BE592657A - - Google Patents

Description

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  "Procédé de fabrication de boranes alkyle substitues. 



   La présente invention concerne un procédé simplifié de fabrication de composés intéressants du bore à partir des matières premières relativement bon marché. Plus spécialement, l'invention concerne un procédé de fabrication de trialkyl- borines, de diborane, et de tétraalkyldiboranes, sans néces- eiter de diborane comme matière première.. 



   Les alkylborines et les diboranes alkyl-substitués cons- tituent des compositions très recherchées qui sont utiles comme combustible de forte puissance. Les procédés de la tech- nique antérieure pour la fabrication de diboranes alkyl-subs-   tituée,   portent sur l'application du diborane lui-même comme produit chimique intermédiaire. Le diborane devient une matiè- re première stratégique et extrêmement coûteuse, bien qu'un grand nombre de tentatives aient été faites pour perfectionner son procédé de fabrication. Il est évidemment désirable de 

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 baser la fabrication des diboranes alkyl-substitués sur des matières premières plus économiques et facilement disponibles. 



   L'objet principal de la présente invention est de fournir un procédé simple, économique de fabrication de borines et diboranes alkyl-substitués. Cette invention vise également un procédé de fabrication de borines substituées et de tétra- alkyldiboranes, qui n'exigent pas de diborane comme matière première. Selon un autre aspect de cette invention, celle-ci fournit un procédé de fabrication de tétraalkyldiboranes, procédé dans lequel on obtient des sous-produits intéressants et que l'on peut séparer commodément l'un de l'autre. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé de fabrication de borines, de diboranes alkyl-substitués, procédé mettant en oeuvre des composés fabriqués commodément et facilement dis- ponibles d'aluminium et du bore. 



   D'autres buts et les caractéristiques de l'invention res- sortiront plus clairement de la description qui va suivre. 



   En résumé, la demanderesse a trouvé qu'en faisant réagir des composés d'aluminium de la formule empirique A1R-nHn' formule dans laquelle R représente des groupes alkyle ramifiés ou non, identiques ou différents, comme les groupes éthyle, propyle, octyle, etc... et formule dans laquelle n peut varier entre 1 et   3,.avec   un composé de formule générale BX3' où X représente des   substituants   non métalliques monovalents à liai- son chimique réactive, identiques ou différents, tel que par exemple, halogène ou alkoxy, il est possible d'obtenir par synthèse des mélanges ayant des proportions diverses des com- posée du bore que l'on peut représenter dans leur ensemble par les formules empiriques B2R6-2nH2n et BR3' produits tous intéressante et que l'on peut commodément séparer l'un de l'autre.

   Cela n'a pas été déjà effectué, pour autant que l'on sache, sans l'application du diborane comme l'une des matières 

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 premières. 



   On peut représenter les réactions principales   Impliquées    de la façon suivante : 
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 (On représente le composé d'aluminium par la. formule empirique R2A1H pour plus de simplicité, bien qu'il soit admis d'habi- tude par l'homme de l'art, que l'on trouve ce composé sous forme d'un   dimère.)   On applique de préférence le type de com- posé R2A1H, du fait qu'on peut l'obtenir aisément et qu'il donne un mélange de produits intéressants. On devrait noter que l'application d'un composé d'aluminium de pureté constante      est primordiale si l'on désire des résultats reproductibles. 



   Pour mieux faire comprendre à l'homme de l'art le pro- cédé de la présente invention, on donnera à titre illustratif      les exemples non limitatifs suivants. Tous les rendements sont calculés par rapport au BX3 consommé, sauf indication contraire.    



  EXEMPLE 1    
On charge un ballon de 1 litre, à 3 cols, pourvu d'un entonnoir à robinet, d'un agitateur et d'un condenseur à neige      carbonique-acétone, de 500 ml de n-hexane et 78 grammes (0,92 mole) d'hydrure d'aluminium diéthyle. A ce mélange on ajoute lentement en 2 heures, 120 grammes (0,84 mole) d'éthérate de   trifluorure   de bore. La nature exothermique de la réaction porte l'hexane-n à l'ébullition au reflux. On chauffe le mi- lieu en réaction à la température du reflux pendant 2 heures   après l'addition. On filtre le fluorure d'aluminium et l'on chasse l'hexane et l'éther du filtrat à basse température   sous un vide partiel. On distille le résidu liquide. On obtient' un rendement de 40 pour cent de tétraéthyldiborane, pt d'éb. 



