(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多面体ボランの塩の混合物を合成するための方法であって、以下のステップ：
メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物と、アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩を、反応混合物中で、組み合わせ；
メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物と、アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩を反応させて、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体、及びアルカリ金属ハロゲン化物を形成させ；そして
メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を熱分解して、そしてメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む、生成混合物を生成させる
ことを含む、方法。
【請求項２】
反応ステップ、及び熱分解ステップが、連続加熱ステップとして行われ；そしてここで、前記熱分解ステップが、前記反応混合物において、インサイチュで、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を熱分解することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに以下のステップ：
前記反応ステップの前に、前記反応混合物に、極性非プロトン性溶媒を添加し；そして
前記熱分解ステップの前に、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を、前記反応混合物から分離する
ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記極性非プロトン性溶媒が、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、及びヘキサメチルホスホルアミドからなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
中間体分離ステップが、以下のステップ：
前記反応混合物を濾過して、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を含む濾液を生成させ；そして
前記メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を、前記濾液から、第二の溶媒で沈殿させる
ことを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記熱分解ステップが、１８０℃〜２００℃の間の温度で、１〜４時間行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物が、メチルトリエチルアンモニウム塩化物、及びメチルトリエチルアンモニウム臭化物からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩が、テトラヒドロホウ酸ナトリウム、及びテトラヒドロホウ酸カリウムからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第二の溶媒が、鎖状又は環状エーテルである、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記鎖状又は環状エーテルが、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４‐ジオキサン、及びジメトキシエタンからなる群から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
さらに、前記反応混合物中の、前記メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及び前記メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を、水への溶解性に基づいて分離することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記反応混合物が、前記アルカリ金属ハロゲン化物を含み、そして前記反応混合物分離ステップが、以下のステップ：
前記反応混合物と、冷水を組み合わせて、生成混合物溶液を生成させ；
前記生成混合物溶液を濾過して、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む濾過ケーキ、並びにメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩、及び前記アルカリ金属ハロゲン化物を含む生成混合物濾液を生成させる
ことを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記濾過ケーキから、前記メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を精製するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
精製ステップが、濾過ケーキを、アセトニトリル中に溶解すること、及び前記アセトニトリルから、前記メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を再結晶化して、前記メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む結晶性残渣を生成させることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記生成混合物濾液から、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を除去することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
除去ステップが、以下のステップ：
前記生成混合物濾液中の水を蒸発させて、前記メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む残渣を形成させ；
前記残渣を、追加の水中に再溶解させて、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩溶液を生成させ；
前記メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩溶液を濾過して、前記メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む第二の濾液を生成させ、ここでデカヒドロデカホウ酸塩が、ジアニオンとして存在し；そして
前記デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンを、前記第二の濾液から沈殿させる
ことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
沈殿ステップが、前記第二の濾液に、トリアルキルアンモニウムハロゲン化物、テトラアルキルアンモニウムハロゲン化物、及びテトラアルキルホスホニウムハロゲン化物からなる群から選択されるハロゲン化物を添加することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ハロゲン化物が、テトラブチルアンモニウム臭化物、テトラブチルアンモニウム塩化物、トリブチルアンモニウム塩化物、及びトリブチルアンモニウム臭化物からなる群から選択されるアンモニウムハロゲン化物である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
除去ステップが、以下のステップ：
前記生成混合物濾液中の水を蒸発させて、前記メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む残渣を形成させ；
前記残渣を、追加の水中に再溶解させて、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩溶液を生成させ；
前記メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩溶液を濾過して、前記メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む第二の濾液を形成させ、ここで、デカヒドロデカホウ酸塩が、ジアニオンとして存在し；そして
前記デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンを、イオン交換樹脂を用いて単離する
ことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記生成混合物中の、前記メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩及び前記メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩が、水への溶解性に基づいて分離され、そして前記生成混合物分離ステップが、以下のステップ：
前記生成混合物と、冷水を組み合わせて、生成混合物溶液を生成させ；
前記生成混合物溶液を濾過して、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む濾過ケーキ、及びメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む生成混合物濾液、ここでデカヒドロデカホウ酸塩が、ジアニオンとして存在し、を生成させる
ことを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項２１】
前記メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を、前記濾過ケーキから精製するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
精製ステップが、前記濾過ケーキを、アセトニトリル中に溶解すること、及び前記アセトニトリルから、前記メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を再結晶化して、前記メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む結晶性残渣を生成させることを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
生成混合物分離ステップが、前記デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンを、前記生成混合物濾液から沈殿させることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオン沈殿ステップが、前記生成混合物濾液に、トリアルキルアンモニウムハロゲン化物、テトラアルキルアンモニウムハロゲン化物、及びテトラアルキルホスホニウムハロゲン化物からなる群から選択されるハロゲン化物を添加することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ハロゲン化物が、テトラブチルアンモニウム臭化物、テトラブチルアンモニウム塩化物、トリブチルアンモニウム塩化物、及びトリブチルアンモニウム臭化物からなる群から選択されるアンモニウムハロゲン化物である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記生成混合物分離ステップが、前記デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンを、イオン交換樹脂を用いて単離することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記熱分解ステップが、２段階濃縮システムを取り付けた反応槽において行われ、ここで、第一段階コンデンサーが、メチルジエチルアミンボラン、トリエチルアミンボラン、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物を回収し、そして第二コンデンサーが、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物を回収する、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記メチルジエチルアミンボラン、トリエチルアミンボラン、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物が、回収され、そして分留により蒸留されて、前記メチルジエチルアミンボラン、トリエチルアミンボラン、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンを分離する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物が、回収され、そして分留により蒸留されて、前記メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンを分離する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩が、10Ｂ‐濃縮アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩である、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記10Ｂ‐濃縮アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩が、以下のステップ：
第一に、トルエン、キシレン、メシチレン、ベンゼン、又は１，２‐ジクロロエタンを含まない反応混合物中で、10Ｂ‐濃縮アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩を、Ｃ2〜Ｃ4アルコールと反応させて、トリアルキルホウ酸塩‐10Ｂを生成させ；
第二に、前記トリアルキルホウ酸塩‐10Ｂと、金属アルミニウム水素化物を、アミンの存在下で、反応させて、アミンボラン‐10Ｂを生成させ；そして、
第三に、前記アミンボラン‐10Ｂと、アルカリ金属水素化物、及びアルカリ金属メトキシドからなる群から選択される試薬を反応させて、アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩‐10Ｂを生成させる
ことによって合成される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
多面体ボランの塩の混合物を合成するための方法であって、以下のステップ：
メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物と、アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩を、反応混合物中で組み合わせ；そして
前記反応混合物を熱分解して、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩、及びアルカリ金属ハロゲン化物を含む生成混合物を生成させる
ことを含む、方法。
【請求項３３】
多面体ボランの塩の混合物を合成するための方法であって、以下のステップ：
メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物、アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩、並びにジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、及びスルホラン、ヘキサメチルホスホルアミドからなる群から選択される溶媒を、組み合わせて、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体、及びアルカリ金属ハロゲン化物を形成させ；
前記メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を、前記反応混合物から分離し；そして
前記メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を熱分解して、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む生成混合物を生成させる
ことを含む、方法。
【請求項３４】
メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を、混合物から、水への溶解性に基づいて、分離するための方法であって、ここで分離ステップが、以下のステップ：
前記混合物を、冷水と組み合わせて、混合物溶液を生成させ；そして
前記混合物溶液を濾過して、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む濾過ケーキ、及びメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む生成混合物濾液を生成させる
ことを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に関する相互参照
本出願は、２０１４年２月３日に出願された米国仮特許出願第６１／９６５，６７５号に基づく優先権を主張し、この内容は、参照により本明細書中に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、概して、多面体ボラン、それらの塩、アミン、及びアミンボランを合成及び精製するための方法に関する。
