(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属、水素供与体（水素ドナー）及び式：R1R2R3Bを有するトリ置換ボランを単一反応容器内で６３℃〜１２０℃で溶媒中で反応させて、式：M[R1R2R3B]H（Mは、K、Li、Na又はCs、R1、R2及びR3は、独立して、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アリール基又はアルコキシル基であるか、又は、R1、R2及びR3は、ホウ素原子と一緒に、(S)-B-イソピノカンフェイル-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナン又は9-イソプロポキシ-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナンである）を有するトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物を生成することを特徴とする合成法。
【請求項２】
アルキル基は、C1〜C12のアルキル基である請求項１に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項３】
アリール基は、フェニル基又はナフチル基である請求項１に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項４】
アルコキシル基は、C1〜C12のR4を有するアルキル基である式：-OR4を有する請求項１に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項５】
水素化触媒を反応容器に添加する請求項１に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項６】
アルカリ金属は、リチウムであり、トリ置換ボランは、トリ-sec-ブチルボランであり及びトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物は、トリ-sec-ブチルホウ水素化リチウムである請求項５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項７】
アルカリ金属は、ナトリウムであり、トリ置換ボランは、トリ-sec-ブチルボランであり、トリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物は、トリ-sec-ブチルホウ水素化ナトリウムである請求項５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項８】
アルカリ金属は、カリウムである請求項１に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項９】
反応容器に触媒を添加しない請求項８に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項１０】
カリウムをアルカリ金属としトリ-sec-ブチルボランをトリ置換ボランとして、無極性溶媒中で反応を行い、固体トリ-sec-ブチルホウ水素化カリウムを生成する請求項１に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項１１】
無極性溶媒は、アルカンである請求項１０に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項１２】
水素供与体は、水素、ジュウテリウム又はエーテルである請求項１に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項１３】
反応容器内の圧力は、約７.０３kg/cm2（約１００psig）以下である請求項１に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項１４】
反応容器内の圧力は、約３.５２kg/cm2（約５０psig）以下である請求項１に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項１５】
ａ．アルカリ金属を水素供与体と６３℃〜１２０℃で溶媒中で反応させる工程と、
ｂ．式：R1R2R3Bを有するトリ置換ボランと工程ａの反応混合物とを化合する工程とを含み、
式：M[R1R2R3B]H（MがK、Li、Na又はCsであり、R1、R2及びR3が独立して、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、アリール基又はアルコキシル基であるか、又は、R1、R2及びR3は、ホウ素原子と一緒に、(S)-B-イソピノカンフェイル-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナン又は9-イソプロポキシ-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナンである）を有するトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物を生成することを特徴とする合成法。
【請求項１６】
水素化触媒の存在下で工程ａの反応を行う請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項１７】
アルキル基は、C1〜C12のアルキル基である請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項１８】
アリール基は、フェニル基又はナフチル基である請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項１９】
アルコキシル基は、R4をC1〜C12のアルキル基として式：-OR4を有する請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項２０】
リチウムをアルカリ金属、トリ-sec-ブチルボランをトリ置換ボラン、リチウムトリ-sec-ブチルホウ水素化リチウムをトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物とする請求項１６に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項２１】