  112 C. 

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   On identifie le tétraéthyldiborane par plusieurs procédés. 



  L'hydrolyse en solution acide provoque le dégagement de 95 pour cent de la quantité théorique d'hydrogène gazeux. Le poids moléculaire déterminé par le procédé cryoscopique égale 133 (théor. 140). L'analyse au speotrographe de masse donne un poids moléculaire de 140. 



   On peut effectuer la réaction globale,   (C2H5)2AlH   + 
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 quant une grande variété de composés du bore dans lesquels 1   cet   un substituant non métallique monovalent, du fait que      la plupart des composés de ce type réagissent assez bien. Pour des raisons d'ordre économique et pratique, on applique de      préférence des composés que l'on prépare simplement à partir d'oxyde borique et d'acide borique, qui comprennent, outre l'halogénure de bore, les esters borates et les complexes d'halogénure de bore, par exemple, BF3.O(C2H5)2'   B(OCH3)3'   B(-0isoC4H10)3 et les borates dérivés provenant des mélanges d'alcools. L'exemple suivant illustre la fabrication d'un tétraalkyldiborane et d'un trialkylbore à partir d'un ester borate d'alkyle. 



     EXEMPLE   II 
On charge un ballon de 1 litre, à 2 cols, muni d'un con- denseur réfrigérant en forme de doigt, d'un agitateur mécani- que, et d'un entonnoir à robinet, avec 500 ml   d'hexane-n   anhydre et avec 86,0 grammes (1,0 mole) de (C2H5)2AIH. On ajoute à ce mélange 98,3 grammes (0,95 mole) de B(OCH3)3 en 2 heures de telle sorte que la température soit celle du reflux   de l'hexane-n.   La réaction commence très violemment mais devient un peu plus lente vers la fin de l'addition.

   On remarque d'abord un précipité,, probablement du A1(OCH3)3 après l'addition de 20   ml   environ de B(OCH3)3  

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On maintient le mélange réactionnel à la température du reflux de   1*hexane   pendant 2 heures supplémentaires, le re- froidit, le filtre, et l'on élimine l'hexane-n par évaporation sous pression réduite. Le fractionnement du restant du mélange 
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 donne 27,4 grammes de B2H2(CZH5)4 (rendement 44 %) et 13,6 grammes de B(C2H5)3 (rendement 21 %). 



   On applique de préférence dans ce procédé, un solvant diluant inerte. Les solvants appropriés comprennent des hydro- carbures, tels que hexane-n, benzène, et xylène, ainsi que des éthers, tels que de dibutyle, de diéthyle et de dihexyle, et les di-éthers du glyool et du di-éthylène glycol. Le pro- cédé peut être mis en oeuvre à des températures supérieures à   -30 C,   et peut donner de bons rendements aux températures aussi élevées que   150 C,   ou   même   supérieures. On donne ci- dessous les résultats obtenus sous différentes conditions réactionnelles et avec des composés divers du bore comme ma-   tières   premières. Le composé d'aluminium appliqué consiste en (C2H5)2 AIR.

   Tous les rendements sont calculés par rapport au BX3 consommé. 
 EMI5.2 
 BX- ----:- :::¯C) ¯gE1 ---2-- BF3.0(C5)2 n-hexane 64 40 pas déterminée 
 EMI5.3 
 
