JPH06219982A - リチウムアルコキシドの製法 - Google Patents

リチウムアルコキシドの製法

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JPH06219982A
JPH06219982A JP5309619A JP30961993A JPH06219982A JP H06219982 A JPH06219982 A JP H06219982A JP 5309619 A JP5309619 A JP 5309619A JP 30961993 A JP30961993 A JP 30961993A JP H06219982 A JPH06219982 A JP H06219982A
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tert
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チャールズ モリソン ロバート
Conrad W Kamienski
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/68Preparation of metal alcoholates
    • C07C29/70Preparation of metal alcoholates by converting hydroxy groups to O-metal groups

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極性反応溶媒中で、3から12の炭素原子を
有する分枝リチウムアルコキシドの透明で無色の溶液を
製造する方法を提供する。 【構成】 300ミクロン以下の粒子サイズを持つリチ
ウム金属の分散液を3から12の炭素原子を有する化学
量論的量より最低5モルパーセント過剰の分枝アルキル
アルコールと、反応媒質として極性反応溶媒中で50℃
と溶媒の沸点との間の温度で不活性雰囲気下に反応させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は極性反応溶媒中でリチウ
ム金属をtert−アルキルアルコールと反応させるリ
チウム第三アルコキシドの製造方法に関する。
【0002】
【従来技術とその課題】リチウム第三アルコキシドは重
合触媒としてまた薬学的化合物の合成にも有用であるこ
とが知られている。多年にわたりリチウムアルコキシド
は知られ、種々の溶媒中で製造されてきた。例えばC.
W.カミエンスキィ(Kamienski)とD.H.
レーヴィス(Lewis)は彼らの製造方法とアルコー
ル、炭化水素及びエーテルに可溶な性質を記載している
(J.Org.Chem.,30,3498(196
5))。他には例えばO.C.デーマー(Derme
r,Chem Rev,14,38(1934));
J.H.ジョンズ(Jones)とJ.S.トーマス
(Thomas,J.Chem.Soc.,123,3
284(1923));及びD.J.クラム(Cra
m)ら(J.Am.Chem.Soc.,81,(19
59))がアルコール及びエーテル中でのリチウムアル
コキシドの製造方法を報告しているが、しかし溶解性の
データは全くない。
【0003】リチウム第三アルコキシドは商業的生産物
であり、重合開始剤としてまた合成、特に抗生物質の製
造に有用であることが見出されており、環化を促進して
ベータラクタム環を形成するのに使用される(ファイザ
ー社の米国特許第5,075,439号参照)。
【0004】N.I.コツロバら(Kozlova,Z
H.Neorg.Khein.,24(1),192−
9(1979))はtert−ブトキシドのリチウム塩
及びナトリウム塩のテトラヒドロフラン(THF)中の
溶解性の物理的試験を行っている。リチウム−tert
−ブトキシドはヘキサン中で製造され、その固体生成物
を分離し、次にテトラヒドロフラン中に溶解した。L.