カリウムをアルカリ金属とする請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項２２】
カリウムをアルカリ金属とし、トリ-sec-ブチルボランをトリ置換ボランとして、無極性溶媒中で工程ａ及びｂの反応を行い、固体トリ-sec-ブチルホウ水素化カリウムを生成する請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項２３】
無極性溶媒は、アルカンである請求項２２に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項２４】
水素供与体は、水素、ジュウテリウム又はエーテルである請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項２５】
反応容器内の圧力は、約７.０３kg/cm2（約１００psig）以下である請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項２６】
反応容器内の圧力は、約３.５２kg/cm2（約５０psig）以下である請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項２７】
単一反応容器内で工程ａ及びｂを行う請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項２８】
化学量論的な量でアルカリ金属とトリ置換ボランとを添加する請求項１５に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【請求項２９】
式：M2[R1R2R3B]H（M2はK、Li、Na又はCsでありM1とは異なる）を有するトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物と、溶媒中でM2の塩より溶解性が大きいM1の塩とを６３℃〜１２０℃で溶媒中で反応させて、式：M1[R1R2R3B]H（M1がK、Li、Na又はCsであり、R1、R2及びR3が独立してアルキル基又はアリール基である）を有するトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物を生成することを特徴とする合成法。
【請求項３０】
M2は、K又はNaであり、M1は、Liである請求項２９に記載のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、置換ホウ水素化反応体（試薬）の合成法、特に、アルカリ金属、水素供与体及びトリ置換ボランからのトリ置換ホウ水素化アルカリ金属反応体（試薬）の合成法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
有機化学では、トリ置換ホウ水素化アルカリ金属反応体（試薬）による独特の反応特性及び総合的な有用性のため、１９７０年代初期からトリ置換ホウ水素化アルカリ金属反応体（試薬）の合成が強い関心事であった。トリ置換ホウ水素化アルカリ金属反応体（試薬）は、部位選択的及び立体選択的なホウ水素化還元剤として主に有機合成で使用されている。現在まで、アルカリ金属水素化物又はリチウムアルミニウム反応体（試薬）とトリ置換ボランとの反応により集中的に全トリ置換ホウ水素化アルカリ金属を生成していた。Mをアルカリ金属として下記の反応式で表されるアルカリ金属水素化物とトリ置換ボランとの反応により、トリ置換ホウ水素化を生成するのが最も一般的な方法である。
【０００３】
【化１】
0004536931.tif 000002
【０００４】
トリ置換ホウ水素化反応体（試薬）を生成する最近の製造工程は、残念ながら有効範囲で非常に制限され、それに付随する実質的な欠点を有する。例えば、市販のアルカリ金属水素化物（特に水素化リチウム及び水素化ナトリウム）は、反応特性があまり良好でないため、通常、特殊な洗浄工程及び活性化工程を必要とする。更に、この種の反応では過剰なアルカリ金属水素化物が要求される。洗浄し及び活性化する方法を行っても、市販のアルカリ金属水素化物から製品信頼性のあるトリ置換ホウ水素化物（例えばトリ-sec-ブチルホウ水素化リチウム）を生成できない。更に、アルカリ金属水素化物（特にカリウム水素化物）には危険物予防手段を含む他の特殊処理技術が必要である。実際に処理が非常に難しく／危険な、カリウム水素化物反応体（試薬）を合成計画に導入する工業的有機化学処理工程は存在しない。更に、アルカリ金属水素化物反応体（試薬）の現行の工業的合成法は、比較的高い圧力及び温度を必要とする。
【０００５】
前記欠点を軽減し又は除去する置換ホウ水素化アルカリ金属反応体（試薬）の生成法を開発することが望ましい。
【０００６】
【発明の開示】
本発明は、アルカリ金属試薬、水素供与体（水素ドナー）及びトリ置換ボランからトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物を生成する合成法を提供する。本発明による反応法は、アルカリ金属水素化物反応剤に付随する特殊な処理技術を必要とせず実施することができる。本発明による反応法では、アルカリ金属水素化物は中間生成物で存在してもよいが、アルカリ金属水素化物を分離（単離）し又は処理する必要はない。本発明による実際の反応は単一の反応容器内で行われる。更に、本発明による反応は、比較的低い圧力と温度で進行する。例えば、本発明では反応圧力は、約７.０３kg/cm2（約１００psig）以下、特に約３.５２kg/cm2（約５０psig）以下であることが好ましい。
【０００７】
アルカリ金属をM、R1、R2及びR3を好ましくは独立するアルキル基、アリール基、アリールオキシル基、アルコキシル基又はアミノ基として、本発明によるトリ置換ホウ水素化アルカリ金属生成物は、一般式：M[R1R2R3B]Hで表される。本発明によるトリ置換ボラン反応体（試薬）（トリ置換ボラン反応体）は、前記R1、R2及びR3の式：R1R2R3Bにより表される。本発明では、例えば、トリ-sec-ブチルボラン、トリシクロへキシルボラン、トリエチルボラン、トリフェニルボラン、(S)-B-イソピノカンフェイル-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナン、トリシアミルボラン、ホウ酸トリイソプロピル及び9-イソプロポキシ-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナンを含む多種多様なトリ置換ボランが反応される。本発明に適するアルカリ金属は、カリウム（K）、リチウム（Li）、ナトリウム（Na）及びセシウム（Cs）を含む。
