(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素またはエーテル中の、アルカリ金属カチオンおよび第２または第３アルコール残基からなるアルカリアルコレートＲＯＭの溶液において、この溶液がアルコレート含量に対してアルカリ金属水酸化物Ｍ′ＯＨを最少で０．５モル％および最大で８モル％および遊離のアルコールＲ−ＯＨを最大で１.０モル％含有し、この際Ｒは炭素原子３〜２０個を有する第２または第３アルキル基であり、ＭおよびＭ′は相互に独立してＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂまたはＣｓであることを特徴とする、アルカリアルコレートＲＯＭの溶液。
【請求項２】
アルカリ金属水酸化物Ｍ′ＯＨの含量は最少で１.０モル％である、請求項１記載の溶液。
【請求項３】
アルカリ金属水酸化物Ｍ′ＯＨの含量は最少で１.５モル％である、請求項２記載の溶液。
【請求項４】
遊離のアルコールＲ−ＯＨを最大で０.５モル％含有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の溶液。
【請求項５】
炭化水素またはエーテルとして、芳香族炭化水素、開鎖脂肪族炭化水素、環式脂肪族炭化水素、または開鎖若しくは環式で１個以上の官能基を有するエーテルを使用する請求項１から４までのいずれか１項記載の溶液。
【請求項６】
Ｍ＝Ｎａであり、かつＲ＝ｔ−アミル（ｔ−アミルは、Ｃ（ＣＨ３）２Ｃ２Ｈ５である）であり、前記炭化水素またはエーテルはトルエンであり、かつＮａ−ｔ−アモキシドの濃度は４１.３〜５３.２質量％である、請求項１から５までのいずれか１項記載の溶液。
【請求項７】
Ｍ＝Ｎａであり、かつＲ＝ｔ−ブチル（ｔ−ブチルは、Ｃ（ＣＨ３）３である）であり、前記炭化水素またはエーテルはメチル−ｔ−ブチルエーテルであり、かつＮａ−ｔ−ブトキシドの濃度は２３.４〜２７.７質量％である、請求項１から５までのいずれか１項記載の溶液。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載のアルカリ金属水酸化物含有アルコレート溶液の製法において、第２または第３アルカリアルコレートＲＯＭおよびアルカリ金属水酸化物Ｍ′ＯＨからなる無水の混合物を無水の炭化水素またはエーテル中に溶かすことを特徴とする、アルコレート溶液の製法。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれか１項記載のアルカリ金属水酸化物含有アルコレート溶液の製法において、第２または第３アルカリアルコレートＲＯＭおよびアルカリ金属水酸化物Ｍ′ＯＨからなる混合物を炭化水素またはエーテル中に溶かし、かつこの溶液を後乾燥することを特徴とする、アルコレート溶液の製法。
【請求項１０】
請求項１から７までのいずれか１項記載のアルカリ金属水酸化物含有アルコレート溶液の製法において、水および／またはアルカリ金属水酸化物、第２または第３アルコール並びに前記炭化水素またはエーテルからなる混合物を金属化剤と反応させ、この際金属化剤としてアルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂまたはＣｓ）を使用することを特徴とする、アルコレート溶液の製法。
【請求項１１】
有機合成のための試薬としての、請求項１から１０までのいずれか１項記載のアルコレート溶液の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は第２および第３アルコールのアルカリアルコレートの濃縮安定溶液、その製法およびその使用に関する。
【０００２】
アルカリ金属アルコレートＲ−ＯＭ（Ｒ＝炭素原子３〜２０個のアルキル、Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）は加水分解されやすい化合物であり、これはその塩基特性により有機合成にしばしば使用される。こうして、アルカリ金属アルコレートは縮合剤、エステル化剤およびアルキル化剤としておよび他の化合物中にアルコキシ基を導入するためにも使用される（Williamson-合成）。
【０００３】
アルカリアルコレートは一般に、以下の式：
ＲＯＨ＋Ｍ → Ｒ−ＯＭ＋１／２Ｈ２ ↑                    （１）