ロックマン(Lochmann,Collection
Czechoslov.Chem.Commun.,
Vol.35,733(1970))もまたテトラヒド
ロフラン中のリチウムtert−ブトキシドの製造を記
載しているが、リチウム金属とtert−ブチルアルコ
ールの反応を直接この溶媒中で行っている。
【0005】チェコアカデミーオブサイエンスのD.リ
ム(Lim)らの米国特許第3,761,529号はテ
トラヒドロフラン等極性溶媒からの結晶化によるアルカ
リ金属アルコキシドの精製方法を記載している。彼らの
「プレパレーション オブサム アルコキシド オブ
アルカリメタル」と称する論文(Collection
Czechoslov.Chem.Commun.,
Vol.36.1970)の734頁の表Iにおいて
L.ロックマンとD.リムは脚注(b)でリチウムte
rt−ブトキシド製造の条件について「THF溶液の混
濁は除去が困難である:本アルコキシドはヘプタン17
等の炭化水素媒質中でより簡便に製造される。」と述べ
ている。表の記載は明らかにtert−ブチルアルコー
ルより過剰のリチウム金属を用いていることを示してい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、意外に
もかなりの時間(数時間からtert−ブチルアルコー
ルとの反応の前後という長さ)乾燥テトラヒドロフラン
に接触させておいたリチウム金属が、ろ過されにくく、
従って所望の透明溶液を分離することが困難な懸濁質生
成物を形成することを知見した。未反応のリチウム金属
を含有するこうした懸濁質の除去が困難であることはリ
チウム−tert−ブトキシドの使用を必要とする後続
の反応、とりわけケトン、アミド、エステル等の環化を
しようとする場合にしばしば不都合である。
【0007】本発明者等は水素化リチウム又はリチウム
アミド等の他のリチウム含有原料を用いてリチウムte
rt−ブトキシドを生成する場合にはこのろ過の問題は
存在しないことを知見した。これらろ過不能な懸濁質の
性質に何が関与するか不明であるが、ある種の遅い表面
反応がリチウム金属とテトラヒドロフランの間で起こっ
ていると考えられる。
【0008】
【発明の目的】本発明はテトラヒドロフラン等の極性反
応溶媒中で、3から12の炭素原子を有する分枝のリチ
ウムアルコキシドの透明で無色の溶液を製造する方法を
提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】リチウム金属を最低5モ
ルパーセント過剰のtert−ブチルアルコール等の分
枝アルキルアルコールと、反応媒質として極性反応溶液
中で不活性雰囲気下に50℃以上の温度で反応させる。
【0010】本発明に用いるリチウム金属は通常懸濁液
の形態であり、反応媒質溶液で洗浄して鉱物油を除去し
た後、反応器に投入し、典型的には反応溶媒中のスラリ
ーとする。リチウム金属は典型的には商業的に入手可能
な、合金量のナトリウム(リチウムに対して0.4から
0.76重量%)を含有する分散液であるが、純粋なリ
チウム金属分散液は好都合に用いうる。好適なリチウム
金属は好ましくはサイズが300ミクロン以下の、最も
好ましくはサイズが10から300ミクロンの粒子形態
のものである。より粗いリチウム金属もまた用いうる。
【0011】本発明の実施に用いるアルコールは3から
12の炭素原子を有する分枝の1価アルキルアルコール
であり、イソ−、第二(Sec)及び第三(tert)
アルコール又はアルカノールを含む。例えばイソプロパ
ノール、sec−ブタノール、4−メチル−2−ペンタ
ノール、tert−ブタノール、tert−アミルアル
コール、3−メチル−3−ペンタノール、2,6−ジメ
チル−4−ヘプタノール等である。また本発明の実施に
は2−メチルペンタノール及び2−エチルヘキサノール
に例証される2−アルキル置換の1価アルコールも有用
である。
【0012】本発明の製造方法ではリチウム金属分散液
は、後に反応器にも使うテトラヒドロフラン等の溶媒で
数回洗浄して金属から分散油を除去したものを用いる。
一般には3回の洗浄で十分であり、その後、分散液を反
応器の反応溶媒の一部又は全量へ移し、そして50℃に
加熱する。tert−ブチルアルコール等のアルコール
を反応器にゆっくり投入する。アルコールを徐々に投入
するにつれ、自然発生的に温度が上昇し、テトラヒドロ
フランの場合66℃で還流をする。アルコールを半量投
入したところで温度は下降するが、温度を少なくとも5