【０００８】
本明細書では、用語「アルキル基」は、好ましくはC1〜C12のアルキル基、特に好ましくはC2〜C12のアルキル基である。アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状の分子構造を有することができる。本明細書では、用語「アリール基」は、フェニル基及びナフチル基が好ましい。本明細書では、用語「アルコキシル基」は、R4が前記アルキル基である式：-OR4を有する基が好ましい。本明細書では、用語「アリールオキシル基」は、R5が前記アリール基である式：-OR5を有する基が好ましい。本明細書では、用語「アミノ基」は、R6及びR7が独立する水素、アルキル基、アリール基又はトリアルキルシリル基である式：-NR6R7を有する基が好ましい。本明細書では、用語「トリアルキル基」は、R8、R9及びR10が独立する前記アルキル基である式：-SiR8R9R10を有する基が好ましい。
【０００９】
前記種々のアルキル基、アリール基、アルコキシル基、アリールオキシル基及びアミノ基は、置換型又は未置換型の分子構造を持つことができる。この種の置換型の基は、不活性の置換基と置換されることが好ましい。それに関し、その置換基は、水素化ホウ素材料と互換性又は融和性のあることが好ましい。水素化ホウ素材料の反応特性のため多少制限されるこの種の置換基は、通常、アルキル基、アリール基、アルコキシル基、アリールオキシル基、アリールチオ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ジアルキルホスフィノ基及びジアリールホスフィノ基を含む。この種の置換基は米国特許第4,082,810号に示される。
【００１０】
本明細書では、用語「水素供与体（水素ドナー）」は、本発明による反応に水素原料（又は水素同位体、即ちジュウテリウム又はトリチウム）を供給できる化学的構成要素である。本発明に使用される好適な水素供与体は、水素、ジュウテリウム、トリチウム、エーテル、シクロヘキサジエン及びシクロヘキセンを含むが、本発明はこれらの物質に限定されない。
【００１１】
本発明の一実施の態様では、対応するトリ置換ボランの存在下で溶媒内のアルカリ金属を水素供与体と反応させることにより、トリ置換ホウ水素化アルカリ金属が合成される。本明細書では、用語「溶媒」は、生成物の溶媒マトリックスとして及び／又は反応の水素供与体として触媒を使用するとき、アルカリ金属反応物質を分散させて、触媒を溶解するのに使用される液体反応基質（マトリックス）である。このように、本発明は、MをK、Li、Na又はCsとし、R1、R2及びR3を独立するアルキル基、アリール基又はアルコキシル基として、単一反応容器内でアルカリ金属と、水素供与体（好ましくは水素ガス）と、式：R1R2R3Bを有するトリ置換ボランとを反応させて、トリ置換ホウ水素化化合物、即ち式：M[R1R2R3B]Hを有するトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法を提供する。この反応は、下式で表される：
【００１２】
【化２】
0004536931.tif 000003
【００１３】
多くのトリ置換ボラン及びトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物は、温度上昇により異性化し、破壊され又は熱劣化し始める。従って、本発明によるトリ置換ボラン基質及びトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の生成物は、好ましくは、本発明の反応中に発生する温度で十分に熱的に安定しており全く熱劣化しない。本発明によるトリ置換ボラン及びトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物は、反応中に殆ど又は全く熱劣化が発生しない程度に熱的に十分に安定していることが好ましい。当業者には自明のように、この種の劣化は反応効率を低下する。また、トリ置換ボラン及びトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の熱劣化により生じる副産物を所望の生成物から分離することは困難である。
【００１４】
カリウムの場合に、驚くべきことに触媒を使用せずに比較的低い反応圧力でかつ営利上合理的な時間内で、多くのトリ置換ボランを対応するトリ置換ホウ水素化カリウムに変換できることが判明した。本発明による反応では、例えば、トリ-sec-ブチルボラン、トリシクロへキシルボラン、トリエチルボラン、トリフェニルボラン、(S)-B-イソピノカンフェイル-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナン及び9-イソプロポキシ-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナン（9-イソプロポキシ-9-BBN）をすべて触媒を用いずに対応するトリ置換ホウ水素化カリウムに変換できた。
【００１５】
トリ置換ホウ水素化リチウム、トリ置換ホウ水素化ナトリウム及びトリ置換ホウ水素化セシウムと同様に、対応するトリ置換ボラン及び適当な水素化触媒又は複数の触媒の存在下で、溶媒中のアルカリ金属を水素供与体と反応させることにより他のトリ置換ホウ水素化カリウムも合成することができる。水素化触媒は、遷移金属塩（例えばFeCl3）及び／又は多環式芳香族化合物（例えばナフタレン及び／又はフェナントレン）が好ましい。この反応は、下記の一般式により表される：
【００１６】
【化３】
0004536931.tif 000004
【００１７】
カリウム金属との使用に好適な触媒及び触媒系は、芳香族溶媒中のフェナントレン、トリフェニレン、遷移金属（例えばFeCl3、Ti(OiPr)4及びTiCl4）を加えたナフタレン及びアルカリ金属アルミニウムジハイドロカーボン二水素化物を含む。ナトリウム金属との使用に好適な触媒及び触媒系は、芳香族溶媒中のナフタレン、遷移金属（例えばFeCl3、Ti(OiPr)4及びTiCl4）を加えたナフタレン及びアルカリ金属アルミニウムジハイドロカーボン二水素化物を含む。リチウム金属との使用に好適な触媒及び触媒系は、芳香族溶媒中に塩化鉄（FeCl3）、遷移金属（例えばFeCl3及びTi(OiPr)4）を加えたナフタレン、ハロゲン化遷移金属を加えたトリフェニレン及びアルカリ金属アルミニウムジハイドロカーボン二水素化物を含む。
【００１８】