によりアルコールにアルカリ金属を作用させることにより製造される。元素状金属（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）の他に、他の反応性金属化合物（“金属化剤”）、例えばアルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アミドおよび有機アルカリ金属化合物（例えばブチルリチウム）を使用することも可能である。
【０００４】
反応は多くの場合、液相で、すなわち溶剤の存在下に行われる。溶剤は、第１アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ｎ−ブタノール）のアルコレートの場合には有利に第１アルコール自体である。第２および第３アルコールのアルコレートはアルコール中には一般に難溶性である。従って、しばしば非プロトン溶剤（例えば炭化水素、エーテル）中で製造される。
【０００５】
このアルコレートは合成溶液の濃縮後固体（粉末）の生成物の形で市販される。この市販形の欠点はアルコレート粉塵がその塩基特性のために強く腐食性に作用する、すなわちアルコレート粉末と身体が接触することを回避するために、相当する保護処置を行わなければならないという点にある。この操作性を制限する欠点を回避するために、液状の搬送形、すなわち溶液が特に所望されている。しかしながら、溶液はアルコレートの溶解性が広い温度範囲にわたって良好である、すなわち例えば２０％を越える場合のみ経済的に興味がある。
【０００６】
アルコレートの溶剤中への個々の溶解性は特に金属Ｍ並びにアルキル基に依存する。一般には、リチウムから誘導されたアルコレートは最も良く溶ける。更に、溶解性はアルキル基の体積および嵩高さの機能にも依存する：これが“大きい”ほど、有利にあまり極性でない溶剤（例えば炭化水素）中への溶解性は良好になる。
【０００７】
それぞれのアルコールおよび金属により示されるパラメータの他に、個々の溶解性に影響を与えるその他のファクターがある。第２および第３アルコールから誘導されるアルカリ金属アルコレートの場合にはこれが、残留アルコール含量である。
【０００８】
アルコレートが遊離のアルコールと、非極性または僅かに極性の溶剤中で難溶性の錯体を形成することは公知である。
【０００９】
ｘＲ−ＯＭ＋ｙＲ′−ＯＨ → （Ｒ−ＯＭ）ｘ・（Ｒ′−ＯＨ）ｙ ↓  （２）
アルコレート溶液中の遊離アルコールの存在は不完全な平衡式（１）の反応により、または平衡式（３）による空気および／または水との接触による加水分解の結果である：
Ｒ−ＯＭ＋Ｈ２Ｏ → Ｒ−ＯＨ＋ＭＯＨ    （３）
独自の実験によれば、例えばメチル−ｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）またはトルエン中の濃縮ナトリウム−ｔ−ブチレート溶液の場合には、平衡式（２）により生じた難溶性の錯体の化学量論はｘ：ｙ＝約３〜６：１である、すなわち遊離のアルコールは化学量論量を越える量のアルコレートを溶液から除去することができる。
【００１０】
アルコレートの最大溶解性を達成するためには、第２および第３アルコールから誘導されたアルカリアルコレートの溶液をできるだけ水不含およびアルコール不含にするべきであるということが、全てのことから結論づけられる。
【００１１】
本発明の課題は、第２および第３アルコールから誘導されたアルカリ金属アルコレートの溶解性を上昇させ、かつ加水分解の影響の受け安さを低くし、こうしてそのアルカリ金属アルコレート溶液の安定性のために寄与する方法を示すことである。
【００１２】
この課題は請求項１中に記載された溶液により解決し、請求項２〜８は種々の本発明による溶液を示している。請求項９〜１２は本発明による溶液の製法を記載しており、かつ請求項１３は本発明による溶液に関する使用を記載している。
【００１３】
本発明の思想は、アルコレートＲＯＭおよびアルカリ金属水酸化物Ｍ′ＯＨとからなる混合物を非プロトン溶剤中に溶かし、その際Ｒは炭素原子数３〜２０個の第２または第３アルキル基であり、かつＭおよびＭ′は相互に独立してＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂまたはＣｓである。
【００１４】
第２または第３アルコールは例えばイソプロピルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコールまたはｔ−アミルアルコールである。
【００１５】