0℃に保持する。アルコールを完全に投入後、反応混合
物を加熱還流して2から3時間保持し、反応を完全に行
う。反応が完了したら反応物を室温まで冷却し、生成物
をろ過し(一般的にはろ過助長媒質を用いる)、透明で
無色の(リチウムtert−ブトキシドの場合)2モル
のテトラヒドロフラン中溶液を得る。
【0013】本発明者等はまた予期せぬことに、リチウ
ム金属の表面で例えばtert−ブチルアルコールとの
反応が起きている限り、このろ過不能懸濁質はたとえ上
昇した温度においても生じないことを知見した。従って
例えばリチウム金属粉末とTHFとの(1時間又はそれ
以下の)短い接触時間は、リチウムより過剰のtert
−ブチルアルコールの使用とあいまってこれらろ過不能
な懸濁質の形成を効果的に防ぎ、そしてTHF中に所望
のリチウムtert−ブトキシドの透明溶液を生じさせ
る急速な反応を進める。
【0014】短時間の初期のリチウム金属/THF接触
時間と同様に重要なことはリチウム金属よりも過剰のt
ert−ブチルアルコールを使用することである。本発
明者等はリチウム金属よりも少なくとも5モル%過剰の
tert−ブチルアルコールが好適であり、少なくとも
10モル%過剰のtert−ブチルアルコールがより好
適であることを見出した。好ましい範囲は5−20モル
%過剰のtert−ブチルアルコールであり、より好ま
しくは8−15モル%の範囲である。これらの濃度の過
剰量のtert−ブチルアルコールはろ過の困難な懸濁
質の形成を妨げるのに十分である。
【0015】通常用いる8−15モル%過剰のリチウム
tert−ブトキシド濃度水準では、その過剰tert
−ブチルアルコールの水準は全く低く、溶液のわずか1
−5重量%の程度を構成するにすぎない。そうした少な
い量の遊離アルコールは一般に、溶液の主要最終用途で
ある合成反応を妨害することはない。
【0016】本発明にはテトラヒドロフラン等の反応性
溶媒中で可溶性のリチウムアルコキシドを形成する種々
のアルコールが包含される。従って全ての種類のイソ
−、ベータ分枝の、第二(sec)及び第三(ter
t)アルコールがテトラヒドロフラン中のリチウム金属
との反応に用いうる。例えばイソブチルアルコール、イ
ソプロパノール、sec−ブタノール、tert−ブタ
ノール(tert−ブチルアルコール)、tert−ア
ミルアルコール、イソアミルアルコール、2−メチルペ
ンタノール、2−エチルヘキサノール、3,3−ジメチ
ルペンタノール及びその他である。
【0017】過剰量のこれらアルコールは他のアルカリ
金属、例えばナトリウム及びカリウム等と共に用いうる
ことも注目される。
【0018】その様なリチウムアルコキシドのテトラヒ
ドロフラン溶液製造のその他の方法には次のものがあ
る: (a) 水素化リチウムから、 LiH+t−BuOH→LiOt−Bu+H (b) リチウムアミドから、 LiNH+t−BuOH→LiOt−Bu+NH (c) ナトリウム又はカリウムtert−ブトキシド
とリチウムハライドから、 NaOt−Bu+LiCl→LiOt−Bu+NaCl (d) 水酸化リチウムから、 LiOH+t−BuOH→LiOt−Bu+HO 適当な手段によりHOを除去して反応を続ける (e) リチウムメトキシドから、 LiOMe+t−BuOH→LiOt−Bu+MeOH 適当な手段によりメタノールを除去して反応を続ける。
【0019】テトラヒドロフラン以外のリチウム「反応
性」溶媒には1,2−ジメトキシエタン、メチルテトラ
ヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ピリジン及びN,
N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミンがあ
る。
【0020】本発明の方法ではリチウムに対する化学量
論的量(the amount stoichiome
tric)より少なくとも5モル%及び好ましくは10
モル%過剰のアルコールを用いる。50から100モル
%過剰量のアルコールが用いられうるが、しかし20モ
ル%過剰量のtert−ブチルアルコールを用いてもろ
過速度の有意な増加はあまり見られなかった。5モル%
過剰量のtert−ブチルアルコールを用いた場合、生
成物はろ過が著しく困難である。
【0021】
【実施例】以下実施例によりさらに本発明の詳細を説明
する。 実施例1:過剰のtert−ブタノールを用いたテトラ
ヒドロフラン中リチウムtert−ブトキシドの製造