他の実施の形態では、本発明は、MをK、Li、Na又はCsとし、R1、R2及びR3を独立するアルキル基、アリール基、アルコキシル基、アリールオキシル基又はアミノ基として、
ａ．アルカリ金属Mを水素供与体と反応させる工程と、
ｂ．工程ａの反応混合物と式：R1R2R3Bを有するトリ置換ボランとを反応させる工程とを含み、
式：M[R1R2R3B]Hを有するトリ置換ホウ水素化アルカリ金属化合物の合成法を提供する。前記反応は、下記の一般式により表される：
【００１９】
【化４】
0004536931.tif 000005
【００２０】
水素化触媒（例えば遷移金属塩及び／又は多核芳香族化合物）の存在下でアルカリ金属を水素供与体と反応することが好ましい。
【００２１】
本発明の反応では、多くの形態でアルカリ金属を反応混合物に導入することができる。例えば、本発明による一実施の形態では、アルカリ金属は、液体として反応混合物中に存在することが好ましい。それに関し、アルカリ金属の融解温度より高い温度で反応が行われる。十分な攪拌によって溶媒中に液体アルカリ金属を分散することが好ましい。
【００２２】
例えば、カリウム金属は約６３℃の融点を有する。従って、反応温度は約６３℃の温度又はそれ以上の温度が好ましい。しかしながら、前記のように、高温で熱劣化を受けるトリ置換ボロハイドライドアルカリ金属もある。従って、融解したカリウム金属を含む反応では、約６３℃〜約１２０℃の間、特に約７０℃〜約１００℃との間に反応温度を維持することが好ましい。
【００２３】
アルカリ金属の融点より低い温度でもアルカリ金属を反応させることができる。例えば、カリウムは共晶ナトリウム-カリウム合金（NaK）を形成する。０℃以下の温度でもNaK合金は液体を維持し、液状反応基質（マトリックス）中で金属反応物の比較的微細な分散が可能となる。アルカリ金属カリウムを前記原料として使用することにより、本発明の特定の反応では反応温度をカリウム金属の融点より低い温度に低下させ、生成物の熱劣化の可能性を減少することができる。
【００２４】
固形アルカリ金属も本発明での使用に適する。固体アルカリ金属は、反応速度を増加する比較的大きな表面積を有することが好ましい。例えば、分散された固形アルカリ金属をグラファイト（例えば層間化合物（内位添加化合物））等の基体と反応することができる。粉体状のアルカリ金属を使用できる場合もある。
【００２５】
本発明の合成メカニズムは、トリ置換ホウ水素化アルカリ金属を生成する商業的に容認できる最初の工程となる。アルカリ金属、水素供与体及びトリ置換ボランの反応により対応するトリ置換ホウ水素化アルカリ金属を生成できることを最初に実証したのは本発明者である。また、従来の合成法では、テトラヒドロフラン（THF）等のエーテル溶媒のみを使用したが、本発明の合成法では、実質的にいかなる芳香族溶媒、脂肪族化合物溶媒又はエーテル溶媒でも使用できる。
【００２６】
また、本発明は、固体トリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム（K[(sec-Bu)3B]H又はKTSBB）の生成、分離（単離）及び特性評価法も提供するものである。この成果は、本発明の反応に使用できる溶媒に広範囲にわたり適用できる。例えば、無極性溶媒中で前記反応を行って固体トリ-sec-ブチルホウ水素化カリウムを生成することが好ましい。無極性溶媒はアルカンを含み、C1〜C12のアルカンが好ましい。従来では、水溶液中でのみトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウムを生成し、特性評価できるに過ぎなかった。固形トリsecブチルホウ水素化カリウムを分離しかつ特徴付けたのは本発明者が初めてである。
【００２７】
固形トリsecブチルホウ水素化カリウムの分離（単離）により、例えば、従来では不可能であったトリsecブチルホウ水素化カリウム溶液の生成が可能となる。例えば、トリsecブチルホウ水素化カリウムの生成に使用する反応物（例えばカリウム金属、カリウム水素化物及び／又はトリsecブチルボラン）と非融和性（非互換性）の溶媒中でトリsecブチルホウ水素化カリウム溶液を生成することができる。この種の溶媒は、例えば塩化メチレン及びクロロホルムを含む。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明は、アルカリ金属と、水素供与体（水素ドナー）（好ましくは水素ガス）と、トリ置換ボランとの反応によるトリ置換ホウ水素化アルカリ金属反応体（試薬）の商業的／工業的な生成法を提供する。トリ置換ホウ水素化アルカリ金属の従来の全生成法は、本発明とは異なり、アルカリ金属水素化物反応体（試薬）の分離（単離）及び特殊な処理を必要とする。
【００２９】
「一段階」合成
本発明の一実施の形態では、アルカリ金属、水素供与体、溶媒及びトリ置換ボランを反応容器内に充填する一段階で、単一反応体合成機構が与えられる。基本的な反応では、水素ガス及びトリ-sec-ブチルボラン（TSBB）とカリウムとを反応させて、下式で表されるトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウムを生成する：
【００３０】
【化５】
0004536931.tif 000006
【００３１】
カリウム金属及びトリ-sec-ブチルボランの場合、触媒がなくても反応を進行させてトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウムを生成できることが判明した。THFの溶媒中で約３.５２kg/cm2（約５０psig）の反応圧力でH2雰囲気下８５℃の反応経過の研究結果を表１に示す。その反応に対する複数の触媒の効果への研究結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
0004536931.tif 000007
【００３３】
表１では、トリsecブチルホウ水素化カリウムの量をホウ素化合物（11B-NMR（核磁気共鳴装置）で確認された）の総量で割り、100%を乗じた量として収率を定義する。表１では、無触媒の実験結果に見られるように、触媒の非存在下で少なくとも９４%の収率で反応を進行させることができる。
【００３４】
表２に示すように、前記反応を多種多様な溶媒中で進行させることができる。
【００３５】
【表２】
0004536931.tif 000008
【００３６】
表２の２番目の例では、反応容器に水素ガスが供給されなかった。この反応では、ジメトキシエタンが水素供与体（水素ドナー）として作用した。
