JP2863322B2 - ジメチルアミンボランの造粒方法 - Google Patents

ジメチルアミンボランの造粒方法

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    • H10W20/42Vias, e.g. via plugs

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はジメチルアミンボランの
造粒方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ジメチルアミンボラン(以下DMABと記
す)は有機合成や無電解鍍金等の分野で用いられる重要
な還元剤である。
【0003】DMABの主要な用途である無電解鍍金では、
非常な高純度が要求される。一方DMABは融点が36℃で非
常に低く、又分解開始温度が70℃とこれまた非常に低
く、高純度を維持するには、温度、湿度等に最新の注意
が必要であった。更に取扱性を良くするため、適当な大
きさの粒子形状にする必要があった。
【0004】しかし、DMABの低融点、不安定性を考える
と、高純度を維持しつつ粒子に整形することは非常に困
難であった。この粒子を得る方法に関する報告は殆ど無
く、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒に溶解して液
表面に窒素を吹きつけて白い結晶を得たとの記載(Inorg
anic Synthesis,Vol.XV,122)があるだけである。
【0005】しかし、この方法は生産速度が非常に小さ
く、溶剤の損失も大きくて工業的生産には全く適してい
ない。特公昭61-45996には、蒸留、再結晶あるいはカラ
ムクロマトグラフィーで精製することは記載されている
が、再結晶の具体的内容の記載は無い。DMABを対象とし
ていない造粒方法としては、多数の方法が知られている
が、例えば粉砕、破砕等の方法はDMABを金属や無機物の
微粉で汚染するので好ましくない。
【0006】スプレー乾燥方法はDMABに長時間にわたっ
て熱を加えて純度を低下させる可能性があることと装置
が大規模であることが欠点である。DMABを溶融して後、
冷却したドラムに滴下して造粒する方法もあるが、ドラ
ムの表面からの汚染があること、装置が大規模であるこ
とで好ましくない。
【0007】以上の様にDMAB自体を機械装置にたよって
造粒する方法はDMABの純度を決して向上させることは無
く、装置からの微粉や金属による汚染、長時間加熱によ
る分解により純度が確実に低下するので好ましくない。
DMABの純度を向上させる可能性を有し、且つ造粒も可能
な方法として再結晶法がある。再結晶法は試料を良溶媒
に溶解して後、なんらかの方法で結晶化析出させる方法
である。
【0008】本願発明者らは、DMABの造粒に再結晶を適
用することを試みたが、意外にも困難であることを発見
した。再結晶法の典型として、DMABの良溶媒であるテト
ラヒドロフランにDMABを溶解して後、冷却又は濃縮する
方法を行った。しかし析出したDMABの全量ないし少なく
とも1/3以上が容器の壁面に固着して析出することが
判明した。このためその固着分を削り取るための新たな
装置が必要になり、壁面からの汚染も確実に発生するこ
とが明らかになった。そして回収率は大幅に低下した。
又、別の再結晶の例としてDMABをテトラヒドロフランに
溶解して後、貧溶媒であるn-ヘキサンを混合した。する
とDMABを主成分とする層とn-ヘキサンを主成分とする層
の二つの液層に分離した。そのまま冷却するとDMABの大
きな塊を形成し、造粒出来なかった。
【0009】この理由はDMABの融点が低く、テトラヒド
ロフランと混合してさらに融点の低い混合物をつくつた
ものと思われる。更に別の再結晶の例として、非常に大
量のテトラヒドロフランとn-ヘキサンの混合溶媒にDMAB
を溶解して後冷却した。この場合は回収率が50%以下で
あった。
【0010】又、再結晶と良く似た方法として貧溶媒中
にDMABの液滴を分散させて後冷却し結晶させる方法を試
みた。この場合は析出したDMABの全量乃至少なくとも1
