドライドの結晶の粉末を得ること
ができる。得られた製品は非常に高純度であり、再結晶
等の精製の必要は全くない。
【0024】他の溶剤、例えば飽和炭化水素は本発明の
活性水素供給原料を溶解しないので適当ではない。
【0025】芳香族炭化水素はエーテル類に比較して非
常に安価であり、過酸化物を生成することもなく、はる
かに取り扱い易い溶剤である。
【0026】このように有利な溶剤を使用できるように
なったのは、活性水素供給原料として従来使用されてい
たナトリウムアルミニウムテトラハイドライドと異なる
アルコキシ置換ナトリウムアルミニウム水素化物を用い
たことによる。
【0027】アルコキシ置換ナトリウムアルミニウム水
素化物とトリアルコキシボラン及び/又はトリアルコキ
シボロキシンを反応させてナトリウムボロハイドライド
を合成する反応は従来全く知られていない反応である。
さらに、その反応を芳香族炭化水素中で行って高純度の
ナトリウムボロハイドライド結晶粉末をなんらの精製工
程なしに得られるようにしたことはさらに全く知られて
いない反応であり、本発明の一大特徴である。
【0028】芳香族炭化水素にはアルコキシ置換ナトリ
ウムアルミニウム水素化物が容易に溶解するため、アル
コキシ置換ナトリウムアルミニウム水素化物の合成に使
用できる。よって、芳香族炭化水素溶剤を用いて合成し
たアルコキシ置換ナトリウムアルミニウム水素化物の溶
液をそのまま本発明の反応に使用することができ、有利
である。
【0029】硼素供給原料と活性水素供給原料の混合比
は、硼素供給原料中の硼素のグラム原子量と活性水素供
給原料中の水素のグラム原子量との比が1:4になるよ
うにすればよい。反応を完結させるためと生成したナト
リウムボロハイドライド中の不純物を少なくするために
硼素供給原料を少し過剰に加えることが好ましい。
【0030】原料の混合は、通常、活性水素供給原料に
対して硼素供給原料を徐々に滴下する。このようにする
と生成ナトリウムボロハイドライドの結晶の粒子を大き
くでき、またこの反応条件を選ぶことにより粒子径を調
節することができる。混合順序を逆にしても反応は進行
するが、粒子は細かくなる。
【0031】反応温度は原料の種類にもよるが、上限は
活性水素供給原料であるアルコキシ置換ナトリウムアル
ミニウム水素化物の分解が実質的に無視できる温度であ
り、通常は150 ℃程度である。分解を完全に抑えるため
には70℃以下が好ましい。反応温度の下限は、通常40℃
程度であり、これよりも低いと反応が実質的に起こらな
い。
【0032】反応終了後ナトリウムボロハイドライドの
結晶粉末の懸濁液が得られるので、濾過すれば副生アル
コキサイドを含む溶剤と分離できる。濾過して分離した
固体分は溶剤で洗浄し、ついで乾燥すれば高純度のナト
リウムボロハイドライド結晶粉末が得られる。
【0033】濾過、洗浄、乾燥に用いられる装置は通常
使用されるものでよく、特に制限はない。
【0034】ナトリウムボロハイドライドを濾過した濾
液中にはアルコキサイドが溶解している。これらはその
まま有機合成やセラミック等の原料として用いることが
できる。また、ナトリウム、アルミニウム、アルコー
ル、水素と混合して反応させ、アルコキシ置換ナトリウ
ムアルミニウム水素化物の合成に用いてもよい。
【0035】
【実施例】以下本発明を実施例により、更に具体的に説
明するが、本発明の範囲はそれによって限定されるもの
ではない。
【0036】実施例1 1リッターのガラス製四ツ口フラスコに撹拌機、滴下ロ
ート、温度計及び三方コックを装着し、内部を窒素で置
換した。
【0037】四ツ口フラスコ内に、活性水素供給原料と
してナトリウム水素化ビス(2- メトキシエトキシ)ア
ルミニウム〔NaAl(−O−C24−O−CH32
2〕(以下、〔A〕と記す)283 g(1.40モル)をトル
エン77gに溶解して装入した。
【0038】反応温度を60℃に保ちつつ滴下ロートから
硼素供給原料としてトリ- n- ブトキシボラン(以下、
〔B〕と記す)169 g(0.735 モル)を4時間で滴下し
た。その後、反応を完結させるため撹拌を1時間継続し
た。
【0039】なお、〔B〕の硼素のグラム原子量/
〔A〕の活性水素のグラム原子量は、0.735 /(1.4 ×
2)=0.263 であり、理論値の0.25より5%過剰であっ
た。
【0040】撹拌を停止させたのち、冷却し、生成した
白色粉末を濾過した。トルエンで追加洗浄し、真空乾燥
した。
【0041】白色粉末はナトリウムボロハイドライドで
あり、22.6g(0.595 モル)が得られた。収率は85%、
純度は98.8%であった。又、この粉末の平均粒子径は30
μmであった。
【0042】実施例2 トリ- n- ブトキシボランの代わりにトリ- n- ブトキ
シボロキシン73.5g(0.245 モル)を用いた他は、実施
例1と同様にして行った。
【0043】トリ- n- ブトキシボロキシンの硼素のグ
ラム原子量/〔A〕の活性水素のグラム原子量は、(0.