(8099) 1lの三ツ口分割モートンフラスコに機械スタラー、2
50mlの圧力均等添加ろうと、及び還流濃縮器と熱電
対とアルゴン入口を備えるクレイゼン(Claise
n)アダプターを装着した。装置を125℃で一晩乾燥
させ、熱いうちに組立ててアルゴン流下で室温まで冷却
した。テトラヒドロフランで3回洗浄して遊離の鉱物油
を除去した8.75g(1.26モル)のリチウム分散
液をアルゴンで乾燥させ、そして450mlのテトラヒ
ドロフランと共にフラスコに移した。得られたスラリー
を400rpmで攪はんし、加熱マントルと温度コント
ローラーにより50℃に加熱した。103.03g
(1.39モル,10.31%過剰)のtert−ブチ
ルアルコール及び70mlのテトラヒドロフランを添加
ろうと中で混合した。tert−ブチルアルコール投入
は滴下により加えた。水素ガス放出がほとんど直ちに開
始され、温度が自然発生的に上昇し、15mlのアルコ
ール溶液が添加されると還流温度に達した。アルコール
溶液の添加を続けるにつれて反応器温度は徐々に下降し
てきた。アルコール溶液の総添加時間は1時間30分で
あった。
【0022】添加終了時に反応混合物は不透明な白色で
あった。熱をかけて反応を起こさせて還流した。反応混
合物は加熱の進行とともに不透明性が減少した。還流2
時間後もガス放出が続いた。還流3時間後、反応混合物
は依然わずかに濁りをおびていた。熱源を取り除き、反
応混合物を室温に冷却するにまかせた。生成物溶液をろ
過助長剤を有するフィルターに移して2.5PSI(1
7.2KPa)アルゴン圧力下に急速にろ過した。溶液
を室温に冷却するにまかせ、そして次にろ過した。2.
5PSIアルゴンにより急速に(2分間)ろ過して62
5ml(522g)の濁りのない透明な淡黄色の液体を
得た。この生成物溶液は17.65重量%(91.4%
回収率)のリチウムtert−ブトキシドを含有してい
た。溶液濃度は1.94Mであった。
【0023】比較例A:過剰のリチウム金属を用いたテ
トラヒドロフラン中リチウムtert−ブトキシドの製
造(7591) 5.6g(0.8g原子)のリチウム金属粉末及び13
0mlのテトラヒドロフランを5mlのtert−ブチ
ルアルコールと共に反応フラスコ中に投入し、混合物を
加熱還流した。40mlのテトラヒドロフランに溶解し
た40ml(0.42モル)のtert−ブチルアルコ
ール溶液を還流している混合物に1.5時間かけて滴下
し、さらに生成物を1.5時間還流した。室温に冷却後
得られたピンク色の反応混合物は3日後においても清澄
にはならなかった。
【0024】混合物を非常にゆっくりとろ過し、1晩
(16時間)の後に完了した。200mlの透明な溶液
が得られ、これはtert−ブチルアルコールを含有し
なかった(GLCによる)。1.87Mリチウムter
t−ブトキシド(93.5%回収率)であった。ろ過の
遅さはリチウム金属とテトラヒドロフランの間で起きる
遅い反応によると考えられる。
【0025】これを証明するため、リチウム金属粉末及
びテトラヒドロフラン(水分6ppmに乾燥したもの)
を4時間にわたり攪はんし、次に通常通りtert−ブ
チルアルコール(10モル%過剰)と反応させた。反応
の冷却後のろ過はゆっくりであった(4時間)。テトラ
ヒドロフランに替えて溶媒としてヘブタンを用いてリチ
ウムtert−ブトキシドを製造した場合はろ過の問題
はなかった(C.W.カミエンスキィ及びD.H.レー
ヴィス,J.Org.Chem.30,3503(19
65))。
【0026】比較例B:水素化リチウムを用いたテトラ
ヒドロフラン中リチウムtert−ブトキシドの製造
(7592) 過剰のリチウム金属を用いた場合(比較例A)に見られ
た緩慢なろ過を避ける試みに、リチウム金属に替えて水
素化リチウム(過剰)を用いた。21g(2.63モ
ル)の30メッシュ水素化リチウムを700mlのテト
ラヒドロフランで覆い、混合物を攪はん加熱して還流し
た。次に200mlのテトラヒドロフランに溶解した2
06ml(163g,2.2モル)のtert−ブチル
アルコールを、還流している混合物に5時間かけて添加
し、さらに1時間還流してから冷却した。生成物溶液を
試験したところ約2%の未反応tert−ブチルアルコ
ールが残っていた(8.8%転化)。さらに15g
(1.89モル)の水素化リチウムを加えてから混合物
を加熱攪はんしながらさらに3−4時間還流した。処理
の後、溶液のtert−ブチルアルコール含有量は0.
