ボラジン化合物の製造方法
【課題】 分解物の含量が少なく、高純度のボラジン化合物を高収率で製造しうる手段を提供する。
【解決手段】 ＡＢＨ４（Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である）で表される水素化ホウ素アルカリと、（ＲＮＨ３）ｎＸ（Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子であり、ｎは１または２である）で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、または、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と、ＲＮＨ２（Ｒは水素原子またはアルキル基である）で表されるアミンとを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、を有し、水分含量が１質量％以下の前記アミン塩または前記アミンが反応に用いられることを特徴とする、ボラジン化合物の製造方法である。
【解決手段】 ＡＢＨ４（Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である）で表される水素化ホウ素アルカリと、（ＲＮＨ３）ｎＸ（Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子であり、ｎは１または２である）で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、または、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と、ＲＮＨ２（Ｒは水素原子またはアルキル基である）で表されるアミンとを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、を有し、水分含量が１質量％以下の前記アミン塩または前記アミンが反応に用いられることを特徴とする、ボラジン化合物の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボラジン化合物の製造方法に関する。ボラジン化合物は、例えば、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層、エッチストッパー層を形成するために用いられる。
【背景技術】
【０００２】
情報機器の高性能化に伴い、ＬＳＩのデザインルールは、年々微細になっている。微細なデザインルールのＬＳＩ製造においては、ＬＳＩを構成する材料も高性能で、微細なＬＳＩ上でも機能を果たすものでなければならない。
【０００３】
例えば、ＬＳＩ中の層間絶縁膜に用いられる材料に関していえば、高い誘電率は信号遅延の原因となる。微細なＬＳＩにおいては、この信号遅延の影響が特に大きい。このため、層間絶縁膜として用いられ得る、新たな低誘電材料の開発が所望されていた。また、層間絶縁膜として使用されるためには、誘電率が低いだけでなく、耐湿性、耐熱性、機械的強度などの特性にも優れている必要がある。
【０００４】
かような要望に応えるものとして、分子内にボラジン環骨格を有するボラジン化合物が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。ボラジン環骨格を有するボラジン化合物は分子分極率が小さいため、形成される被膜は低誘電率である。その上、形成される被膜は、耐熱性にも優れる。
【特許文献１】特開２０００−３４０６８９号公報
【特許文献２】特開２００３−１１９２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ボラジン化合物を製造する手法としては、１）水素化ホウ素アルカリ（例えば、水素化ホウ素ナトリウム）とアミン塩（例えば、メチルアミン塩酸塩）とを溶媒中で反応させる手法；２）ジボラン（Ｂ２Ｈ６）とアミン（例えば、メチルアミン）とを溶媒中で反応させる手法、が知られている。
【０００６】
ところで、上記の反応により得られたボラジン化合物を分析すると、ごく微量ではあるものの、ボラジン化合物の分解物とみられる化合物（例えば、アミンおよびホウ酸）が含まれ、ボラジン化合物の純度が低下してしまう。かようなボラジン化合物の純度低下は、最終的にはボラジン化合物を用いて製造された半導体の層間絶縁膜など性能の低下を引き起こしてしまうという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、分解物の含量が少なく、高純度のボラジン化合物を高収率で製造しうる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題に鑑み、ボラジン化合物を合成する際に必ず一定量含まれてしまう分解物の発生原因を鋭意検討した。その過程で、ボラジン化合物は水分に弱く、水分との接触により分解し、分解物であるアミンおよびホウ酸を生成しうることを見出した。また、本発明者らは、ボラジン化合物の合成原料のうち、特にアミン類（アミン塩またはアミン）が水分を含みやすいことを見出した。