245 ×3)/(1.4×2)=0.263 であり、理論値の0.2
5より5%過剰であった。
【0044】白色結晶粉末であるナトリウムボロハイド
ライド20.7g(0.546 モル)が得られた。収率は78%、
純度は99.0%であった。また、この粉末の平均粒子径は
30μmであった。
【0045】実施例3 実施例1と同様の装置で反応を行った。
【0046】活性水素供給原料としてナトリウム水素化
ビス(2- エトキシ- エトキシ)アルミニウム〔NaA
l(−O−C24−O−C2522〕(以下、〔C〕
と記す)230 g(1.0 モル)をベンゼン100 gに溶解し
て装入した。
【0047】反応温度を50℃に保ちつつ滴下ロートから
硼素供給原料としてトリ- 2- エトキシエトキシボラン
(以下、〔D〕と記す)153 g(0.55モル)を5時間で
滴下した。その後、反応を完結させるため撹拌を1時間
継続した。
【0048】なお、〔D〕の硼素のグラム原子量/
〔C〕の活性水素のグラム原子量は、0.55/(1.0 ×
2)=0.275 であり、理論値の0.25より10%過剰であっ
た。
【0049】撹拌を停止させたのち、冷却し、生成した
白色粉末を濾過した。トルエンで追加洗浄し、真空乾燥
した。
【0050】ナトリウムボロハイドライドの白色粉末1
6.5g(0.435 モル)が得られた。収率は87%、純度は9
8.8%であった。また、平均粒子径は40μmであった。
【0051】実施例4 実施例1と同様の装置で反応を行った。
【0052】活性水素供給原料としてナトリウム水素化
ビス(n- ブトキシ)アルミニウム〔NaAl(−O−
n- C4922〕(以下、〔E〕と記す)198 g(1.
0 モル)をキシレン300 gに溶解して装入した。
【0053】反応温度を65℃に保ちつつ滴下ロートから
硼素供給原料としてトリ- n- ブトキシボラン(以下、
〔F〕と記す)119 g(0.516 モル)を3時間で滴下し
た。その後、反応を完結させるため撹拌を1時間継続し
た。
【0054】なお、〔F〕の硼素のグラム原子量/
〔E〕の活性水素のグラム原子量は、0.516 /(1.0 ×
2)=0.258 であり、理論値の0.25より3%過剰であっ
た。
【0055】ナトリウムボロハイドライドの白色粉末1
6.3g(0.43モル)が得られた。収率は86%、純度は98.
7%であった。また、平均粒子径は40μmであった。
【0056】
【発明の効果】本発明の方法によれば、非常に安価でか
つ過酸化物が生成せず取り扱い易い溶剤である芳香族炭
化水素を用いて、従来よりも非常に低い反応温度で合成
反応を行うことができ、しかもなんらの精製操作を行う
ことなく、非常に高純度で好ましい粒子径のナトリウム
ボロハイドライドの結晶粉末を得ることができる。
【0057】これらの多くの利点は、活性水素供給原料
としてアルコキシ置換ナトリウムアルミニウム水素化
物、硼素供給原料としてトリアルコキシボラン又はトリ
アルコキシボロキシンを用いた、従来全く知られていな
い新規な合成方法の効果によるものである。
【0058】産業の進歩発展に寄与するところ大であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−208218(JP,A) 特開 昭58−217426(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01B 6/21

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式1(化1) 【化1】 で表されるトリアルコキシボラン、又は、 一般式2(化2) 【化2】 で表されるトリアルコキシボロキシンの、一つ又はそれ
    らの混合物と、 一般式3(化3) 【化3】 で表されるアルコキシ置換ナトリウムアルミニウム水素
    化物を反応させることを特徴とするナトリウムボロハイ
    ドライドの製造方法。
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