第２および第３アルコレートの溶解性を著しく高めるために、非常に僅かな量のアルカリ水酸化物で十分であることが、意外にも判明した。このことをナトリウム−ｔ−アミレート（ＮＴＡ）／ＮａＯＨ／トルエンのシステムを例として示す。
【００１６】
図１から明らかなように、室温でトルエン中のＮＴＡの溶解性はＮａＯＨ−含量の上昇に伴って、最初は強く上昇し、約６モル％で最大に達した後、再び低下する。
【００１７】
水酸化物含量が最少０.５および最大１５モル％の間の範囲に達したときに（有利な範囲は請求項中に開示されている）、アルカリアルコレートの溶解性に関して明らかに最も有利な効果を示すことが見いだされた。有機合成中での適用のためには、アルカリ水酸化物はアルコレートより塩基性が弱いので、そのような水酸化物含量は一般に妨害的ではない、すなわち一般に、全く異なる反応結果が予想されることはない。
【００１８】
難溶性のアルコール／アルコレート錯体の沈殿を回避するために、残留アルコール含量はできる限り少ないほうが良い。溶液の遊離アルコールに関する最大残留含量は最大１.０モル％、有利に最大０.５モル％である。
【００１９】
溶剤としては極性および／または非極性の非プロトン溶剤を使用することができる。芳香族炭化水素（例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、エチルベンゼン）、または開鎖または環式脂肪族炭化水素（例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン）またはエーテル（開鎖または環式、１または多官能性エーテル、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、２−メチル−テトラヒドロフラン、メチル−ｔ−ブチルエーテル、１,２−ジメトキシエタン（１,２−ＤＭＥ）、ジエチレングリコールジメチルエーテル）またはアミド（例えば、ジメチルホルムアミド  ＤＭＦ）またはジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）またはアセタール（例えば、ジエトキシメタンまたはジエトキシエタン）またはニトリル（例えば、アセトニトリル）を使用することができる。これらの物質の混合物も使用することができる。
【００２０】
アルカリ金属水酸化物の添加は、種々のやり方および方法で実施することができる：
単離し、粉末状のアルコレートにアルカリ金属水酸化物を加え、混合し、かつ引き続き無水の、非プロトン溶剤中に溶かすことができる。水酸化物が微細な形で存在しない場合、この混合物を粉砕しなければならない。市販の水酸化物は完全に無水ではないので（水酸化物は非常に吸湿性である）、溶解性にマイナスに作用する非常に僅かな量の水をしばしばこのようにして随伴することを回避することができない。このことには溶液の後乾燥（Ｍ′、Ｍ′Ｈ、モレキュラーシーブの添加、共沸による水の除去）により対応することができる。
【００２１】
簡単でかつ有効であるのは、アルコレート合成において水酸化物添加を実施することである。このためには、例えば溶剤中に懸濁させた金属化剤（これはアルカリ金属自体または水酸化物、アミドまたは有機アルカリ金属化合物）に計算量の水酸化物（Ｍ′ＯＨ）または水を供給する。溶剤としては前記の極性および／または非極性非プロトン溶剤を使用する。特にエレガントな方法は、完全に無水のアルコールの代わりに計算比で製造した水／アルコール−混合物を使用することにある。アルカリ金属水酸化物のインサイチュー製造のための水の使用においては、相応する金属化剤の過剰量が存在していなければならない。
【００２２】
アルコレート合成の際に、当業者には種々の方法が公知である。こうして、アルコールを予め装入し、金属化剤を添加供給することもできる。水もしくは金属水酸化物を如何におよび何時添加するかは、多くの方法が考えられる。
【００２３】
全ての方法において重要であるのは、アルコールも水も金属化剤とできるだけ定量的に反応しきることである。従って、金属化剤をそれぞれの方法より有利に過剰に（約１〜５０％、有利に１〜１０％）使用すべきである。
【００２４】
僅かな水の量（０.５〜１０モル％）の存在が、一般に形成反応（すなわち、反応速度、選択性等）の経過に明らかな影響を及ぼさないということが見いだされた。従って、公知技術から相違するどんな処置も行う必要はない。
【００２５】
本発明によるアルコレート溶液は有機合成のための試薬として使用される。
【００２６】