【０００３】
水素化ホウ素から多面体ボランアニオンの塩を製造する既存の方法は、典型的に、高沸点アルカン溶媒の存在下で、テトラアルキルアンモニウムボロヒドリドの熱分解に基づく。多くの開発された方法の信頼性は、疑わしく、特に、デカヒドロデカホウ酸塩アニオンの選択的形成を要求する方法が、疑わしい。
【０００４】
同位体的に濃縮したボロン‐１０化合物、例えば、多面体ボランの塩、ｃｌｏｓｏ‐デカヒドロデカホウ酸塩及びｃｌｏｓｏ‐ドデカヒドロドデカホウ酸塩は、癌のホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ）用の治療薬の調製のために研究室で使用することができる。しかしながら、これらの化合物は、商業的に入手できない。その結果、ボロン‐１０同位体濃縮化合物の合成、単離、及び精製のための単純な、そして容易にスケールアップすることができる方法を提供する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、本発明は、多面体ボランの塩の混合物の合成を対象とし、そして、メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物とアルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩とを、反応混合物中で組み合わせる第一ステップと、メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物とアルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩とを反応させて、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体とアルカリ金属ハロゲン化物とを形成させる第二ステップと、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を熱分解して、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む生成混合物を生成する第三ステップを含む。好ましくは、メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物は、メチルトリエチルアンモニウム塩化物、又はメチルトリエチルアンモニウム臭化物のいずれかである。アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩は、好ましくは、テトラヒドロホウ酸ナトリウム、又はテトラヒドロホウ酸カリウムのいずれかである。
【０００６】
本発明の第一態様の一実施態様では、反応ステップ及び熱分解ステップは、連続加熱ステップとして行われ、そして熱分解ステップは、反応混合物中で、インサイチュで、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を熱分解することを含む。
【０００７】
本発明の第一態様の一実施態様では、本発明の方法の第一態様の反応ステップの前に、極性非プロトン性溶媒が、反応混合物に添加され、そして熱分解ステップの前に、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体が、反応混合物から分離される。好ましくは、極性非プロトン性溶媒は、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、又はヘキサメチルホスホルアミドである。そのような実施態様では、中間体分離ステップは、反応混合物を濾過して、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を含む濾液を生成すること、及び第二溶媒で、濾液からメチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を沈殿させることを含む。好ましくは、第二溶媒は、鎖状又は環状エーテル、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４‐ジオキサン、及びジメトキシエタンである。
【０００８】
本発明の第一態様の一実施態様では、生成混合物中のメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩は、水への溶解度に基づいて分離されてもよい。
【０００９】
生成混合物が、アルカリ金属ハロゲン化物を含む、そのような実施態様では、生成混合物分離ステップは、好ましくは、生成混合物と冷水とを組み合わせて、生成混合物溶液を生成する第一ステップ、そして生成混合物溶液を濾過して、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む濾過ケーキ、及びメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩、及びアルカリ金属ハロゲン化物を含む、生成混合物濾液を生成する第二ステップを含む。好ましくは、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩は、濾過ケーキから精製される。好ましい精製ステップは、アセトニトリルに濾過ケーキを溶解させ、そしてアセトニトリルからメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を再結晶化させて、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む結晶性残渣を生成することを含む。メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩は、好ましくは、生成混合物濾液から除去される。除去の１つの好ましい方法は、生成混合物濾液中の水を蒸発させて、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む残渣を形成させる第一ステップ、追加の水中に残渣を再溶解させて、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を生成する第二ステップ、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩溶液を濾過して、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む第二濾液を形成させる第三ステップ、及び第二濾液からデカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンを沈殿させる第四ステップを含む。沈殿ステップは、好ましくは、第二濾液にハロゲン化物、例えば、トリアルキルアンモニウムハロゲン化物、テトラアルキルアンモニウムハロゲン化物、及びアンモニウムハロゲン化物を添加することを含む。許容されるアンモニウムハロゲン化物は、限定されないが、テトラブチルアンモニウム臭化物、テトラブチルアンモニウム塩化物、トリブチルアンモニウム塩化物、及びトリブチルアンモニウム臭化物が挙げられる。別の実施態様では、デカヒドロデカホウ酸塩のジアミンは、イオン交換樹脂を用いて、第二濾液から分離することができる。
【００１０】
生成混合物が実質的にアルカリ金属ハロゲン化物を含まない実施態様では、生成混合物分離ステップは、好ましくは、生成混合物と冷水とを組み合わせて、生成混合物溶液を生成する第一ステップ、そして生成混合物溶液を濾過して、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む濾過ケーキ、及びメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む、生成混合物濾液を生成する第二ステップを含む。好ましくは、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩は、濾過ケーキから精製される。好ましい精製ステップは、アセトニトリルに濾過ケーキを溶解させ、そしてアセトニトリルからメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を再結晶化させて、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む結晶性残渣を生成することを含む。生成混合物分離ステップは、好ましくは、生成混合物濾液からデカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンを沈殿させることを含む。好ましくは、デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンは、生成混合物濾液にハロゲン化物、トリアルキルアンモニウムハロゲン化物、テトラアルキルアンモニウムハロゲン化物、及びアンモニウムハロゲン化物を添加することにより沈殿させる。許容されるアンモニウムハロゲン化物は、限定されないが、テトラブチルアンモニウム臭化物、テトラブチルアンモニウム塩化物、トリブチルアンモニウム塩化物、及びトリブチルアンモニウム臭化物が挙げられる。別の実施態様では、デカヒドロデカホウ酸塩のジアミンは、イオン交換樹脂を用いて、第二濾液から分離することができる。