【００３７】
トリ-sec-ブチルボランに加え、水素化触媒を添加せずに水素雰囲気下でカリウムと反応し、対応するトリ置換ホウ水素化カリウムを生成する他の基質も判明した。前記実験のいくつかの結果を表３Ａに示す。
【００３８】
【表３Ａ】
0004536931.tif 000009
【００３９】
前記反応のメカニズムを必ずしも完全に解明できないが、トリ置換ボラン反応体（試薬）は、水素に対するカリウムの反応に触媒作用を及ぼし、非常に反応性の高いカリウム水素化物中間体を生成すると理解することができる。本研究で反応した複数のトリ置換ボランの化学構造を表３Ｂに示す。
【００４０】
【表３Ｂ】
0004536931.tif 000010
【００４１】
表４に示す結果から理解できるように、これらの反応では種々のカリウム金属の原料を使用できる。種々の実験では、非常に優れた結果を示す反応にナトリウム・カリウム合金（NaK）が使用された。合金中のカリウム部分のみが前記研究のトリ-sec-ブチルボラン基質と反応することが分かった。NaK金属合金として、カリウム金属を有するナトリウム金属として又はカリウム金属のないナトリウム金属として導入されるか否かに関係なく、ナトリウムは、水素化触媒がなければ水素雰囲気でトリ-sec-ブチルボランとあまり反応しないこと分かった。
【００４２】
【表４】
0004536931.tif 000011
【００４３】
無触媒で進行する前記カリウム金属反応に加え、広範囲のトリ置換ホウ水素化リチウム、トリ置換ホウ水素化ナトリウム及びトリ置換ホウ水素化セシウムと同様に、水素化触媒を使用して本発明の単一容器反応により一段階で広範囲のトリ置換ホウ水素化カリウムを生成することができる。また、無触媒で進行するカリウム金属反応体（試薬）との反応でも、その反応に触媒を使用することにより、反応時間を減少させることができる（即ち、反応速度を増加することができる）。本発明の反応では反応速度に対する触媒効果の詳細な研究は、まだ行われていない。アルカリ金属を水素と反応させて対応するアルカリ金属水素化物を生成する触媒に適する水素化触媒は、本発明の反応に適する。
【００４４】
ある実験では、２モル%FeCl3の存在下の水素雰囲気（８５℃、３.５２kg/cm2（５０psig））中で、リチウム金属粉はトリ-sec-ブチルボランと反応し、トリ-sec-ブチルホウ水素化リチウムが得られた。この生成物は、水素化触媒の不存在下では生成されなかった。更に、この生成物は、市販の水素化リチウムから合成することができない。
【００４５】
「二段階」合成
本発明による他の実施の態様では、最初にアルカリ金属及び水素供与体（水素ドナー）（好ましくは水素ガス）をリアクタ（反応器）内に供給して、溶媒の存在下で加熱する。また、水素化触媒もリアクタ内に付与することが好ましい。第２の工程では、トリ置換ボランを反応混合物に添加する。この反応メカニズムでは、実質的に一定量の収率でトリ置換ホウ水素化アルカリ金属が得られた。トリ-sec-ブチルボランカリウム反応体（試薬）と多数の触媒との基本的な反応を示す複数の実験結果を下表５に示す。
【００４６】
【表５】
0004536931.tif 000012
【００４７】
表５に示す実験では、カリウム金属（０.３５モル、１３.６８g）、THF（２４１.６g）及び指示された触媒（添加すれば）をパー（Parr）圧力リアクタに供給した。そのリアクタを再び組み立てて、通気管路及び水素タンクに接続した。反応混合物を約８５℃に加熱し、水素で約３.５２kg/cm2（約５０psig）に加圧すると共に、終夜撹拌した。翌日、反応混合物を室温に冷却し、トリ-sec-ブチルボラン（０.３５９モル、６５.３５g）を反応混合物に添加した。約１８〜２６℃で約１時間、反応が進行した。得られた溶液を媒質ガラス材フィルタで濾過し、活性水素及び11B-NMR（核磁気共鳴装置）により分析した。
【００４８】
フェナントレン触媒（１.６モル%）で前記実験法と類似の方法を使用して、数個の異なる基質を研究した。前記実験の３例を表６に示す。
【００４９】
【表６】
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【００５０】
フェナントレン触媒（１.６モル%）及びトリ-sec-ブチルボラン基質を用いた表５に示す前記実験に類似する実験法により、再度異なる数種の溶媒を研究した。前記実験の３例を表７に示す。
【００５１】
【表７】
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【００５２】
表７の結果から明らかなように、本発明による一段階反応工程又は二段階反応工程の何れかで無極性溶媒（例えばアルカン）を使用することにより、固体トリ-sec-ブチルホウ水素化物の単離が可能となる。固形トリ-sec-ブチルホウ水素化物の単離を行ったのは本発明者が初めてである。アメリカ合衆国テネシー州ノックスヴィルに所在のガルブレイス（アール）ラボラトリーインコーポレイテッド社により実施された元素分析により、本発明での固形トリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム（C12H28BK、Mw=222.25g/モル）の分離（単離）が確認された。分析結果の２例を下表８に示す。
【００５３】
【表８】
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【００５４】
イオン交換
また、本発明では、イオン交換（置換又は複分解）によりトリ置換アルカリ金属誘導体を合成することができる。従来では、特定のトリアルコキシルホウ水素化カリウム（例えばトリイソプロポキシホウ水素化カリウム）のみを対応するトリアルコキシルホウ水素化リチウムに変換するために置換（複分解）を使用した。韓国ケミカルソサエティ便覧7(1)、66-69（1986）に掲載されたチャ・ジェイ・エス、その他による「トリアルコキシホウ水素化リチウム作成の試み：環状ケトンの安定性及び立体選択的な還元」を参照されたい。
【００５５】
また、本発明者は、置換（複分解）がトリアルキルホウ水素化アルカリ金属及びトリアリールホウ水素化アルカリ金属との使用に適することを発見した。置換反応（複分解反応）では、所望のアルカリ金属の塩（例えば塩化リチウム）は、既存のトリ置換ホウ水素化アルカリ金属（例えばトリ置換ホウ水素化カリウム又はトリ置換ホウ水素化ナトリウム）と反応して、イオン交換反応を行う。
【００５６】
