JPH07149502A - 水素化アルミニウムの製法 - Google Patents

水素化アルミニウムの製法

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JPH07149502A
JPH07149502A JP6258378A JP25837894A JPH07149502A JP H07149502 A JPH07149502 A JP H07149502A JP 6258378 A JP6258378 A JP 6258378A JP 25837894 A JP25837894 A JP 25837894A JP H07149502 A JPH07149502 A JP H07149502A
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hydride
reaction
alh
aluminum
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Wilfried Dr Knott
クノット ヴィルフリート
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TH Goldschmidt AG
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    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B6/00Hydrides of metals including fully or partially hydrided metals, alloys or intermetallic compounds ; Compounds containing at least one metal-hydrogen bond, e.g. (GeH3)2S, SiH GeH; Monoborane or diborane; Addition complexes thereof
    • C01B6/06Hydrides of aluminium, gallium, indium, thallium, germanium, tin, lead, arsenic, antimony, bismuth or polonium; Monoborane; Diborane; Addition complexes thereof

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素化アルミニウム(AlH3)の製法 【構成】 マグネシウムに、その水素化の前に粒度≦4
00μmの水素化マグネシウムを、マグネシウムに対し
て少なくとも1.2重量%の量で加え、かつ≧250℃
の温度及び0.5〜5MPaの圧力で、マグネシウムと
水素とを反応させることにより得られる水素化マグネシ
ウムとハロゲン化アルミニウム(少くとも3:2のモル
比)とを、連続的な粉砕下に、1,4−ジオキサン中、
20〜110℃の温度範囲内、30分〜5時間の時間内
で反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水素化マグネシウムと
ハロゲン化アルミニウムとを溶剤中で反応させることに
よる、水素化アルミニウム(AlH3)の製法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】Finholt,Bond及びSchl
esinger(J.Am.Chem.Soc.69
1199(1947))は、ジエチルエーテル中でのA
lCl3とLiHとから次式: AlCl3 + 3 LiH → AlH3 + 3 LiCl による水素化アルミニウムAlH3の製造を記載してい
る。しかしながら、この反応は、次の式: AlH3 + LiH → LiAlH による発熱反応で形成される水素化リチウムアルミニウ
ム LiAlH まで容易に進行する。
【0003】好適には、Ullmann’s Ency
clopedia of Industrial Ch
emistry第A13巻、213〜214頁に従っ
て、リチウムアラナートから出発して、ジエチルエーテ
ル中で塩化アルミニウム又は鉱酸との反応により、水素
化アルミニウムを製造する: 3 LiAlH4 + AlCl3 → 4 AlH3 + 3 LiCl LiAlH4 + HX → AlH3 + LiX + H2 [式中、HX=HCl又はH2SO4]。
【0004】経費のかかる、かつ取り扱いの安全でない