/3以上が容器の壁面に固着して析出することが判明し
た。
【0011】このようにDMABの結晶が壁面に固着して析
出する現象の理由は定かではない、しかし、DMAB自体に
極性があり、本質的にガラス面やステンレス面と親和性
があることが考えられる。又DMABの融点が非常に低く、
結晶直前には非常に粘着性があることも考えられる。以
上のようにDMABを高純度を維持しつつ簡単にしかも定量
的回収率で造粒する方法は従来見出されていない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従って、融点が低く分
解温度も低い点で取扱いにくいDMABを、純度低下させな
いで、言い換えれば水素含有量を落とすことなく、又金
属や無機物による汚染も防ぎつつ、安価かつ簡単に、回
収率良く造粒出来る方法を開発することが望まれてい
た。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決すべく鋭意研究を行い、本発明を完成するに至っ
た。即ち本発明は、溶融状態のDMABをその融点以下に冷
却したDMABの貧溶媒中に滴下することにより造粒を行う
方法である。
【0014】以下更に詳細に説明する。DMABは、どのよ
うな製造方法によるものでもかまわない。DMABを少量の
良溶媒例えばトルエン、テトラヒドロフラン、エチレン
グリコールジメチルエーテルに溶解して使用しても良
い。尚、混入する微細粉末を除去するため濾過して後使
用しても良い。DMABの貧溶媒としては、DMABと反応しな
ければどんなものでも良いが、造粒後除去し易いこと、
DMABに全く不活性なこと、安価なこと等の条件を考える
と、低沸点の飽和鎖状又は環状炭化水素が好ましい。例
えば、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタ
ン、シクロヘキサンが挙げられる。
【0015】装置としては例えば上部に滴下ノズルのつ
いた攪拌槽が良い。操作の一例として攪拌槽に冷却した
貧溶媒を入れて攪拌しておき、滴下ノズルから溶融した
DMABを滴下する。DMABは貧溶媒中で直ちに冷却されて固
化し、スラリー状態となる。壁面に固着することは無
い。固化したDMABは、濾過により貧溶媒と簡単に分離で
き、DMABに残った貧溶媒は減圧乾燥により除去できる。
これらの操作は無水、無酸素の雰囲気に行わねばならな
い。
【0016】本願発明の方法によれば、析出したDMABは
貧溶媒中に存在する為か、壁面に全く付着しないので壁
面からの汚染は全く無い大きな利点がある。そして、壁
面に固着しないので壁面からの剥離残による回収率の低
下は全く無く、溶媒への溶解度による損失も無いため回
収率は定量的である。又DMABの滴下量や攪拌速度を調整
して析出したDMAB粒状を自在に調節出来る大きな特徴も
有する。
【0017】しかし、短時間に極めて多量のDMABを造粒
したい場合等に、充分に固化しないDMABが壁面に粘着す
る可能性もある。それを防止するには貧溶媒は充分に冷
却しておき、更に攪拌槽の壁面だけを一時的に36℃以上
にしておくことでも良い。また更に、本法の実施方法の
一変形として、DMABを貧溶媒で溶融し、攪拌してDMABの
液滴の分散状態を前もって作っておき、この系を冷却し
た貧溶媒に滴下してその状態で固化しても良いし、また
逆にこの系に冷却した貧溶媒を大量に混合してその状態
を固化しても良い。
【0018】滴下ノズルは生産速度を上げるため多孔板
かスプレーノズルが好ましい。DMABの溶融温度は低い程
分解が少なく固化も速いので好ましい。最高でも70℃を
越えてはならない。良溶媒が少量残存する場合は30℃前
後まで融点が低下するのでその温度で使用することが好
ましい。
【0019】貧溶媒の温度は上限はDMABの融点である36
℃以下であれば良い。しかし、DMABは不純物により融点
が大きく低下するので好ましくは30℃以下、更に冷却途
上での粒子の再融着の防止、固化速度の向上等を考える
と20℃以下がより好ましい。下限は制限は無いが、実用
上はブラインクーラーの性能等から−20℃程度であり、
それで充分である。