その結果、ボラジン化合物の合成原料のうち、特にアミン類の水分含量を低い値に制御することで、分解物の含量が少なく、高純度のボラジン化合物を製造しうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、ＡＢＨ４（Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である）で表される水素化ホウ素アルカリと、（ＲＮＨ３）ｎＸ（Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子であり、ｎは１または２である）で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、または、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と、ＲＮＨ２（Ｒは水素原子またはアルキル基である）で表されるアミンとを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、を有し、水分含量が１質量％以下の前記アミン塩または前記アミンが反応に用いられることを特徴とする、ボラジン化合物の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、分解物の含量が少なく、高純度のボラジン化合物が高収率で製造されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ＡＢＨ４（Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である）で表される水素化ホウ素アルカリと、（ＲＮＨ３）ｎＸ（Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子であり、ｎは１または２である）で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階（以下、「合成段階１」とも称する）、または、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と、ＲＮＨ２（Ｒは水素原子またはアルキル基である）で表されるアミンとを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階（以下、「合成段階２」とも称する）、を有し、水分含量が１質量％以下の前記アミン塩または前記アミンが反応に用いられることを特徴とする、ボラジン化合物の製造方法である。
【００１２】
以下、本発明の製造方法について、合成段階１と合成段階２とに分けて説明する。
【００１３】
まず、合成段階１を有する製造方法について詳細に説明する。合成段階１では、ＡＢＨ４（Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である）で表される水素化ホウ素アルカリと、（ＲＮＨ３）ｎＸ（Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子であり、ｎは１または２である）で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する。
【００１４】
水素化ホウ素アルカリ（ＡＢＨ４）において、Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である。水素化ホウ素アルカリの例としては、水素化ホウ素ナトリウムおよび水素化ホウ素リチウムが挙げられる。
【００１５】
アミン塩（（ＲＮＨ３）ｎＸ）において、Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子である。そして、Ｘが硫酸基である場合にはｎは２であり、Ｘがハロゲン原子である場合にはｎは１である。ハロゲン原子は、好ましくは塩素原子である。ｎ＝２のとき、Ｒは、同一であっても異なっていてもよい。合成反応の収率や取り扱いの容易性を考慮すると、Ｒは好ましくは同一のアルキル基である。アルキル基は、直鎖であっても、分岐であっても、環状であってもよい。アルキル基の有する炭素数は、特に限定されないが、好ましくは１〜８個、より好ましくは１〜４個、さらに好ましくは１個である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。これら以外のアルキル基が用いられてもよい。アミン塩の例としては、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、モノメチルアミン塩酸塩（ＣＨ３ＮＨ３Ｃｌ）、モノエチルアミン塩酸塩（ＣＨ３ＣＨ２ＮＨ３Ｃｌ）、モノメチルアミン臭化水素酸塩（ＣＨ３ＮＨ３Ｂｒ）、モノエチルアミンフッ化水素酸塩（ＣＨ３ＣＨ２ＮＨ３Ｆ）、硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）、モノメチルアミン硫酸塩（（ＣＨ３ＮＨ３）２ＳＯ４）が挙げられる。
【００１６】
使用する水素化ホウ素アルカリおよびアミン塩は、合成するボラジン化合物の構造に応じて選択すればよい。例えば、ボラジン環を構成する窒素原子にメチル基が結合しているＮ−トリメチルボラジンを製造する場合には、アミン塩として、モノメチルアミン塩酸塩などの、Ｒがメチル基であるアミン塩を用いればよい。
【００１７】