本発明による第２および第３アルコレート溶液の利点は、溶液の安定性と同時に公知技術に対して溶液のより高い濃度であり、このことは技術的および経済的な改善をもたらすということである。
【００２７】
以下に、本発明の対象を実施例につきより詳細に説明する：
実施例１：ＭＯｔＢｕの溶解性
トルエンまたはメチル−ｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）中へのカリウム−およびナトリウム−ｔ−ブチレート（ＭＯｔＢｕにおいてＭ＝Ｋ、Ｎａ）の溶解性をＬｉＯＨまたはＮａＯＨ（Ｍ′ＯＨにおいてＭ′＝Ｌｉ、Ｎａ）の添加において調べた。このためには、完全に残留塩基不含のアルコレートの溶剤中への溶解性を一定の温度で測定した（不溶のアルコレート沈殿物上での多時間にわたる攪拌およびアルカリ性並びにカール・フィッシャーによる残留塩基含量の測定）。次いで一定量の水不含、粉末状のアルカリ水酸化物を添加し、再び数時間平衡に達するまで攪拌した。結果を第１表に記載する。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
第１表から、温度０℃での、カリウム−ｔ−ブチレート（ＫＯｔＢｕ）のトルエン中への溶解性は、ＬｉＯＨ５モル％の添加により約２４％およびＮａＯＨ５モル％の添加により約４５％上昇することが明らかになる。２５℃でも、そんなに強くはないが、プラスの効果を観察することができる。
【００３０】
同様に、ナトリウム−ｔ−ブチレートのトルエン中への０℃での溶解性も、ＭＴＢＥ中への室温での溶解性も塩基添加により上昇する。
【００３１】
比較例Ａ：トルエン中のＮａ−ｔ−アモキシド（amoxid）（ＮＴＡ）−溶液の合成（Ｍ′ＯＨ−添加なし）
還流冷却器および滴下ロートを備える２−ｌ−二重ジャケット反応器中でナトリウム断片１０３.３ｇ（４.４９モル）をトルエン６００ｇ中に懸濁させ、かつ撹拌下にトルエンの沸点まで加熱する。ナトリウムの溶融後、攪拌強度を強め、ｔ−アミルアルコール４５０ｍｌ（４.０９モル）を４時間かけて滴下した。
【００３２】
添加の終了後、ガス発生が完全に終結するまで（５時間）、更に煮沸した。
【００３３】
約５０℃に冷却した後に、ナトリウム残分から透明な生成物溶液を傾瀉し、多くの揺動フラスコ中に充填し、異なる温度で数日間貯蔵した。この溶液の総塩基を測定し、これから以下の溶けたＮａ−ｔ−アモキシドの最大含量（ＮＴＡ−含量）が得られた：
【００３４】
【表２】
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【００３５】
実施例２：Ｎａ−過剰およびＨ２Ｏ−６モル％添加を有するトルエン中のＮＴＡ−溶液の合成
ナトリウム３０ｇ（１.３モル）をトルエン９０ｇ中に供給し、ｔ−アミルアルコール８２.９ｇ（０.９４モル）および水１.０８ｇ（６０ミリモル）からなる混合物と沸点で反応させた。３時間の後反応時間の後、ガス発生が完全に静まった。傾瀉透明溶液を２時間揺動容器２個に充填し、２４℃および０℃で数日間貯蔵した。この溶液の総塩基および遊離塩基を測定し、これから次のＮＴＡ−含量が得られる：
【００３６】
【表３】
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【００３７】
実施例３：トルエン中のＮＴＡ−溶液の合成、ＮａＯＨ５モル％の添加
ナトリウム断片２７.６ｇ（１.２モル）および粒状ＮａＯＨ２.０ｇ（５０ミリモル）をトルエン９０ｇ中に懸濁し、沸点でｔ−アミルアルコール８８.２ｇ（１モル）を加えた。２時間の後反応過程の最後に、粒状ＮａＯＨの一部が溶解せずに残っていた。
【００３８】
傾瀉した溶液を異なる２つの温度で貯蔵し、かつ以下のＮＴＡ−含量が明らかになった：
【００３９】
【表４】
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【００４０】
この分析は使用したＮａＯＨ量の約７０％だけが溶液中に移行していることを表している、すなわち効果的なＮａＯＨ添加は僅かに３.５モル％であった。
【００４１】
実施例２および３からの本発明によるＮＴＡ−溶液は比較例Ａ.からのＮＴＡ−溶液に比べて明らかに高いＮＴＡ−溶解性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  トルエン中へのＮＴＡの溶解性とＮａＯＨ−含量との関連を示すグラフ図。
【図１】
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