【００１１】
本発明の一態様の一実施態様では、熱分解ステップは、二段階濃縮システムに取り付けられている反応槽（reactor）中で行われ、ここで、第一段階コンデンサーは、メチルジエチルアミンボラン、トリエチルアミンボラン、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物を回収し、そして、第二段階コンデンサーは、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物を回収する。メチルジエチルアミンボラン、トリエチルアミンボラン、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物は、回収されて、そして、分留によって蒸留して、メチルジエチルアミンボラン、トリエチルアミンボラン、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンに分離されてもよい。メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物を、回収し、そして、分留によって蒸留して、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンを分離してもよい。
【００１２】
一実施態様では、アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩は、10Ｂ‐濃縮アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩である。10Ｂ‐濃縮アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩は、トルエン、キシレン、メシチレン、ベンゼン、又は１，２‐ジクロロエタン（1,2-dichlorhoethane）を含まない反応混合物中で、10Ｂ‐濃縮ホウ酸と、Ｃ2〜Ｃ4アルコールを反応させて、トリアルキルホウ酸塩‐10Ｂを生成する第一ステップと、トリアルキルホウ酸塩‐10Ｂと、金属アルミニウム水素化物を、アミンの存在下で、反応させて、アミンボラン‐10Ｂを生成する第二ステップと、そして、アミンボラン‐10Ｂと、アルカリ金属水素化物、及びアルカリ金属メトキシドからなる群から選択される試薬を反応させて、アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩‐10Ｂを生成する第三ステップによって、合成されてもよい。
【００１３】
本発明の第一態様の一実施態様では、熱分解ステップは、１８０℃〜２００℃の温度の間で、１〜４時間、行われる。
【００１４】
特定の実施態様では、本発明は、メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物と、アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩を、反応混合物中で組み合わせる第一ステップと、そして反応混合物を熱分解して、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩、及びアルカリ金属を含む、生成混合物を生成する第二ステップを含む、多面体ボランの塩の混合物を合成するための方法を対象とする。
【００１５】
特定の実施態様では、本発明は、メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物と、アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩と、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、及びヘキサメチルホスホルアミドからなる群から選択される溶媒を組み合わせて、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体及びアルキル金属ハロゲン化物を形成させる第一ステップ、反応混合物からメチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を分離する第二ステップと、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を熱分解し、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む生成混合物を生成させ、ここで生成混合物が、実質的にアルキルハロゲン化物を含まない第三ステップを含む、多面体ボランの塩の混合物を合成するための方法を対象とする。
【００１６】
特定の実施態様では、本発明は、混合物から、水への溶解性に基づいて、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を分離する方法を対象とし、ここで、分離ステップは、混合物と冷水とを組み合わせて、混合物溶液を生成する第一ステップ、そして混合物溶液を濾過して、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む濾過ケーキ、及びメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む、生成混合物濾液を生成する第二ステップを含む。
【００１７】
本発明のさらなる態様は、それらに付随する利点及び新規特徴と共に、以下の説明に部分的に記載され、そして一部は、以下の試験で当業者に明らかになり、又は本発明の研究から理解されてもよい。本発明の目的及び利点は、特許請求の範囲において特に指摘された手段及び組み合わせを用いて実現されそして達成されてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、多面体ボランアニオン、デカヒドロデカホウ酸塩、及びドデカヒドロドデカホウ酸塩、及びそれらの塩の合成、及び精製のための方法を対象とする。反応において、メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物は、アルキル金属テトラヒドロホウ酸塩と、反応混合物中で組み合される。メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物、及びアルキル金属テトラヒドロホウ酸塩は、反応して、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体及びアルキル金属ハロゲン化物を形成する。メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、熱分解されて、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩の生成混合物を生成する。アルキル金属テトラヒドロホウ酸塩は、10Ｂ‐濃縮であってもよく、そして結果として生じる生成物は、10Ｂ‐濃縮デカヒドロデカホウ酸塩、並びにデカヒドロデカホウ酸塩ジアニオン及び塩を含んでもよい。
【００１９】
例示的な実施態様では、反応ステップ及び熱分解ステップは、連続加熱ステップで行う。そのような実施態様では、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、反応混合物中で、インサイチュで、熱分解される。メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩の得られた生成混合物は、また、アルキル金属ハロゲン化物を含む。
【００２０】
第二の例示的な実施態様では、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、熱分解前に、反応混合物から分離される。そのような実施態様では、溶媒は、熱分解前に、反応混合物に添加され、そして結果として生じた反応は、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を生成する。メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、反応混合物から分離され、そして次に、熱分解されて、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩の生成混合物を生成する。生成混合物は、実質的にアルキル金属ハロゲン化物を含まない。
【００２１】
両実施態様では、生成混合物中で、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩は、水への溶解性に基づいて、分離されてもよい。デカヒドロデカホウ酸塩及びドデカヒドロドデカホウ酸塩ジアニオンは、塩として回収される。
【００２２】