所望のアルカリ金属の塩は、既存のトリ置換ホウ水素化化合物中の対応するアルカリ金属の塩よりも使用する溶媒中に可溶であることが好ましい。例えば、トリsecブチルホウ水素化カリウムとLiClとの複分解反応によって、THF中のトリsecブチルホウ水素化カリウムからトリsecブチルホウ水素化リチウムが生成された。THF中の限られた溶解性のため、反応完了に向かって置換反応（複分解反応）を行いながら、KClは溶液から沈殿した。トリsecブチルホウ水素化ナトリウムとLiClとの置換反応（複分解反応）によって、トリsecブチルホウ水素化リチウムは、同様の反応によりTHF中のトリsecブチルホウ水素化ナトリウムから生成された。
【００５７】
以下の実験例により本発明による詳細な実験を示す。
【００５８】
実験例
［実施例１］：  THF中のトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム（二段階、１反応容器）
背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調節）及び曝気装置を備えたパー圧力リアクタに、１３.７gのカリウム金属、２４１.７gの乾燥テトラヒドロフラン及び１.０gのフェナントレンを装填した。約６５℃に混合物を加熱してカリウム金属を融解し、撹拌してTHF中のカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に上げた。
【００５９】
リアクタ圧力が３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を約８時間保持した。リアクタを約２５℃に冷却して減圧した。その後、６５.４gのトリ-sec-ブチルボランを加え、反応温度を３０℃以下に維持した。トリ-sec-ブチルボランの添加完了後、反応混合物を約１時間撹拌して、フィルタで濾過した。11B-NMR（核磁気共鳴装置）の分析では、濾液は、ほぼ定量的収量（定量的収率）でかつ９５%を超える純度でトリsecブチルホウ水素化カリウムを含んでいた。
【００６０】
［実施例２］：  THF中のトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム（二段階、１反応容器）
背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調製）及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、２３.４６gのカリウム金属、１３６.６４gの乾燥したテトラヒドロフラン及び１.７１gのフェナントレンを装填した。約６５℃に混合物を加熱してカリウム金属を融解し、その後攪拌してTHF中でカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に上げた。
【００６１】
リアクタ圧力が３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を約８時間保持した。リアクタを約２５℃に冷却して減圧した。その後、１１１.４８gのトリ-sec-ブチルボランを加え、反応温度を３０℃以下に保持した。トリ-sec-ブチルボランの添加完了後、約１時間反応混合物を撹拌し、フィルタで濾過した。11B-NMR（核磁気共鳴装置）の分析では、濾液は、ほぼ定量的収量でかつ９８%を超える純度でトリsecブチルホウ水素化カリウムを含んでいた。
【００６２】
［実施例３］：  THF中のトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム（一段階、１反応容器）
背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調製）及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、１６.４gのカリウム金属、２６５.０gの乾燥したテトラヒドロフラン及び６４.４gのトリ-sec-ブチルボランを装填された。約６５℃に混合物を加熱してカリウム金属を融解し、攪拌してTHF中にカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に上げた。
【００６３】
リアクタ圧力が３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を終夜保持した。約２５℃にリアクタを冷却して減圧し、リアクタ含有物をフィルタで濾過した。濾液は、９５%の収率でトリsecブチルホウ水素化カリウムを含んでいた。
【００６４】
［実施例４ａ］：  THF中のトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム（一段階、１反応容器、NaK）
背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調節）及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、２１.７３gのナトリウム-カリウム合金（K：７８%、Na：２２%）、２４１.７６gの乾燥したテトラヒドロフラン及び６５.３５gのトリ-sec-ブチルボランを装填した。混合物を８５℃に加熱した。
【００６５】
リアクタ圧力が３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を終夜保持した。リアクタを約２５℃に冷却して減圧し、リアクタ含有物をフィルタで濾過した。11B-NMR（核磁気共鳴装置）の分析結果では、濾液は、９４%の純度を超えるトリsecブチルホウ水素化カリウムを含んでいた。１%未満のトリ-sec-ブチルホウ水素化ナトリウムも生成された。
【００６６】
［実施例４ｂ］：  THF中のトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム（二段階、１反応容器、無触媒）
背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調節）及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、１３.６８gのカリウム金属、２１９.６５gの乾燥テトラヒドロフランを装填した。約６５℃に混合物を加熱してカリウム金属を融解し、攪拌してTHF中にカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に上げた。
【００６７】