17%に減少した。
【0027】生成物混合物は迅速にろ過されて1020
mlの淡黄色の透明な溶液を得、これを試験したところ
リチウムtert−ブトキシドは2.03Mであった
(94%回収率)。本比較例は、著しく過剰の水素化リ
チウムがリチウム金属のようには生成混合物のろ過を阻
害しないことを実証している。20%モル過剰の水素化
リチウムのみを用いた他の実験(4513)でもやはり
容易にろ過可能でテトラヒドロフラン中の収率95.6
%(2.34M)tert−ブトキシドの生成物を得
た。
【0028】比較例C:著しく過剰のリチウムアミドを
用いたテトラヒドロフラン中リチウムtert−ブトキ
シドの製造 13.58g(0.59モル)の粉砕した(30メッシ
ュ)97%純粋のリチウムアミドをアルゴン下に250
mlフラスコに移し、100mlの乾燥テトラヒドロフ
ランを加えた。攪はんしている混合物に22ml(1
8.5g,0.25モル)のtert−ブチルアルコー
ルを徐々に加えた(30分間)。添加の間じゅう活発な
ガス放出が見られた。添加終了後約1時間でガス放出が
静まってから混合物を沸とうするまで加熱してアンモニ
アを除去した。冷却後生成混合物は容易にろ過されて1
10mlの1.87Mリチウムtert−ブトキシド溶
液を得た(82%回収率)。溶液は依然幾らかのアンモ
ニアを含有していた。
【0029】実施例2:ナトリウムtert−ブトキシ
ドと塩化リチウムとの間の相互交換によるリチウムte
rt−ブトキシドの製造(7943) n−ブチルリチウムの実験からの乾燥塩化リチウム副生
成物を350mlの高純度ヘプタン及び10mlのUn
ocals SN66/3溶媒の助けにより1l反応フ
ラスコに移した。存在する全ての塩化リチウムと反応す
るのに十分量のナトリウム(19.6g,0.85モ
ル)の小片を加えた。混合物を100℃に加熱して、ナ
トリウムが細かい砂粒様になるまで激しく攪はんした。
混合物を次に攪はんすることなく37℃に冷却した。1
25ml(98g,1.33モル)のtert−ブチル
アルコールを徐々に加えて塩化リチウム副生成物である
「かす」中に残されたブチルリチウム及び過剰の金属リ
チウム及びナトリウム金属と反応させた。反応温度を徐
々に上昇させ還流し(85℃)、混合物を反応の様子
(水素放出)がなくなるまで攪はんした。最終的に先と
同量のtert−ブチルアルコールを追加し、混合物を
さらに2時間加熱還流した。残ったtert−ブチルア
ルコールをヘプタン共沸混合物として蒸留した。混合物
を熱いうちにろ過(遅いろ過)して、残渣を100ml
ヘプタン+50mlテトラヒドロフランで1回洗浄し、
もう1回100mlテトラヒドロフランで洗浄した。透
明なろ液中の総回収アルカリは619ミリ当量、回収率
56%のリチウムtert−ブトキシドであった。生成
物の回収率はナトリウムをtert−ブチルアルコール
と(塩化リチウム存在下に)反応させて改善しうる。そ
の他の塩化リチウム源、無水物も用いうる。
【0030】実施例3:水酸化リチウムからのリチウム
tert−ブトキシド製造 12g(0.5モル)の無水水酸化リチウム及び100
gのモレキュラーシーブ(3A)を500mlのテトラ
ヒドロフラン中に懸濁させ、74g(1モル)のter
t−ブチルアルコールを加えた。リチウムイオンのほと
んどが溶解するまで攪はんと還流を行った。生成物混合
物を処理して乾燥剤を分離し、テトラヒドロフラン中に
生成物の溶液を得た。
フロントページの続き (72)発明者 ボブ トロイ ドーバー アメリカ合衆国ノース カロライナ州 28086 キングス マウンテン ロング ブランチ ロード 214 (72)発明者 ロバート チャールズ モリソン アメリカ合衆国ノース カロライナ州 28056 ガストニア ステーブルビュー ドライブ 1536 (72)発明者 コンラド ウィリアム カミエンスキィ アメリカ合衆国ノース カロライナ州 28054 ガストニア イーストウッド ド ライブ 516

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウム金属の分散液を3から12の炭