水素化リチウムアルミニウムの使用は、この合成の際の
欠点である。
【0005】従って、以前から、錯水素化物LiAlH
4を他のリチウム不含の水素化物と交換し、かつ、そう
してAlH3を得ることが試みられている。
【0006】例えば、米国特許明細書(US−PS)第
3829390号明細書から、次式: 3 NaALH4 + AlCl3 → 4 AlH3 + 3 NaCl により、低級ジアルキルエーテル中、水素化ナトリウム
アルミニウムの使用下での安定な塩化物−及びリチウム
塩−不含のAlH3−溶液の製造が公知である。だが、
リチウムの使用の回避によっても、この方法から、経費
のかかる方法で得られるアルカリアルミニウムヒドリド
を使用する必要性は徐かれない。
【0007】水素化アルミニウムもしくはそれから誘導
される化合物の製造のために水素化マグネシウムを使用
する試みもなされていないわけではない。
【0008】Wiberg及びBauerは、ジエチル
エーテル中の MgH2を用いるシュレージンガー類似反
応が、式 Mg(AlH42の水素化マグネシウムアル
ミニウムを生産するという見解に達した(Zeitsc
hrift fuer Naturforschung
5b、397(1950)及び同4b、131(19
52)並びにドイツ特許明細書(DE−PS)第845
338号明細書)。だが後に、Ashbyは、Inor
g.Chem.、325〜326頁(1970)中
で、この反応の場合に、グリニヤール−もしくはジオル
ガノマグネシウム化合物から水素添加分解により得られ
たMgH2がハロゲン化アルミニウムと反応して、ハロ
ゲン化マグネシウムアラナートXMgAlH4になるこ
とを証明した。
【0009】ベルギー特許明細書(BE−PS)第78
5348号明細書から、アルミニウムの存在、ジエチル
エーテル中で、MgH2とAlCl3とを反応させること
による、AlH3もしくはMg(AlH42の製法が公知
である: 2 AlCl3 + 3 MgH2 + Al →2 AlH3 + 3 MgCl2 + Al 2 AlCl3 + 4 MgH2 + Al →2 Mg(AlH4)2 + 3 MgCl2 + Al この反応の進行の証明のための、かつ反応生成物の性質
のための実験的分析は、既にAschbyが非難してい
るように(上記引用文献中)記載されていなかった。
【0010】米国特許(US−patent)第483
2934号明細書の方法は、新規に環式又は脂肪族エー
テル中でのMgH2とハロゲン化アルミニウムとの反応
を採用し、この際、ここで使用される高活性のMgH2
はヨーロッパ特許(EP−PS)第0003564号明
細書の方法により製造される。錯触媒系により進行され
るこの特別な水素化マグネシウムとハロゲン化アルミニ
ウムとの反応は、一般式:
【0011】
【化1】
【0012】[式中、Xはハロゲン、Etherは環式
又は脂肪族エーテル、かつ、yは0〜6の数である]の
化合物をもたらす。この際、この米国特許明細書中に
は、粉砕を行っても、又機械的な活性化を行っても、市
販のMgH2の使用下ではこの生成物を製造することは
できないことが明確に示されている。このことは比較例
にも示されている。従って、ヨーロッパ特許(EP−P
S)第0003564号明細書中に記載されている錯触
媒系を活性水素化マグネシウムの製造のために使用する
ことが、この方法の場合には必要である。ジオキサンを
添加することにより、前記の反応生成物からMgCl2
1モルを分離することができる。次いで、式:XMg
AlH4の生成物が得られる。従ってこの方法ではAl
3を製造することはできない。
【0013】ドイツ特許出願第4235334.5号明
細書は、安価で、かつ米国特許(US−PS)第483
2934号明細書の記載によると前記の錯触媒の排除の
下で、元素からの高温で得られるその不活性の故に廃物
である水素化マグネシウムを、錯ハロゲン−マグネシウ
ム−アルミニウムヒドリドハロゲニドの製造のために使
用するという課題を包含している。2〜30個の炭素原
子を有する脂肪族又は環式脂肪族エーテル(t−ブチル
エーテル及び1,4−ジオキサンを除く)中で、水素化
マグネシウムをハロゲン化アルミニウムと共に粉砕する
ことにより、米国特許(US−PS)第4832934
号明細書の記載とは異なり、一般式:
【0014】
【化2】
【0015】[式中、Xはハロゲン、yは0〜6の数、
nは1〜3の数かつ、Etherは2〜30個の炭素原
子を有する脂肪族又は環式脂肪族エーテル(t−ブチル
エーテル及び1,4−ジオキサンを除く)である]の化