リアクタ圧力が３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を終夜保持した。リアクタを約７０℃に冷却し、４０gのトリ-sec-ブチルボランを添加した。トリ-sec-ブチルボランの添加完了後、反応混合物を約１時間撹拌し、約２５℃まで冷却して、フィルタで濾過した。濾液は、約１８%の収率でトリsecブチルホウ水素化カリウムを含んでいた。
【００６８】
［実施例４ｃ］：  THF中のトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム（一段階、１反応容器、無水素）
背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調節）及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、１３.９６gのカリウム金属、乾燥した２４１.７６gのテトラヒドロフラン及び６３.７６gのトリ-sec-ブチルボランを装填した。約６５℃に混合物を加熱してカリウム金属が融解し、攪拌してテトラヒドロフラン中にカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に上昇して、窒素雰囲気中で反応混合物を終夜撹拌した。リアクタを約２５℃に冷却して減圧し、リアクタ含有物をフィルタで濾過した。11B-NMR（核磁気共鳴装置）の分析結果では、濾液は、７４%を超える純度のトリsecブチルホウ水素化カリウムを含んでいた。
【００６９】
［実施例５］：トルエン中のトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム
背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調節）及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、１６.４gのカリウム金属、乾燥した２６５.０gのテトラヒドロフラン及び６４.４gのトリ-sec-ブチルボランを装填した。約６５℃に混合物を加熱してカリウム金属を融解し、攪拌してTHF中にカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に上げた。
【００７０】
リアクタ圧力が３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を終夜保持した。リアクタを約２５℃に冷却して減圧し、リアクタ含有物をフィルタで濾過した。濾液は、９５%の収率でトリsecブチルホウ水素化カリウムを含んでいた。
【００７１】
［実施例６ａ］：  ジメトキシエタン中のトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム
背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調節）及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、１８.９gのカリウム金属、２７６.３gの乾燥したジメトキシエタン及び７３.４gのトリ-sec-ブチルボランを充填した。約６５℃に混合物を加熱してカリウム金属を融解し、攪拌してジメトキシエタン中でカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に上げた。
【００７２】
リアクタ圧力が３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を終夜保持した。リアクタを約２５℃に冷却して減圧し、リアクタ含有物をフィルタで濾過した。濾液は、９１%の収率を超えるトリsecブチルホウ水素化カリウムを含んでいた。
【００７３】
［実施例６ｂ］：  ジメトキシエタン中のトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム（一段階、１反応容器、無水素）
、背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調節）及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、１６.４２gのカリウム金属、乾燥した２３４gのジメトキシエタン及び６３.７６gのトリ-sec-ブチルボランを装填した。混合物を約６５℃に加熱してカリウム金属を融解し、攪拌してジメトキシエタンでカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に増加し、窒素雰囲気中で混合物を終夜攪拌した。
【００７４】
リアクタを約２５℃に冷却して減圧し、リアクタ含有物をフィルタで濾過した。11B-NMR（核磁気共鳴装置）の分析結果では、濾液は、約７６%の純度でトリsecブチルホウ水素化カリウムを含んでいた。
【００７５】
［実施例７］：  カリウム・B-イソプロポキシ9-ボラビシクロ-[3.3.1]ノナン
６.６８kg/cm2（９５psig）に調製された背圧調節器を備えるパー圧力リアクタに、６.３９gのカリウム金属、２４.５３gのB-イソプロポキシ-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナン及び１７７gのテトラヒドロフランを装填した。混合物を約６５℃に加熱してカリウム金属を融解し、攪拌してTHF中にカリウム金属を分散させた。反応温度を８５℃に上げ、３.５２kg/cm2（５０psig）のH２圧力下で混合物を終夜撹拌した。リアクタを室温に冷却し減圧した。得られた未精製物を濾過して、THF中にカリウム・B-イソプロポキシ-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナンの清浄水白色から淡黄褐色までの溶液を生成した（11B-NMRの分析結果では、８５%を超える純度であった）。
【００７６】
［実施例８］：  THF中のトリシクロヘキシルホウ水素化カリウム
背圧調節器及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、２.６２gのカリウム金属、１７６gの乾燥したテトラヒドロフラン及び１７.８gのトリシクロへキシルボランを装填した。混合物を約６５℃に加熱してカリウム金属を融解し、攪拌してTHF中にカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に上げた。