本発明は、また、アミン、及びアミンボランの合成に関し、そしてそれは、熱分解の副産物として生成され、そして濃縮により分離され、そして蒸留を通して精製することができる。
【００２３】
第一の例示的実施態様‐多面体ボラン塩の合成、及び精製
多面体ボラン塩の合成
第一の例示的な実施態様では、メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物、例えば、メチルトリエチルアンモニウム塩化物、又はメチルトリエチルアンモニウム臭化物は、反応槽中で、乾燥させる。アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩、例えば、テトラヒドロホウ酸ナトリウム、又はテトラヒドロホウ酸カリウムは、反応槽中に続いて添加される。アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩：メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物のモル比は、好ましくは、０．９：１．０〜１．１：１．０であり、そして特定の実施態様では、約１：１である。
【００２４】
反応混合物は、反応槽中で撹拌され、そして加熱される。反応は、水平型又は垂直型反応槽で行われてもよい。反応槽は、好ましくは、ガスが、以下の「アミン及びアミンボランの単離」で、より詳細に論じられるように、安全に避けられそして濃縮されるように、蒸留装置と接続される。
【００２５】
加熱ステップ、そしてそれは、熱分解ステップとしてまた言及することができ、連続加熱ステップにおいて、反応混合物を加熱して、（ｉ）固体メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物、及びアルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩の間の反応を可能にして、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体を生じさせ、そして形成させ、そして（ｉｉ）メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体の熱分解を可能にすることを含む。特定の実施態様では、反応及び熱分解は、少なくとも反応の一部によって同時に起こる。温度は、１時間以上かけて、熱分解温度まで徐々に上昇させてもよく、そして、一定期間、例えば、１時間、１２０℃〜１５０℃の間の中温で、保持されてもよい。あるいは、温度は、１時間以下の期間で、熱分解温度に素早く上昇させてもよい。熱分解温度は、好ましくは、少なくとも１８０℃、そして特定の実施態様では、１８０℃〜２００℃の間である。反応混合物は、熱分解温度で、熱分解を十分に行うことができる期間保持される。特定の実施態様では、反応混合物は、熱分解温度で、少なくとも１時間、又は１〜４時間の間、保持される。反応混合物は、続いて、室温に冷却される。
【００２６】
得られた生成混合物は、エチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩、及び未反応のアルカリ金属ハロゲン化物の混合物を含む。特定の実施態様では、生成混合物において、エチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩：メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩の重量比は、４０：６０〜６０：４０の間の範囲であってもよい。
【００２７】
多面体ボラン塩の単離
生成混合物において、エチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩は、そしてそれは、また、アルカリ金属ハロゲン化物を含み、続いて、水への溶解性に基づいて、分離される。
【００２８】
生成混合物は、冷水で混合される。冷水の温度は、５℃未満であり、好ましくは、０℃〜１０℃であり、そして特定の実施態様では、冷水は、約０℃の温度の氷水である。得られた生成混合物溶液は、生成混合物を溶解するのに十分な水を含む。生成混合物は、生成混合物溶液の約２５％〜３５％（ｗ／ｗ）の間、含まれてもよく、そして特定の実施態様では、生成混合物溶液の約３０％（ｗ・ｗ）を含む。得られた生成混合物溶液は、好ましくは少なくとも２分間、撹拌されて、生成混合物溶液において溶解される。
【００２９】
生成混合物溶液は、濾過されて、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む濾過ケーキと、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、少量のメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩、及びアルカリ金属ハロゲン化物を含む生成混合物濾液を生成する。生成混合物濾過ステップは、１又は複数回、繰り返されてもよい。メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩は、さらに以下のように分離されてもよい。
【００３０】
ドデカヒドロドデカホウ酸塩の分離
濾過ケーキは、アセトニトリルから再結晶化されて、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む結晶性残渣を生成する。そのような再結晶化では、濾過ケーキは、アセトニトリル中に溶解され、そしてメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩は、アセトニトリルから再結晶化されて、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む結晶性残渣を生成する。得られた結晶性残渣は、その後、特定の実施態様では、アセトンで、洗浄され、そして乾燥されて、ドデカヒドロドデカホウ酸塩のジアニオンを含む、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩の多面体ボラン塩を生じる。アニオンは、ｃｌｏｓｏ‐ドデカヒドロドデカホウ酸塩でもよい。ｃｌｏｓｏ‐ドデカヒドロドデカホウ酸塩の回収は、ドデカヒドロドデカホウ酸塩のジアニオンの少なくとも５０％回収が達成され、そしていくつかの実施態様では、６５％〜７５％回収が達成される。
【００３１】
デカヒドロデカホウ酸塩の分離
生成混合物濾液中の水は、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を含む得られた残渣が乾燥するまで、蒸発させる。乾燥残渣は、その後、温水中に再溶解されて、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩溶液を形成する。水は、少なくとも９０℃であり、そしていくつかの実施態様では、沸騰水である。溶液は、続いて、濾過されて、溶液から残りのメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を除去し、そしてメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩が、第二濾液において、回収される。
【００３２】
冷却後、デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンは、塩として、第二濾液から沈殿される。デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンは、アンモニウムハロゲン化物を使用して、第二濾液から沈殿されてもよい。デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンを沈殿するために使用することができる他の化合物は、テトラアルキルホスホニウムハロゲン化物を含む。アンモニウムハロゲン化物は、トリアルキルアンモニウムハロゲン化物、及びテトラアルキルアンモニウムハロゲン化物からなる群から選択されてもよい。特定の実施態様では、アンモニウムハロゲン化物は、テトラブチルアンモニウム臭化物、テトラブチルアンモニウム塩化物、トリブチルアンモニウム塩化物、及びトリブチルアンモニウム臭化物からなる群から選択され、同様のアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を生成する。ハロゲン化物は、アンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩として、デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンを沈殿させるのに十分な量で、第二濾液に添加される。特定の実施態様では、ハロゲン化物は、少なくともデカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンの２倍のモルである量で、添加され、そして特定の実施態様では、ハロゲン化物：デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンのモル比は、２．５：１である。デカヒドロデカホウ酸塩沈殿は、水で洗浄される。塩は、ｃｌｏｓｏ‐デカヒドロデカホウ酸塩であってもよい。デカヒドロデカホウ酸塩のアニオン（［Ｂ10Ｈ10］2-）の収率は、少なくとも５０％に達することができ、そして特定の実施態様では、７５％〜８０％に達することができる。