合物が生じる。
【0016】この際、この方法で、ドイツ特許公開(D
E−OS)第4039278号明細書の方法により製造
されたMg H2が殊に有効であると証明された。ドイツ
特許公開(DE−OS)第4039278号明細書の方
法では、マグネシウムの水素化のための触媒として、反
応の開始前に水素化されるべきマグネシウムに少くとも
1.2重量%の量でかつ粒度≦400μmで添加される
MgH2が使用される。以下に、この水素化マグネシウ
ムを「自触媒的に製造された水素化マグネシウム」と称
する。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、経済的な方
法で、錯触媒の使用の回避の下、簡単に入手可能な水素
化マグネシウムの使用の下で、良好な収率及び高い純度
で水素化アルミニウムAlH3を製造するという技術的
な課題に関する。この際、水素化アルミニウムはハロゲ
ン化マグネシウムを含むべきではない。
【0018】
【課題を解決するための手段】意外にも、この技術的課
題である溶液を本発明の方法により成功させることがで
きることが判明し、これは、水素化されるべきマグネシ
ウムに、その水素化の前に、粒度≦400μmの水素化
マグネシウムを水素化されるべきマグネシウムに対して
少くとも1.2重量%の量で添加するという条件下で≧
250の、温度及び0.5〜5MPaの圧力でマグネシ
ウムと水素とを反応させることにより得られる水素化マ
グネシウムを使用し、かつ、反応生成物MgH2とAl
3(X=ハロゲン)(少くとも3:2のモル比で)の
連続的な粉砕下で1,4−ジオキサン中、20℃〜11
0℃の温度範囲内で、30分〜5時間反応を実施するこ
とより成る。
【0019】反応を40℃〜100℃の温度範囲内で実
施するのが有利である。
【0020】反応温度と反応時間の選択の際に、一方で
反応温度の上昇につれて、反応速度が増し、他方で形成
されたAlH3は温度の上昇につれて、分解が増すこと
に注意すべきである。本発明の方法を例えば60°で実
施する場合に、AlH3の形成のために約4〜5時間の
反応時間が必要である。しかしながら、形成されたAl
3の分解は起こらないか、又は少くとも述べる程度で
はない。約100℃の反応温度の場合には、AlH3
形成は、約30分後に終了している。だが、得られたジ
オキサン中のAlH3の溶液をこの温度で更に約1時間
放置すると、形成されたAlH3は、ほぼ定量的に再分
解した。この分解は、勿論、反応容器の大きさ、材料、
形状によっても影響を受ける。従って、殊に高い反応温
度を選択する際には、反応の進行を調節し、かつ所望の
変換率の達成の後には溶液を冷却することにより、形成
されたAlH3の分解を回避することが推奨される。
【0021】連続的な粉砕により、Mg H2の表面は絶
えず新しくされ、かつこの水素化物は機械的に活性化さ
れる。
【0022】双極子モーメント>0.5デバイであるエ
ーテル(t−ブチルエーテルを除く)の使用の際には、
反応は他方向に傾き、ハロゲン−マグネシウム−アルミ
ニウムヒドリドハロゲニドが生じるので、0デバイの双
極子モーメントを有する1,4−ジオキサンの使用が重
要であることが判明している。
【0023】反応成分MgH2:AlCl3の理論的に厳
守されるべきモル比は3:2である。だが、MgH2
多少に過剰な使用は、全く有意義である。反応しなかっ
たMgH2分は、簡単に、例えば濾別又は遠心分離によ
り分離することができる。
【0024】有機化合物の還元のために、1,4−ジオ
キサン中の水素化アルミニウム溶液を直接使用すること
ができるので、水素化アルミニウムを1,4−ジオキサ
ン中のその溶液から単離することは、必ずしも必要では
ない。
【0025】本発明の方法は、自触媒的に製造され、非
発火性で、かつ取り扱いの容易な水素化マグネシウムの
使用により、経済性と共に、方法安全性と結びついてい
る。本発明の方法により初めて、水素化アルミニウムA
lH3の幅広い利用の可能性が開示され、これは、Ul
lmann(上記引用文献中)によると以前には無かっ
たものであった。
【0026】次の実施例は、本発明の方法を詳述するも
のであり、かつ、本発明により製造された水素化アルミ
ニウムの官能的有機化合物の還元のための工業的使用性
を証明する。
【0027】
【実施例】
A. 本発明の方法の例例1 自触媒的に製造された水素化マグネシウム(水素化物含
有率90%)9.37g(0.32モル)を、塩化アル
ミニウム21.36g(0.16モル)と共に、ガラス
ボールミルに予め装入し、1,4−ジオキサン463.