水素化ホウ素アルカリとアミン塩との混合比は、特に限定されないが、アミン塩の使用量を１モルとした場合に、水素化ホウ素アルカリの使用量を１〜１．５モルとすることが好ましい。
【００１８】
続いて、合成段階２を有する製造方法について詳細に説明する。合成段階２では、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と、ＲＮＨ２（Ｒは水素原子またはアルキル基である）で表されるアミンとを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する。
【００１９】
ジボランは、「Ｂ２Ｈ６」の化学式で表される化合物である。なお、ジボランは、テトラヒドロフラン等により錯体化されたものでもよい。また、アミンにおいて、Ｒは、合成段階１の欄でアミン塩について説明した通りであるため、ここでは説明を省略する。
【００２０】
使用するアミンは、合成するボラジン化合物の構造に応じて選択すればよい。例えば、ボラジン環を構成する窒素原子にメチル基が結合しているＮ−トリメチルボラジンを製造する場合には、アミンとして、モノメチルアミンなどの、Ｒがメチル基であるアミンを用いればよい。
【００２１】
ジボランとアミンとの混合比は、特に限定されないが、アミンの使用量を１モルとした場合に、ジボランの使用量を１．０〜１．２モルとすることが好ましい。
【００２２】
合成用の溶媒としては、特に制限されないが、例えば、テトラヒドロフラン、モノエチレングリコールジメチルエーテル（モノグライム）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグライム）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（トリグライム）、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（テトラグライム）等が挙げられる。
【００２３】
水素化ホウ素アルカリとアミン塩との反応条件、およびジボランとアミンとの反応条件は、特に限定されない。反応温度は、好ましくは２０〜２５０℃、より好ましくは５０〜２４０℃、さらに好ましくは１００〜２２０℃である。上記範囲で反応させると、水素発生量の制御が容易である。反応温度は、Ｋ熱電対などの温度センサーを用いて測定されうる。
【００２４】
ボラジン化合物は、下記式で表される化合物である。
【００２５】
【化１】
【００２６】
式中、Ｒは、合成段階１の欄でアミン塩について記載した通りであるため、ここでは説明を省略する。ボラジン化合物の例としては、ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリエチルボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｎ−プロピル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｉｓｏ−プロピル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｎ−ブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｓｅｃ−ブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｉｓｏ−ブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（１−メチルブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（２−メチルブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｎｅｏ−ペンチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（１，２−ジメチルプロピル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（１−エチルプロピル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｎ−ヘキシル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリシクロヘキシルボラジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ”−エチルボラジン、Ｎ，Ｎ’−ジエチル−Ｎ”−メチルボラジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ”−プロピルボラジンなどが挙げられる。なお、製造されるボラジン化合物の耐水性等の安定性を考慮すると、ボラジン化合物は、Ｎ−アルキルボラジンであることが好ましい。
【００２７】
本発明は、ボラジン化合物を合成する際の原料として、水分含量の少ないアミン塩（上記の合成段階１を用いてボラジン化合物を合成する場合）またはアミン（上記の合成段階２を用いてボラジン化合物を合成する場合）を用いる点に特徴を有する。
【００２８】