【００３３】
特定の実施態様では、デカヒドロデカホウ酸塩のアニオンは、アンモニウム塩として沈殿しないが、しかしながら、イオン交換樹脂を使用して、第二濾液から、分離され、回収される。そのような実施態様では、メチルトリエチルアンモニウムカチオンは、アルカリ金属、又はアンモニウム水酸化物を添加することにより、イオン交換樹脂で、アルカリ金属カチオン、又はアンモニウムに交換される。デカヒドロデカホウ酸塩は、デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンの、アルカリ金属、又はアンモニウム塩として回収される。
【００３４】
第二の例示的な実施態様‐多面体ボラン塩の合成及び精製
第二の例示的な実施態様では、メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物、例えば、メチルトリエチルアンモニウム塩化物、又はメチルトリエチルアンモニウム臭化物、及びアルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩、例えば、テトラヒドロホウ酸ナトリウム、又はテトラヒドロホウ酸カリウムは、固体として混合される。メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物は、無水物であってもよい。アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩：メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物のモル比は、好ましくは、０．９：１〜１．１：１であり、そして特定の実施態様では、約１：１である。
【００３５】
溶媒は、反応混合物に添加される。溶媒は、極性非プロトン性溶媒であってもよく、そしてそれは、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン、又はヘキサメチルホスホルアミド（ＨＭＰＡ）からなる群から選択されてもよい。溶媒：メチルトリエチルアンモニウムハロゲン化物の比は、４〜５ｍｌ／ｇの範囲でもよく、そして特定の実施態様では、４．５ｍｌ／ｇである。
【００３６】
得られた反応混合物懸濁物は、激しく撹拌される。反応は、室温で行われてもよく、そして１５℃〜３０℃の間の温度で、３０分〜３時間の範囲であってもよい時間の間、行われてもよく、そして特定の実施態様では、２５℃で、２時間である。反応は、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体、及びアルカリ金属ハロゲン化物を生成する。
【００３７】
メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、熱分解前に、反応混合物から分離される。メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、濾過により、反応混合物から除去されてもよく、ここで、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、濾液中に回収される。メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、第二溶媒で、濾液から沈殿される。第二溶媒は、好ましくは、第一溶媒と異なる。
【００３８】
第二溶媒は、鎖状又は環状エーテル、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、１，４‐ジオキサン、及びジメトキシエタン（ＤＭＥ）である。溶媒：濾液の体積比は、２：１〜３：１であってもよく、そして特定の実施態様では、約２．５：１の体積比である。得られたメチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体沈殿は、実質的に、アルカリ金属ハロゲン化物を含んでおらず、そしてそれは、濾過ステップの間に、除去される。
【００３９】
メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体沈殿は、濾過により回収され、そして鎖状又は環状エーテル、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、１，４‐ジオキサン、及びジメトキシエタン（ＤＭＥ）であってもよい溶媒で洗浄されてもよく、そして乾燥される。メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体の全収率は、少なくとも８５％に達し、そして特定の実施態様では、９０〜９７％に達する。
【００４０】
メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、続いて、熱分解される。熱分解は、上記の第一の実施態様で利用した、蒸留装置を備えた反応槽と同じ装置を使用して行ってもよい。メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、反応槽中に置かれ、ゆっくりと撹拌され、少なくとも１８０℃、そして特定の実施態様では、１８０℃〜２００℃に加熱される。反応混合物は、熱分解温度で、分解を行うのに十分な時間で、保持される。特定の実施態様では、メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩中間体は、熱分解温度で、少なくとも１時間、又は１時間〜４時間の間、保持される。反応混合物は、続いて、室温に冷却される。
【００４１】
上記第一の例示的な実施態様と同様に、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩の混合物を含む。しかしながら、得られた生成混合物は、実質的に、アルカリ金属ハロゲン化物を含んでいない。特定の実施態様では、生成混合物において、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩：メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩の重量比は、４０：６０〜６０：４０の間の範囲であってもよい。
【００４２】
多面体ボラン塩の単離
生成混合物中のメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩は、水への溶解性に基づいて、分離することができる。
【００４３】
生成混合物は、冷水と混合される。冷水の温度は、５℃未満であり、好ましくは、０℃〜１０℃の間であり、そして特定の実施態様では、冷水は、約０℃の温度の氷水である。水は、水溶液の形態、例えば、塩化ナトリウム溶液であってもよい。得られた生成混合物溶液は、生成混合物を溶解するのに十分な水を含む。生成混合物は、約２５〜３５（ｗ／ｗ）の間の生成混合物溶液を含んでもよく、そして特定の実施態様では、約３０％（ｗ／ｗ）の生成混合物溶液を含む。得られた生成混合物溶液は、好ましくは、少なくとも２分間、撹拌され、生成混合物溶液において、生成混合物を溶解させる。
【００４４】
生成混合物溶液は、濾過されて、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む濾過ケーキ、及びメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩と、無視できる量のメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む生成混合物濾液を生成する。生成混合物濾過ステップは、組み合わされた生成混合物濾液で、１回又は複数回繰り返してもよい。メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩は、さらに以下のように分離される。
【００４５】
ドデカヒドロドデカホウ酸塩の分離
濾過ケーキは、アセトニトリルから再結晶化し、そしてメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む、結晶性残渣を生成する。そのような再結晶化では、濾過ケーキは、アセトニトリルに溶解されて、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩は、アセトニトリルから再結晶化されて、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩を含む、結晶性残渣を生成する。得られた結晶性残渣は、その後、特定の実施態様では、アセトンで、洗浄され、そして乾燥されて、ドデカヒドロドデカホウ酸塩のジアニオンを含む、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩の多面体ボラン塩を生じる。アニオンは、ｃｌｏｓｏ‐ドデカヒドロドデカホウ酸塩でもよい。ｃｌｏｓｏ‐ドデカヒドロドデカホウ酸塩の回収は、ドデカヒドロドデカホウ酸塩のジアニオンの少なくとも５０％〜６０％回収が達成され、そしていくつかの実施態様では、７０％回収が達成される。