5gを添加する。連続的な粉砕下に、反応バッチを30
分間、還流温度まで加熱する。スポイトを用いて反応器
から試料を取り出し、かつ遠心機にかける。こうして得
られた透明な上澄みの一部分を、アルミニウムとマグネ
シウムとのコンプレクソメトリー測定のために、並びに
ガス計量による水素測定のために使用する。
【0028】分析によりAl 0.33ミリモル/g
(溶液)のアルミニウム含分と、これに相応してH
0.80ミリモル/gの水素化物含分が確められる(使
用AlCl3に対して、理論量の77%に相応)。マグ
ネシウムは、溶液中では検出できず、かつ電位差測定塩
化物測定により、ハロゲン化物不含であることが確かめ
られる。 還流条件及び更なる連続的な粉砕の下での反
応の継続は、初めに形成された水素化アルミニウムの分
解を招き、これは、ガス計量による水素化物測定によっ
ても、これに平行して実施されるコンプレクソメトリー
によるアルミニウムの滴定によっても確かめられる:
【0029】
【表1】
【0030】例2 自触媒的に製造された96%水素化マグネシウム6.6
9g(0.244モル)を、塩化アルミニウム21.7
g(0.163モル)と共に、1,4−ジオキサン46
3.5g中、ガラスボールミル内、連続的な粉砕の下
で、100℃まで加熱する。
【0031】30分の反応時間の後に、加熱された反応
混合物をP4−保護ガスフリットを通して濾過し、透明
な濾液の試料を、ガス計量により水素測定する。
【0032】水素化物含分は、H~ 0.77ミリモル
/g(理論量の73%)である。
【0033】コンプレクソメトリーによるアルミニウム
測定は、Al3+ 0.33ミリモル/gのアルミニウム
濃度を示す。
【0034】この濾液のマグネシウム含分は、Mg2+
コンプレクソメトリーによる測定のための通常の検出限
界を下まわる。
【0035】例3 自触媒的に製造された96%水素化マグネシウム6.9
7g(0.254モル)と、塩化アルミニウム22.6
g(0.169モル)とを、1,4−ジオキサン46
3.5g中、80℃、連続的な粉砕の下、ガラスボール
ミル内で反応させる。
【0036】スポイトを用いてバッチから、反応に伴い
試料を取り、遠心機にかける。得られた透明な上澄みを
そのアルミニウム−及び水素化物含分に関しそれぞれ検
査する。
【0037】試料採取は、次の反応の経過を明らかにし
ている:
【0038】
【表2】
【0039】マグネシウムのコンプレクソメトリー測定
により、最終試料のMg−含分は分析的検出限界を下ま
わることが確認される。これに平行して実施された電位
差測定塩化物測定も同様に塩化物不含であることを示し
た。
【0040】例4 ガラスボールミル内で、1,4−ジオキサン462g
中、連続的な粉砕の下で、自触媒的に製造された96%
水素化マグネシウム8.94g(0.326モル)を、
塩化アルミニウム29.0g(0.217モル)と共に
60℃まで加熱する。スポイトを用いて反応バッチから
反応に伴い試料を抜き、遠心機にかける。得られる透明
な上澄みを一定量宛分け、この際、一部をガス計量によ
る水素測定に、かつ、他の部をコンプレクソメトリーに
よるアルミニウムの測定に使用する。この際、次の反応
の経過が得られる。
【0041】
【表3】
【0042】300分後の水素化物含分は、96%の収
率に相応する。
【0043】360分後に、更なる試料を、コンプレク
ソメトリーによるマグネシウム測定のために、かつ電位
差測定による塩化物測定のために取る。Mg2+もCl~
も発見することはできない。
【0044】B.還元剤としての本発明により製造され
たAlH3を使用する例例5 例1に従い、1,4−ジオキサン中の、H~ 0.49
ミリモル/gを含有する水素化アルミニウム溶液を製造
する。この溶液101.9gを磁気撹拌下、80℃で多
頸フラスコに予め装入する。アセトフェノン2.4g