<tb> B(OCH3)3 <SEP> n-hexane <SEP> 68 <SEP> 44 <SEP> 21
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<tb> BF3.0(C2H5)2 <SEP> n-hexane <SEP> 45 <SEP> 23 <SEP> 10
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<tb> BF3.0(C2H5)2 <SEP> n-hexane <SEP> -20.à <SEP> -30 <SEP> 10 <SEP> 26
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<tb> B(OCH3)3 <SEP> xylène <SEP> 100 <SEP> à <SEP> 110 <SEP> 29 <SEP> 11
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<tb> B(OCH3)3 <SEP> n-dodécane <SEP> 150 <SEP> 63 <SEP> 18
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<tb> B(OCH3)3 <SEP> xylène <SEP> 140 <SEP> 50 <SEP> 8
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 EMI5.4 
 B(j2.-OC.J=[.,)- xylène 100 6 89 B(-OC4H10t'. xylène 140 23 72 B(;

  !J2.-Oc 4H19 3 deanlin 105 29 57 
 EMI5.5 
 
<tb> B(isc-OC4H10)3 <SEP> decalin <SEP> 105 <SEP> aucun <SEP> 57
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 ; A,' : ,,.T-;ii." S.Z"'ïic':!'f lty' y. iN., e i i3 -,a  !"sv''Ki.,,"i: ^ 
On remarquera que le procédé de l'inventionpossède un   certain   nombre d'avantages manifestes outre celui de fournir un moyen simple, direct d'obtention des tétraalkyldiboranes. 



  Il est vrai qu'il se forme des sous-produits par ce procédé, principalement le diborane et les trialkylborines, mais on sépare très commodément les produits réactionnels, par dis-   tillation,   et ils présentent tous de l'intérêt, de telle sor- te que les sous-produits ne deviennent pas gênants et n'aug- mentent pas de ce fait le coût de l'opération. Le diborane est déjà un produit commercial bien répandu, trouvant une ex- panaion économique comme matière première pour la fabrication de combustibles à grande puissance. Les trialkylborines con- viennent également comme matières premières et même comme composants de combustibles à grande puissance.

   Si on le désire, on peut appliquer le   trialkylborine   et le diborane pour fa- 
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 briquer le tétraalkyldiborane, en augmentant ainsi le rende- ment total de ce produit. On peut aisément prévoir des procé- dés en continu pour mettre en oeuvre le procédé nouveau de l'invention, et l'on peut intégrer ce procédé avec une quan- tité d'autres procédés qui utilisent les sous-produits. Par exemple, on peut utiliser les alkoxydes d'aluminium pour produire certains types intéressants d'alumine et d'alcools également, ces derniers pouvant être ensuite recyclés pour la préparation d'ester borate. D'autres avantages moins évi- dents, de même que de nombreuses modifications qui font par- tie de l'invention, ressortiront clairement pour l'homme de l'art. 



   Il va du reste de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile peut y   Atre- apportée   sans sortir de son cadre.

Claims (1)

1. EMI7.1

   ','",:, -\,- riz - , ( t:.n %%hiô#pµ',, ' Procédé de fabrication de composés du bore représentas par la formule B2R6-2nH2n' procédé caractérisé par les points suivants pris isolément ou en combinaisons : 1 ) Il comporte la réaction,dans un solvant- diulant inerte dans des conditions pratiquement anhydres, d'un composé d'aluminium représenté par la formule A1R3-nHn avec un composé du bore représenté par la formule BX3 où R est un radical alkyle, n peut varier entre 1 et 3, et X est un subs- tituant monovalent non métallique fixé au bore par une liaison chimique réactive, et la récupération ultérieure des produits réactionnels, 2 ) Le composé représenté par la formule BX3 est présent sous la forme d'un complexe de coordination avec un éther aliphatique. EMI7.2

   3 ) La fabrication d'un tétraalkyldiborame comporte la réaction dans un solvant-diluant inerte dans des conditions pratiquement anhydres, d'un hydrure de dialkylaluminium et d'un halogénure de bore et la récupération du tétraalkyldibo- rane à partir des produits réactionnels.

   4 ) On fait réagir dans les conditions ci-dessus un hydrure de dialkylaluminium avec un ester borique.

   5 ) Pour l'obtention d'un trialkylborine on fait réagir dans les conditions ci=dessus un hydrure de dialkyl- ' ' aluminium avec un halogénure de bore ou avec un ester borique.