【0020】貧溶媒の使用量は溶融DMABの温度、量、含
有されている不純物の量、そして貧溶媒の温度によって
大きく異なるので適当に選ぶ必要がある。
【0021】さて、本発明の方法は溶融したDMABを冷却
した貧溶媒中に滴下して、急冷固結する方法であるから
良溶媒から結晶を徐々に析出する方法に比較して、純度
が低下することが予想される。
【0022】しかし、本発明者は本発明の方法が再結晶
法と比較して全く同等の純度を示すことを発見した。こ
の理由はDMABの融点が非常に低いので、実用的レベルに
冷却した貧溶媒との温度差があまり無くて結晶し、固化
するまでに不純物が貧溶媒側へ溶出する時間的余裕があ
るものと思われる。DMABの融点が低いことを巧みに利用
した効果である。
【0023】貧溶媒側へ溶出する不純物としては、量的
には合成時に用いた良溶媒であり、例えば、テトラヒド
ロフランやエチレングリコールジメチルエーテルが挙げ
られる。これらは確実に除去されて結晶固化したDMABの
純度が大きく向上する。又、合成時にDMABと共に生成す
る不純物、例えばジメチルアミノボランも抽出され、結
晶固化したDMABの純度向上の第2の理由になる。
【0024】さて、本発明の方法は合成時に用いた良溶
媒、例えばテトラヒドロフランや、エチレングリコール
ジメチルエーテルの残存する少量を除去する方法として
非常に効果的である。即ち、これらの良溶媒がDMABの粒
子から排除されて貧溶媒側へ移るので次に貧溶媒を濾過
して除去することにより同時に良溶媒も除去してしまう
ことが出来る。DMABに残った貧溶媒はDMABが粒子状にな
っているので蒸発し易く簡単に除去できる。
【0025】このDMABに混入している反応溶媒を除去出
来る効果は、実際にDMABを大量に製造する場合に大いに
有効である。実用的プロセスでは、反応終了後副生塩化
ナトリウムを濾別して後、DMABの良溶媒の溶液を濃縮す
る。
【0026】DMABに良溶媒が10〜100 %残存する状態ま
で濃縮した後、その残存する良溶媒を完全に除去するこ
とは、DMABが大量に存在すること、又良溶媒を減圧除去
するために用いる容器の形状や真空ポンプの能力の制限
があること等により非常に困難である。即ち、この操作
に非常に長時間を要して非経済的になるか、昇温加熱し
てDMABを分解させて純度を低下させるかしてしまう。
【0027】このような場合、本発明の方法によれば、
造粒を行う操作で同時に簡単に良溶媒を完全に除去し純
度を向上させることが出来るのである。以上の本発明の
方法の効果を纏めると、 1)定量的回収率で造粒できる。 2)装置の壁面等からの汚染が無く造粒できる。 3)熱による分解が無く造粒出来る。 4)DMAB中の反応溶剤を除去出来て、純度を向上すること
が出来る。 5)合成時に生成する不純物を除去出来て、純度を向上す
ることができる。 6)粒子の大きさを調節出来る。 7)純度は再結晶法と同等の水準を維持出来る。 8)DMABを合成した後、濃縮を行って最後に残った溶剤を
完全に除去する方法として大いに有効である。 これらの多くの効果は、DMABが低い温度でも分解し易い
という性質上の困難を巧みに回避し、融点が低いという
取扱い上の困難を利用した本発明の効果である。
【0028】
【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。
【0029】実施例1 攪拌機、温度計、滴下ロート、三方コックを装置した50
0ml ガラス製四つ口フラスコを窒素置換した。フラスコ
はオイルバス中に設置した。次いでn-ヘキサン150gを装
入し0 ℃に冷却した。純度98.8%のDMAB 100g を37℃に
て溶融し、滴下ロートから攪拌しているn-ヘキサン中へ
5分間で滴下した。溶融DMABはn-ヘキサン中で直ちに固
化し、粒子を形成した。壁面への付着は全く無かった。
【0030】次いで固体のDMABを濾過してn-ヘキサンと
分離し、更に20℃に保ちつつ1mmHg の減圧下で固体のDM
ABに含まれるn-ヘキサンを除去した。平均粒子直径1mm
の粒子のDMAB 9.8g (回収率98%)が得られた。酸化還
元滴定による純度は99.0%であった。