【００７７】
リアクタ圧力が３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を２０時間保持した。リアクタを約２５℃に冷却し、減圧して、リアクタ含有物をフィルタで濾過し、約７１%の収率でTHF中にトリシクロヘキシルホウ水素化カリウムの清澄で僅かに黄色い溶液を生成した。
【００７８】
［実施例９］：  THF中のトリフェニルホウ水素化カリウム
背圧調節器及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、１.９４gのカリウム金属、１７７.８gの乾燥したテトラヒドロフラン及び１０gのトリフェニルボランを充填した。混合物を約６５℃に加熱してカリウム金属を融解し、攪拌してTHF中にカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に上げた。
【００７９】
リアクタ圧力が３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を１６時間保持した。リアクタを約２５℃に冷却し減圧して、トリフェニルホウ水素化カリウム溶液（11B-NMRによる分析結果では、約５０%）をTHF中に生成した。
【００８０】
［実施例１０］：  カリウム・B-イソピノカンフェイル-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナン
背圧調節器及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、７.２７gのカリウム金属、１０７gの乾燥したテトラヒドロフラン及び４１.２３gの(S)-B-イソピノカンフェイル-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナンを装填した。約６５℃に混合物を加熱してカリウム金属を融解し、攪拌してTHF中にカリウム金属を分散させた。温度を８５℃に上げた。
【００８１】
リアクタ圧力が３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を１６時間保持した。リアクタを約２５℃に冷却して減圧し、THF中にB-イソピノカンフェイル-9-ボラビシクロ[3.3.1]ノナンカリウム溶液（11B-NMRによる分析結果約５０%）を生成した。
【００８２】
［実施例１１］：  THF中のトリ-sec-ブチルホウ水素化リチウム
４５６.８５gのトリ-sec-ブチルホウ水素化カリウム（THF中１.４モル）を、５０mlのTHFと２９.７gのLiClとの混合物に６５℃で添加された。反応混合物を６５℃で２〜４時間撹拌し、室温に冷却して濾過した。７９.１gのTHFで２回フィルタケークを洗浄した。清澄で薄い黄色の液体としてテトラヒドロフラン中にトリsecブチルホウ水素化リチウムを生成する（原子吸光による分析結果、９９%を超える純度）複数種の濾液が得られた。
【００８３】
［実施例１２］：  THFでトリ-sec-ブチルホウ水素化ナトリウム
背圧調節器及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、８.０５gのナトリウム金属、２３９.９gの乾燥したTHF及び６６.９４gのトリ-sec-ブチルボラン、１.１４gの塩化鉄(III)（FeCl3）及び２２.４gのナフタレンを充填した。約１００℃に混合物を加熱してナトリウム金属を溶解し、攪拌してTHF中にナトリウム金属を分散させた。温度を約１１０℃に上げた。
【００８４】
リアクタ圧力が５.６２kg/cm2（８０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を終夜保持した。約２５℃にリアクタを冷却し減圧して、ブチルホウ水素化ナトリウム溶液をTHF中に生成した（11B-NMRによる分析結果では、約６４%である）。
【００８５】
［実施例１３］：THF中のトリ-sec-ブチルホウ水素化ナトリウム
背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調節）及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、８.０５gのナトリウム金属、２３９.９gの乾燥したテトラヒドロフラン、１.１４gの塩化鉄(III)及び２.２４gのナフタレンを装填した。約１００℃に混合物を加熱してナトリウム金属を溶解し、攪拌してTHF中にナトリウム金属を分散させた。温度を約１１０℃に上げた。
【００８６】
リアクタ圧力が約５.６２kg/cm2（８０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を終夜保持した。リアクタを約２０〜３０℃に冷却し、６６.９４gのトリ-sec-ブチルボランを添加した。トリ-sec-ブチルボランの添加完了後、反応混合物を約１時間撹拌し、フィルタで濾過した。濾液は、約９０%の収率でトリsecブチルホウ水素化ナトリウムを含んでいた。
【００８７】
［実施例１４］：THF中のトリ-sec-ブチルホウ水素化リチウム
２００mlのトリ-sec-ブチルホウ水素化ナトリウム（THF中に０.９モル）を、２３.１mlのTHF中８.９gのLiCl混合物に６５℃で添加した。６５℃で反応混合物を約１時間撹拌し、室温に冷却して濾過した。７９.１gのTHFでフィルタケークを２回洗浄した。11B-NMR及び原子吸光による濾液の解析によりトリ-sec-ブチルホウ水素化リチウムの存在を確認できた。
【００８８】
［実施例１５］：  THF中のトリsecブチルホウ水素化リチウム（一段階、１反応容器）
背圧調節器（６.６８kg/cm2（９５psig）に調節）及び曝気装置を備えるパー圧力リアクタに、３.４７gのリチウム金属粉、３４５.０gの乾燥したテトラヒドロフラン、１.６２gの塩化鉄(III)及び９２.９gのトリ-sec-ブチルボランを装填した。混合物を約８５℃に加熱した。
【００８９】
リアクタ圧力が約３.５２kg/cm2（５０psig）に達するまで、水素ガス圧力をリアクタに加えた。この圧力を終夜保持した。リアクタを約２５℃に冷却し、減圧した。リアクタ含有物をフィルタで濾過した。濾液は、トリsecブチルホウ水素化リチウムを含んでいた。
【００９０】
前記実施例について本発明を詳述したが、前記の実施例は単なる例示の目的に過ぎず、請求項により制限される場合を除いて、本発明の趣旨から逸脱することなく当業者が実施例を変形することができると理解される。