(0.02モル)をゆっくりと滴加導入し、この際、反
応バッチの温度は90℃まで上昇する。添加終了後に、
バッチを80℃で1時間、後撹拌する。
【0045】反応混合物を一気に氷冷希HClを用いて
加水分解させ、NaClを用いて塩析させ、かつ少量の
エーテルを用いて3回抽出する。この集められた抽出物
をNa2SO4上で乾燥させ、濃縮させる。残留物を1
−NMR−分光法により分析する。この分光法により、
1−フェニル−エタノール94%の収率(使用アセトフ
ェノンに対して)が確認される。
【0046】例6 例5で使用された1,4−ジオキサン中のAlH3−溶
液101.9g(H~0.05モル)を、磁気撹拌下、
80℃で予め装入する。ベンゾフェノン3.64g
(0.02モル)を1,4−ジオキサン20gに溶か
す。この溶液をゆっくりと予め装入されたAlH3に滴
加導入する。反応の開始による発熱は、バッチを100
℃まで加温し、この際、ガスに注意すべきである。
【0047】添加の終了の後に、80℃で1時間後撹拌
し、かつ例2と同様に加水分解的に後処理する。
【0048】1H−NMR−分光法により、ジフェニル
メタノールの40%の収率(使用ベンゾフェノンに対し
て)が確認される。
【0049】例7 例5及び6で使用された1,4−ジオキサン中のAlH
3−主溶液99.4g(H~0.049モル)を磁気撹拌
下、80°で予め装入する。α−アンゲリカラクトン
1.91g(0.019ミリモル)をゆっくりと滴加導
入するが、この際、100℃までの温度上昇を伴ない激
しい反応が開始される。添加終了後に、バッチを更なる
撹拌の下、80℃で1時間放置する。
【0050】後処理を前記の例と同様に実施する。1,
4−ペンタンジオールの収率は、1H−NMR−分析に
よると95%(使用されたα−アンゲリカラクトンに対
して)である。
【0051】例8 例1に従って製造されたH~ 0.70ミリモル/gを
含有する1,4−ジオキサン中の水素化アルミニウム溶
液174.3g(≒H~122.0ミリモル)を磁気撹
拌の下、室温で予め装入する。クロトンアルデヒド5.
0g(71.3ミリモル)を1時間かけて滴加導入し、
その際、反応バッチの温度は52℃まで上昇する。同時
に沈殿が認められる。1時間、バッチを後撹拌し、つい
で、前記の例と同様に後処理する。1H−NMR−分析
により、n−ブタノール57%と並んでクロチルアルコ
ール43%(使用クロトンアルデヒドに対して)の生成
物組成が確認される。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素化マグネシウムとハロゲン化アルミ
    ニウムとを溶剤の存在で反応させることにより水素化ア
    ルミニウム(AlH3)を製造する方法において、水素
    化前に水素化されるべきマグネシウムに、粒度≦400
    μmの水素化マグネシウムを水素化されるべきマグネシ
    ウムに対して、少くとも1.2重量%の量で添加すると
    いう条件下で、マグネシウムと水素とを≧250℃の温
    度、0.5〜5MPaの圧力で反応させることにより得
    られる水素化マグネシウムを使用し、かつ反応を、反応
    生成物少なくとも3:2のモル比のMgH2及びAlX3
    (X=ハロゲン)の連続的な粉砕の下で、1,4−ジオ
    キサン中、20℃〜110℃の温度範囲内で、30分〜
    5時間の時間に渡り実施することを特徴とする、水素化
    アルミニウム(AlH3)の製法。
  2. 【請求項2】 反応を40〜100℃の温度範囲内で実
    施する、請求項1に記載の方法。
JP6258378A 1993-10-27 1994-10-24 水素化アルミニウムの製法 Pending JPH07149502A (ja)

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