【0031】比較例1 実施例1と同じ装置を用いた。純度98.8%のDMAB 10.0g
をn-ヘキサン150gに懸濁して後、37℃に加熱しn-ヘキサ
ン中にDMABの油滴を分散させた。次いで0℃に冷却し
た。針状のDMABの結晶 8g (回収率80%)が得られた。
しかし、このうち3.2g(40%)はフラスコ壁面に固着し
た。そのため慎重に削り取る必要があった。酸化還元滴
定による純度は98.8%であつた。
【0032】比較例2 実施例1と同じ装置を用いた。純度98.8%のDMAB 10.0g
をテトラヒドロフラン30g に20℃で溶解した。次いで攪
拌しつつn-ヘキサン150gを徐々に滴下した。フラスコ内
は2層に分離した。下層はDMABを主成分とする液層、上
層はn-ヘキサンを主成分とする液相であった。これを−
10℃で冷却するとDMABは全量壁面に固着して造粒出来な
かった。
【0033】比較例3 実施例1と同じ装置を用いた。純度98.8%のDMAB 10.0g
をテトラヒドロフラン100gに溶解した。次いで攪拌しつ
つn-ヘキサン200gを徐々に滴下した。均一な溶液が得ら
れた。これを-10 ℃に冷却し静置した。針状のDMABの結
晶5g(回収率50%)が得られた。非常に低い回収率であ
った。また使用した大量の溶剤の分離精製も必要であっ
た。酸化還元滴定による純度は99.0%であった。
【0034】実施例2 ナトリウムボロハイドライドとジメチルアミン塩酸塩を
原料としてテトラヒドロフランを溶媒として反応を行
い、反応後副生の塩化ナトリウムを濾別してDMABのテト
ラヒドロフラン溶液を得た。この溶液を37℃にて30mmHg
で減圧濃縮した。数時間後、DMABに13%のテトラヒドロ
フランが残存するDMABの粗生成物(純度85%)を得た。
これ以上減圧時間を延長してもテトラヒドロフランの残
存量に殆ど変化は無かった。又、DMABの一部が昇華して
フラスコ上部に付着し、回収出来なかった。
【0035】実施例1と同様の装置を用いて上記DMAB粗
生成液体の中から11.3g をとり、35℃に保って、5℃に
冷却したn-ペンタン中で固化し、粒子を形成した。粒子
は壁面に全く付着しなかった。次いで固体のDMABを濾過
してn-ペンタンと分離し、更にに20℃に保ちつつ30mmHg
の減圧下で固体のDMABに含まれるn-ペンタンを除去し
た。平均粒子直径1mmの粒子のDMAB 9.8g (回収率98
%)が得られた。酸化還元滴定による純度は98.7%に向
上した。
【0036】実施例3 溶媒としてエチレングリコールジメチルエーテルを用い
て実施例2と同様にしてDMAB合成を行い、DMABに15%の
エチレングリコールジメチルエーテルが残存するDMABの
粗生成物、純度83%を得た。実施例1と同様の装置を用
いて、上記DMAB粗生成液体の中から11.5g を35℃に保っ
て0 ℃に冷却したn-ペンタン130gの中に3分間にわたり
滴下した。溶融DMABはn-ヘキサン中で固化し、粒子を形
成した。粒子は壁面に全く付着しなかった。
【0037】次いで固体のDMABを濾過してn-ヘキサンと
分離し、更に20℃に保ちつつ1mmHgの減圧下で固体のDM
ABに含まれるn-ペンタンを除去した。平均粒子直径1mm
の粒子のDMAB9.8g(回収率98%)が得られた。酸化還元
滴定による純度は、98.5%に向上した。
【0038】
【発明の効果】本発明の方法によれば、低い温度でも分
解し易く、融点が室温に近くて取扱い困難なDMABを、む
しろ純度を向上させる精製効果を伴いながら定量的収率
で造粒できて産業に寄与すること極めて大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07F 5/02 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融状態のジメチルアミンボランを、そ
    の融点以下の温度に冷却したジメチルアミンボランの貧
    溶媒中に滴下することを特徴とするジメチルアミンボラ
    ンの造粒方法。
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