    素原子を有する化学量論的量より最低5モルパーセント
    過剰の分枝アルキルアルコールと、反応媒質としてテト
    ラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、テトラヒ
    ドロピラン、ピリジン、N,N,N′,N′−テトラメ
    チルエチレンジアミン及び1,2−ジメトキシエタンか
    ら選ばれる極性反応溶媒中で不活性雰囲気下に50℃と
    溶媒の沸点との間の温度で反応させることを特徴とす
    る、極性反応溶媒中で3から12の炭素原子を有する分
    枝リチウムアルコキシドの透明で無色の溶液を製造する
    方法。
  2. 【請求項2】 分枝アルキルアルコールを、用いるリチ
    ウム金属に基づく化学量論的量より5から50%過剰の
    量で用いることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 分枝アルキルアルコールを、用いるリチ
    ウム金属に基づく化学量論的量より8から15%過剰の
    量で用いることを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 分枝アルキルアルコールがイソプロパノ
    ール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert
    −ブタノール、4−メチル−2−ペンタノール、3−メ
    チル−3−ペンタノール、tert−アミルアルコー
    ル、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、2−エチル
    ヘキサノール及び3,3−ジメチルペンタノールからな
    る群から選ばれることを特徴とする請求項3記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 分枝アルキルアルコールがtert−ブ
    タノールであることを特徴とする請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 10から300ミクロンの粒子サイズを
    有するリチウム金属の分散液を化学量論的量より8から
    15モルパーセント過剰のtert−ブタノールと、不
    活性雰囲気下にテトラヒドロフラン中で50℃と66℃
    の間の温度で反応させることを特徴とする、極性反応溶
    媒中で3から12の炭素原子を有する分枝リチウムアル
    コキシドの透明で無色の溶液を製造する方法。
  7. 【請求項7】 リチウムハライドとナトリウム金属もし
    くはカリウム金属とを反応させ、次いでこの系に3から
    12の炭素原子を有する化学量論的量より最低5モルパ
    ーセント過剰の分枝アルキルアルコールを加えてさらに
    反応させることを特徴とする分枝リチウムアルコキシド
    の製造方法。
  8. 【請求項8】 水酸化リチウムを3から12の炭素原子
    を有する化学量論的量より最低5モルパーセント過剰の
    分枝アルキルアルコールと、反応媒質としてテトラヒド
    ロフラン、メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピ
    ラン、ピリジン、N,N,N′,N′−テトラメチルエ
    チレンジアミン及び1,2−ジメトキシエタンから選ば
    れる極性反応溶媒中で不活性雰囲気下に50℃と溶媒の
    沸点との間の温度で反応させることを特徴とする、極性
    反応溶媒中で3から12の炭素原子を有する分枝リチウ
    ムアルコキシドの透明で無色の溶液を製造する方法。
JP5309619A 1992-11-06 1993-11-05 リチウムアルコキシドの製法 Expired - Lifetime JPH0739363B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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