【００４６】
デカヒドロデカホウ酸塩の分離
デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンは、塩として、生成混合物濾液から沈殿される。デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンは、アンモニウムハロゲン化物を使用して、生成混合物濾液から沈殿されてもよい。デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンを沈殿するために使用することができる他の化合物は、テトラアルキルホスホニウムハロゲン化物を含む。アンモニウムハロゲン化物は、トリアルキルアンモニウムハロゲン化物、及びテトラアルキルアンモニウムハロゲン化物からなる群から選択されてもよい。特定の実施態様では、アンモニウムハロゲン化物は、テトラブチルアンモニウム臭化物、テトラブチルアンモニウム塩化物、トリブチルアンモニウム塩化物、及びトリブチルアンモニウム臭化物からなる群から選択され、同様のアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩を生成する。ハロゲン化物は、アンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩として、デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンを沈殿させるのに十分な量で、生成混合物濾液に添加される。特定の実施態様では、ハロゲン化物は、少なくともデカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンの２倍のモルである量で、添加され、そして特定の実施態様では、ハロゲン化物：デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンのモル比は、２．５：１である。デカヒドロデカホウ酸塩沈殿は、水で洗浄される。塩は、ｃｌｏｓｏ‐デカヒドロデカホウ酸塩であってもよい。デカヒドロデカホウ酸塩のアニオン（［Ｂ10Ｈ10］2-）の収率は、４０％に達することができ、そして特定の実施態様では、５０％〜６０％に達することができる。
【００４７】
特定の実施態様では、デカヒドロデカホウ酸塩のアニオンは、アンモニウム塩として沈殿しないが、しかしながら、イオン交換樹脂を使用して、第二濾液から、分離され、回収される。そのような実施態様では、メチルトリエチルアンモニウムカチオンは、アルカリ金属、又はアンモニウム水酸化物を添加することにより、イオン交換樹脂で、アルカリ金属カチオン、又はアンモニウムに交換される。デカヒドロデカホウ酸塩は、デカヒドロデカホウ酸塩のジアニオンの、アルカリ金属、又はアンモニウム塩として回収される。
【００４８】
アミンボランの単離
特定の実施態様では、アミンボラン、及びアミンは、熱分解反応の濃縮物から回収される。熱分解反応は、二段階濃縮システムに取り付けられている反応槽中で行われる。第一段階コンデンサーは、メチルジエチルアミンボラン、トリエチルアミンボラン、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物を回収する第二段階コンデンサーは、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物を回収する。好ましくは、非濃縮性物は、酸、例えば、塩酸、硫酸、又は酢酸を介して、酸が、反応の間、微量に形成され得、そして安全上の懸念となる、任意の非濃縮性アミン、アミンボラン蒸気及び／又は低級ボランと反応してもよいように、泡立てられる。アミン及びアミンボランは、蒸留によって、分離されてもよい。
【００４９】
本発明は、２つの高価ではない出発物質、金属アルカリテトラヒドロホウ酸塩、及びテトラアルキルアンモニウムハロゲン化物から、多面体ボランの塩、すなわち、デカヒドロデカホウ酸塩、及びドデカヒドロドデカホウ酸塩の効率的な合成及び精製を提供する。代替的な熱分解経路が、利用可能である。反応混合物の大部分の水性処理による生成物の単離及び分離は、有機溶媒の最小限の使用を可能にし、そして優れた収率で、多面体ボラン塩を提供する。反応生成物の５０％超のメチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩と、メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩の総収率が、達成されることができる。本発明の多面体ボランの合成のための方法は、短い反応時間を使用する。本発明の方法は、また、副産物の分離及び特性評価を可能にする。アミン及びアミンボランは、本反応の有益な副産物であり、そしてそれは、容易に分離し、そして精製することができる。
【００５０】
10Ｂ‐濃縮多面体ボランの合成
特定の実施態様では、アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩出発物質は、10Ｂ‐濃縮アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩、例えば、テトラヒドロホウ酸‐10Ｂナトリウムであってもよく、そして得られた生成物は、10Ｂ‐濃縮デカヒドロデカホウ酸塩、並びにデカヒドロデカホウ酸塩のジアニオン及び塩を含んでもよい。10Ｂ‐濃縮アルカリ金属テトラヒドロホウ酸塩は、同じ発明者により出願された係属中の出願「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｂｏｒａｎｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」（ＰＣＴ出願番号 ＰＣＴ／ＵＳ／１５／１４２２４）に開示された方法を使用して、生成されてもよく、そしてそれは、本明細書中に参照として組み込まれる。
【００５１】
本発明は、以下の非限定的な例によって、さらに説明される。
【実施例】
【００５２】
実施例１
以下の例は、上記第一の例示的な実施態様と一致する。
装置
反応槽は、熱電対、圧力計、吹出弁、吹き出し圧力２０ｐｓｉに調節された逆止弁、及びアルゴン／真空切換弁を備えた、２４”の長さ、１２”の直径の鋼製の円筒であった。反応槽は、チェーン歯車を介して、電気モーターを用いて、回転することができた。反応槽を、自動温度制御装置に接続した、加熱コイル及び熱電対を含む、断熱箱内に設置した。逆止弁を通して反応槽から排出されるガスを、テフロン（登録商標）ラインにおいて、アルゴン搬送ガスと混合し、その後、−１５℃、及び−７８℃に、それぞれ保持された、２つのコンデンサーを有する二段階ガラス濃縮システムを通過させた。非濃縮性物を、濃縮酢酸を介して、泡立たせた。約４０〜５０の鋼球（直径１／２”）を、以下に記載したように、反応槽において使用した。
【００５３】
合成
メチルトリエチルアンモニウム塩化物を、真空下、１２０℃で、２時間、反応槽において乾燥させた。メチルトリエチルアンモニウム塩化物の質量を、乾燥後３０００ｇであるような方法で、水分含量に基づいて、計算した（ＮＭＲにより決定）。テトラヒドロホウ酸ナトリウム（７４８ｇ）を、反応槽に添加した。約４０〜５０の鋼球（直径１／２”）を添加し、反応混合物を、１２０℃に加熱し、そしてその温度で、１５分間保持した。反応混合物を、次に、１５０℃に加熱し、そして１時間その温度で保持した。最後に、反応混合物を、１８５℃に加熱し、そして７時間その温度で保持した。次いで、反応混合物を、１７０℃に冷却し、そして２９”Ｈｇに、２時間、１Ｌトラップを使用して、−１９６℃で、排出した。反応混合物を、アルゴンで充填し、そして室温に冷却した。
【００５４】
生成物の単離
多面体ボランの単離
反応混合物を、１７．５％（ｗ／ｗ）の多面体ボラン混合物、ここで、（ＭｅＮＥｔ3）2［Ｂ10Ｈ10］の割合が、５４％（ｗ／ｗ）であり、そして（ＭｅＮＥｔ3）2［Ｂ12Ｈ12］の割合が、４６％（ｗ／ｗ）である、を含むように決定した。乾燥破砕反応混合物の５０ｇバッチを、１００ｍｌの氷冷水と混合し、そしてマグネチックスターラー上で、約２分間撹拌した。沈殿を、粗多孔性ガラスフリット上で濾過し、そしてその後、残渣を、３つの分離した３ｍｌのアセトン部分を有する、ガラスフリット上で洗浄し、そして空気吸込により乾燥させて、３．００ｇのメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩（ＭｅＮＥｔ3）2［Ｂ12Ｈ12］を得て、そしてそれは、［Ｂ12Ｈ12］2-の７５％収率に相当した。
【００５５】
