氢硼化物氟化的方法技术

氢硼化物盐氟化的方法，包括提供包括ＨＦ的和超酸的反应介质。在反应介质中加入氢硼化物盐化合物。氢硼化物盐与反应介质在条件下反应形成氟化的氢硼化物盐。此外，可提供由耐超酸组成的材料制得的反应容器用于ＨＦ、超酸添加剂和氢硼化物的反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氢硼化物化合物(boron hydride compound)氟化的方法。
技术介绍
氟化的氢硼化物阴离子是弱配位阴离子，已经被用作电解质和催化组分， 特别是用于提高用于各种反应的金属阳离子的催化活性。1此前，已经通过多种方法用氟不同程度地取代氢硼化物，其中氢硼化物包 括多面体闭合型硼烷和闭合型碳硼烷。例如，已经报道用元素氟(F2)对这些典 型氢硼化物直接进行氟化，这容易提供高度氟化的产物和部分氟化产物的混合 物。也已经j顿N-F氟化剂以获得部分氟化产物的混合物。N-F氟化剂具有缺 点，它们通常受困于因溶齐啲参与和不合意的取代而形成的杂质。上面列出的 氟化方法，尽管能够提供部分氟化的产物，但均具有缺点，它们典型地生成具 有各种异构体和相对宽范围的氟化度的产物混合物。也已经利用HF来氟化氢硼化物。B!2H/盐和单碳硼烷(monocarborane) 与HF的反舰常提供具有窄范围氟化度的产物的优点。MM^择性的、非常 确定的立体化学，氟化度是累进性的，并可主要通过改变反应^it来控制氟化 度，使f射艮道B12H122-在150-21(TC劍共仅有六个氟原子的取代，以及报道单碳 硼烷在相同温度范围提供仅仅34氟原子的取代。在远比此更为强有力的条件 下能够进行另外氟原子的取代。但这些条件对于工业生产过程来说是不合意 的，因为HF的临界鹏是188°C。这种高温HF将损坏设备并使操作具有危 险。硼化合物的其它氟化方法包括美国专利US 3，551，120，其公开了式 M^uE^X^的硼化合物，其中M是具有14价的阳离子，讽A2-yXy)是在水 溶液中形成二价阴离子的基团。术语M代表氢、铵和金属阳离子，例如I、 n、 vm、 mb族等。X代表卤素(F、 Cl、 Br和1)、羧基、石肖基、亚硝基、磺酰基 等。实施例1显，过在无水HF中进行CsB12H OH氟iK形成Cs2B12H7F5。 该方法i顿的纟鹏不合意地高至HF的临界纟驢之上。美国专利US 6,180,829公开了式M队ZBbH^^(OR〃)f]k的多卣化杂硼烷 阴离子的金属化合物，其中M是具有14化合价的阳离子，例如鹏i!H:金属 阳离子，R通常为^素鹏基，Z是C、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 N、 P、 As、 Sb和 Bi; X是卤素(halide)，和R〃是聚合物、氢、烷基等。下标代表徵。实施 例2显示由单碳硼烷氢化物形成多氟化的单碳硼烷阴离子，其中CsCBuH^与 HF和10%&(在N2中)的混合物进行反应。回收白色固体CsCBuFuH。在氟化 过程中发生显著的簇分解，在这些装载条件下收率是50-60%。美国专利US 6,180,829和其它专利的连续部分申请美国专利US 6,448,447在实施例11中公 开了通过向K2B^E^在HF中的悬浮液中连续加入氟/氮气相以形成 K2B12F12(lg)。该方法具有缺点，氟化产物分布不合意地非常宽，此外，该方法 4顿昂贵的试齐綱如&。Knoth等人，Chemistry of Boranes, IX. Fluorination of B10H102and B12H12-2 Inorganic Chemistry,第2巻，第2期，1964年2月公开i!31(a)^^虫用^7K HF 进行氟化直到组成为B12F6H/-，和(b)在水存在^[牛下ma该盐与F2接角il!it行 5重量％81211122-钾盐的直接氟化(在这些条件下，HF浓度不>10%，因此在氟 化过程中Hammett酸度&保持X))来制备高度氟化的十二硼酸盐 (dodecaborate)。当在具有水的^f牛下进行时，反/SX佳以进行彻底，M过使 用过量5倍的氟来得以证明。最后，获得低收率(32%)的羟基取代的氟硼酸盐 B^u(OHf，而不是所需的氟取代的十二硼酸盐。Solntsev等人，Stereochemical Aspects of the Fluorination of the B12H12 -2 Anion, Russian Journal of Coordination of Chemistiy,第23巻，第6期，1997,369-376页，'厶、丌讧OUUL r胆l的开勺J^tJ!2J^2汉^i土p乂元王弗Vl《tf、JI刊离丁。 /义祭到亚著的分解，在这些条件下获得收率仅为25%。在包括邻位-和间位-碳硼垸的氢硼化物的氟化中已经使用化学计量的氧化 性氟化剂五氟化f浙SbF》。先前已知在氢硼化物氟化中使用的SbF5作为化学计量的氧化性氟化剂，其中已经详细记载了Sb&的作用。除與虫亍顿HF夕卜，使 用超酸以帮助氢硼化物氟化在现有技术中并不己知。因此，需要如下方法提供选择性的、受控的氢硼化物的氟化，在工业可操作的反应条件下容易地、高收率地合成具有窄的受控氟化度的氟化硼化合 物。本专利技术提供这^f尤点及其它相m点。在前确定的美国专利的公开内容在lt爐过参考进行弓阅。
技术实现思路
本专利技术提供如下方法其使得至少一种氢硼化物盐与无水氟化氢(HF)和至少一种超酸添加剂进行反应，通过改变反应条件例如温度、浓度、超酸添加剂组成、遵守非常确定的超酸HF规范及构造的反应器材料，以受控的和选择性 的方式实现B-H键中心到B-F键中心的转变。超酸"SA"定义为會嫩在^7jC HF中具有等于或者大于基本纯HF的 或活度(例如提高对氢硼化 條 加F的能力)的化合物或化合物的混合物。当使用相对非氧化性超酸添加剂， 尤其是例如三氟化硼(BF3)、五氟化钽(TaF》时，本专利技术是高效的。如果希望， 超酸添加剂可与能够形成SA的其它酸混合，或HF能与至少一种其它酸组合 和与超酸添加剂组合。本专利技术的一个方面包f旗硼化物盐的氟化方法，包括劍共包括HF和至少 一种超酸添加剂的反应介质。在反应介质中添加氢硼化物盐化合物。氢硼化物 盐具有下式其中M是具有14化合价的阳离子；R选自卤素、羟基、氨基、石肖基、 烷基、烷氧基、全 驢、苯基及其组合；Z选自C、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 N、P、 AS、 Sb、 Bi及其组合；B是硼；H是氢；F是氟；a是l或2; b是O至ll的整数，c是0或l; d是5至12的跳e是l至12的纖y是0至ll的 整数；k是l、 2或3。氢硼化物盐与反应介质在条件下反应形成具有下式的氟化的氢硼化物盐其中n是1至e的整数。形成的氟化的氢硼化物也可包括等于或大于5的 氟化度(即)。本专利技术的另一方面包J趨硼化物盐的氟化方法，包括在由耐超酸组合物的 材料制成的反应容器中，在超酸和HF的存在下氟化氢硼化物盐化合物，以形 成具有下式的化合物其中M是具有14化合价的阳离子；R选自卣素、羟基、氨基石肖基、 烷基、烷氧基、全鵷氧基、苯基及其组合；Z选自C、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 N、 P、 As、 Sb、 Bi及其组合；B是硼；H是氢；F是氟；a是1或2; b是O至ll 的整数，c是0或l; d是5至12的微；e是l至12的微；y是0至ll的 整数；k是l、 2或3;和n是l至e的整数。形成的氟化的氢硼化物也可包括 等于或大于5的氟化度(即)。本专利技术的又一其它方面包括含有氟化的氢硼化物的组合物，所述组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
氢硼化物盐的氟化方法，包括：　　　　提供包括ＨＦ和至少一种超酸添加剂的反应介质；　　　　向所述反应介质中提供氢硼化物盐化合物，所述氢硼化物盐化合物具有下式：　　　　Ｍ↓［ａ］［Ｒ↓［ｂ］Ｚ↓［ｃ］Ｂ↓［ｄ］Ｈ↓［ｅ］Ｆ↓［ｙ］］↓［ｋ］　　　　其中Ｍ是具有１－４化合价的阳离子；Ｒ选自卤素、羟基、氨基、硝基、烷基、烷氧基、全氟烷氧基、苯基及其组合；Ｚ选自Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ及其组合；Ｂ是硼；Ｈ是氢；Ｆ是氟；ａ是１或２；ｂ是０至１１的整数，ｃ是０到１的整数；ｄ是５至１２的整数；ｅ是１至１２的整数；ｙ是０至１１的整数；ｋ是１、２或３；和　　　　所述氢硼化物盐与所述反应介质在形成具有下式的氟化的氢硼化物盐的条件下反应：　　　　Ｍ↓［ａ］［Ｒ↓［ｂ］Ｚ↓［ｃ］Ｂ↓［ｄ］Ｈ↓［ｅ－ｎ］Ｆ↓［ｙ＋ｎ］］↓［ｋ］　　　　其中ｎ是１至ｅ的整数，ｙ＋ｎ大于或等于５。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：WH贝利三世，WJ小卡斯蒂尔，SV伊瓦诺夫，X罗，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]