組み合わされた洗浄水を蒸発させ、乾燥残渣を残した。残渣を、１００ｍｌの沸騰水中に再溶解し、そして濾過した。冷却後、濾液を、２００ｍｌの水で希釈し、そしてテトラブチルアンモニウム臭化物（７．５０ｇ）を、濾液に添加した。白色沈殿を濾過し、５０ｍｌの水で洗浄し、そして空気吸込により乾燥させて、６．５ｇのテトラブチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩（ＴＢＡ2［Ｂ10Ｈ10］）を得て、そしてそれは、［Ｂ12Ｈ12］2-の８０％収率に相当した。
【００５６】
アミンボランの単離
反応濃縮物は、４つの化合物：メチルジエチルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミンボラン、及びトリエチルアミンボランの混合物であった。アミン及びアミンボランを、蒸留によって分離した。１６４０ｇの反応濃縮物を、温度計、撹拌子、及び蒸留ヘッドを備えた、３Ｌの二口丸底フラスコ内に置いた。蒸留ヘッドを、１Ｌの受けフラスコ（receiving flask）及びミネラルオイルバブラーに接続した。蒸留を、蒸留フラスコの温度が、１７０℃に達するまで、加熱マントル上で撹拌することにより行った。蒸留物（５９０ｇ）のＮＭＲ分析は、ＭｅＮＥｔ2（３０％ ｗ／ｗ）及びＥｔ3Ｎ（７０％ ｗ／ｗ）の混合物を示す。蒸留フラスコは、１０４０ｇの、ＭｅＮＥｔ2・ＢＨ3（４６％ ｗ／ｗ）、及びＥｔ3Ｎ・ＢＨ3（５４％ ｗ／ｗ）とのアミンボラン混合物を含む。
【００５７】
実施例２及び３
実施例２及び３の装置
Ｐａｒｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓにより製造された、１ガロンの鋼製圧力反応槽を、多面体ボランの合成のために使用した。反応槽を、二段階濃縮システムに取り付けた。反応槽からの蒸気を、０．５インチテフロン（登録商標）チューブを経由して、第一段階濃縮システムに入れた。濃縮システムの第一段階は、鋼製リザーバーを備えた、垂直鋼製コンデンサーである。コンデンサーを、循環式チラーを用いて、−１５℃に保持した。第一段階濃縮システムを、鋼製マニホールドを経由して、第二段階と接続した。マニホールドは、反応槽及び第一段階濃縮システムが、他のシステムから分離され、排気され、そして不活性ガスで充填し得るように構築した。濃縮システムの第二段階は、５００ｍｌの一口丸底受けフラスコを取り付けた、ガラスデュワーコンデンサーであった。コンデンサーを、２‐プロパノール／ドライアイス混合物で、−７８℃に保持した。第二段階コンデンサーからの排気を、搬送ガス（アルゴン）と混合し、そして氷酢酸を介して泡立てた。反応槽は、温度制御装置を備えていた。制御装置熱電対を、反応槽のヒーターと外壁との間に設置した。第二熱電対を、反応槽の蓋における、熱電対ウェルに設置し、そして反応混合物の温度を測定するために使用した。
【００５８】
実施例２
以下の例は、上記第一の例示的な実施態様と一致する。
合成
メチルトリエチルアンモニウム塩化物を、１４０℃で、３時間の反応前に、真空オーブンで乾燥させた。メチルトリエチルモノアンモニウム塩化物の重量を、乾燥後、それが２００ｇ（１．３２ｍｏｌ）の重さであるように、水分含量に基づいて、計算した（ＮＭＲにより決定）。テトラヒドロホウ酸ナトリウム（５０ｇ，１．３２ｍｏｌ）を、反応槽中で、メチルトリエチルアンモニウム塩化物と混合した。反応槽を密閉し、排出し、そしてアルゴンで充填した。穏やかな撹拌後、反応混合物を、１８５℃（内部熱電対により測定）で、１時間、加熱した。その後、ヒーターのスイッチを切り、そして反応槽を、室温に冷却した。ＮＭＲによる固体反応生成物の分析は、それが、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩、及びドデカヒドロドデカホウ酸塩を含み、ここで、２つの生成物の比が、重量で、それぞれ、４０：６０〜６０：４０の範囲であることを示した。反応混合物における組み合わされた多面体ボランの全濃度を、１５重量％〜２５重量％の範囲の全反応混合物として、測定した。反応混合物の残りは、塩化ナトリウムであった。第一段階濃縮物は、メチルジエチルアミンボラン、及びトリエチルアミンボランの混合物を含み、ここで、メチルジエチルアミンボラン：トリエチルアミンボランの平均モル比は、１：１であった。第二段階濃縮システムは、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物を含む。
【００５９】
生成物の単離
塩化ナトリウムを含む混合物からの多面体ボランの単離
反応混合物を、１５〜２５％（ｗ／ｗ）の多面体ボランを含むように測定し、ここで、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩：ドデカヒドロドデカホウ酸塩の比は、重量で、４０：６０〜６０：４０の範囲であった。破砕反応混合物の５０ｇバッチを、１００ｍｌの氷冷水と混合し、そしてマグネチックスターラー上で、約２分間、撹拌した。沈殿を、粗多孔性ガラスフリット上で濾過し、そして続いて、残渣を、１００ｍｌの氷冷水で２回洗浄した。組み合わせた洗浄水を、蒸発させて、乾燥残渣を残した。残渣を、１００ｍｌの沸騰水中に再溶解し、そして濾過した。冷却後、濾液を、２００ｍｌの水で希釈し、そしてテトラブチルアンモニウム臭化物を、濾液に添加した。白色沈殿を濾過し、５０ｍｌの水で洗浄し、そして空気吸込により乾燥させて、５．５〜６．５ｇのテトラブチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩（ＴＢＡ2［Ｂ10Ｈ10］）を得て、そしてそれは、［Ｂ12Ｈ12］2-の７５〜８０％収率に相当した。濾過ケーキを、２０ｍｌのアセトニトリルに溶解し、そして蒸発させた。結晶性残渣を、３つの分離した３ｍｌのアセトン部分を有する、ガラスフリット上で洗浄し、そして空気吸込により乾燥させて、２．５〜３．０ｇのメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩（ＭｅＮＥｔ3）2［Ｂ12Ｈ12］を得て、そしてそれは、［Ｂ12Ｈ12］2-の６５〜７５％収率に相当した。
【００６０】
実施例３
以下の例は、上記第二の例示的な実施態様と一致する。
合成
無水メチルトリエチルアンモニウム塩化物（２４５．７ｇ，１．６２ｍｏｌ）、及び水素化ホウ素ナトリウム（６０ｇ，１．６２ｍｏｌ）を、２Ｌのフラスコ中で、固体として混合し、そして、９００ｍｌのジメチルホルムアミドを、混合物に添加した。懸濁物を、室温で、２時間、激しく撹拌し、そして続いて、濾過した。ジエチルエーテル（２．５Ｌ）を、濾液に添加し、そして形成した沈殿を、濾過し、５００ｍｌのジエチルエーテルで洗浄し、オイルポンプの真空中で、乾燥させた。メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩の全収率は、１９０〜２０５ｇ（９０〜９７％）であった。化合物は、非常に吸湿性であった。
【００６１】
メチルトリエチルアンモニウムテトラヒドロホウ酸塩（５００ｇ，３．８４ｍｏｌ）を、反応槽中に置き、そして反応槽を密閉し、排気し、そしてアルゴンで充填した。穏やかな撹拌後、反応混合物を、１８５℃（内部熱電対により測定）で、１時間、加熱した。その後、ヒーターのスイッチを切り、そして反応槽を、室温に冷却した。ＮＭＲによる固体反応生成物（１４０〜２００ｇ）の分析は、メチルトリエチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩：メチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩の重量比が、４０：６０〜６０：４０の範囲であることを示した。第一段階濃縮物は、メチルジエチルアミンボラン、及びトリエチルアミンボランの混合物を含み、ここで、メチルジエチルアミンボラン：トリエチルアミンボランの平均モル比は、１：１であった。第二段階濃縮システムは、メチルジエチルアミン、及びトリエチルアミンの混合物を含む。
【００６２】
生成物の単離
塩化ナトリウムを含まない混合物からの多面体ボランの単離
破砕反応混合物の１００ｇバッチを、３００ｍｌの氷冷水と混合し、そしてマグネチックスターラー上で、４〜５分間、撹拌した。沈殿を、粗多孔性ガラスフリット上で濾過し、そして続いて、その手順を２回繰り返した（１００ｇバッチあたりの水の全量は、９００ｍｌであった）。デカヒドロデカホウ酸塩アニオンをトリブチルアンモニウム塩化物の添加により沈殿させ、濾過し、水とジエチルエーテルで洗浄し、そしてオイルポンプの真空中で、乾燥させた。単離されたトリブチルアンモニウムデカヒドロデカホウ酸塩（Ｂｕ3ＮＨ）2［Ｂ10Ｈ10］の重量は、バッチ間で、［Ｂ10Ｈ10］2-ジアニオンの５０〜６０％回収に相当する、３０〜４０ｇまでの幅があった。残渣を、アセトニトリルから結晶化させ、［Ｂ12Ｈ12］2-ジアニオンの５０〜６０％回収に相当する、２５〜３０ｇのメチルトリエチルアンモニウムドデカヒドロドデカホウ酸塩（ＭｅＮＥｔ3）2［Ｂ12Ｈ12］を得た。