具体的には、本発明において、原料であるアミン塩またはアミンの水分含量は１質量％以下であり、好ましくは０．１質量％以下であり、さらに好ましくは０．０５質量％以下である。水分含量がこのように少ないアミン塩またはアミンを用いてボラジン化合物を合成することで、合成されたボラジン化合物の、水分の混入に起因する分解が効果的に抑制され、高純度のボラジン化合物の合成が可能となる。また、ジボランとアミンとの反応によりボラジン化合物を合成する場合、アミンの水分含量が多いと、ジボランがアミンに含まれる水分と速やかに反応して、ホウ酸が生成してしまう。これに対し、本発明によれば、かような問題の発生もまた、効果的に抑制されうる。なお、アミン塩またはアミンの水分含量の値としては、後述する実施例において採用される手法により測定される値を採用するものとする。また、上記の観点からは、アミン塩またはアミンの水分含量は少ないほど好ましく、水分含量の下限値は特に限定されないが、実用上、アミン塩またはアミンの水分含量は１０質量ｐｐｍ以上である。
【００２９】
水分含量の少ないアミン塩またはアミンの入手経路は、特に制限されない。水分含量の少ないアミン塩またはアミンの商品が市販されている場合には当該商品を購入したものを用いてもよいし、一般に市販されている比較的水分含量の多い商品を購入した後に、自ら当該商品中の水分含量を低減させて、ボラジン化合物の合成に用いてもよい。
【００３０】
アミン塩またはアミンの水分含量を自ら低減させる手法についても特に制限されず、化学合成の分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。アミン塩またはアミンの水分含量を自ら低減させる手法の一例としては、加熱乾燥、減圧乾燥、乾燥剤（例えば、シリカゲルや硫酸ナトリウム）による乾燥などが挙げられる。なかでも、好ましくは加熱乾燥が採用されうる。この際の加熱温度は特に制限されず、アミン塩またはアミンが分解しない程度に低く、乾燥時間が長くなりすぎない程度に高い温度を採用すればよい。具体的には、加熱乾燥時の加熱温度は、好ましくは２０〜１５０℃程度であり、より好ましくは６０〜１００℃程度である。加熱乾燥時の温度が低すぎると、乾燥に長時間を要する虞がある。一方、加熱乾燥時の温度が高すぎると、取り出しのための冷却に長時間を要する虞がある。
【００３１】
加熱乾燥によるアミン塩またはアミン中の水分含量の低減処理は、減圧条件下において行われることが好ましい。この際の具体的な圧力条件は特に制限されないが、好ましくは０．０００１〜０．７Ｐａ程度であり、より好ましくは０．００１〜０．１Ｐａである。減圧時の圧力が小さすぎると、ボラジン化合物が昇華してしまう虞がある。一方、減圧時の圧力が大きすぎると、乾燥に長時間を要する虞がある。
【００３２】
本発明の好ましい形態においては、他の原料の水分含量もまた、低い値に制御される。かような形態によれば、水分との接触によるボラジン化合物の分解およびこれに伴う純度低下がより一層抑制されうる。
【００３３】
具体的には、水素化ホウ素アルカリ（上記の合成段階１を用いてボラジン化合物を合成する場合）の水分含量は、好ましくは１質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以下であり、さらに好ましくは０．１質量％以下である。なお、水素化ホウ素アルカリまたはジボランの水分含量の値としては、後述する実施例において採用される手法により測定される値を採用するものとする。また、上記の観点からは、水素化ホウ素アルカリの水分含量は少ないほど好ましく、水分含量の下限値は特に限定されないが、実用上、水素化ホウ素アルカリの水分含量は１０質量ｐｐｍ以上である。
【００３４】
水分含量の少ない水素化ホウ素アルカリまたはジボランの入手経路、自ら水分含量を低減させる手法などの形態については、アミン塩またはアミンについて上述した通りであるため、ここでは説明を省略する。
【００３５】
本発明のさらに他の好ましい形態においては、合成に用いられる溶媒の水分含量もまた、低い値に制御される。かような形態によってもまた、水分との接触によるボラジン化合物の分解およびこれに伴う純度低下がより一層抑制されうる。
【００３６】
具体的には、溶媒の水分含量は、好ましくは１質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以下であり、さらに好ましくは０．１質量％以下である。なお、溶媒の水分含量の値としては、後述する実施例において採用される手法により測定される値を採用するものとする。また、上記の観点からは、溶媒の水分含量は少ないほど好ましく、水分含量の下限値は特に限定されないが、実用上、溶媒の水分含量は１０質量ｐｐｍ以上である。
【００３７】
水分含量の少ない溶媒の入手経路については特に制限されない。水分含量の少ない溶媒の商品が市販されている場合には当該商品を購入したものを用いてもよいし、一般に市販されている比較的水分含量の多い商品を購入した後に、自ら当該商品中の水分含量を低減させて、ボラジン化合物の合成に用いてもよい。
【００３８】
溶媒の水分含量を自ら低減させる手法についても特に制限されず、化学合成の分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。溶媒の水分含量を自ら低減させる手法の一例としては、例えば、乾燥剤を添加した後に蒸留するといった手法が挙げられる。
【００３９】
合成されたボラジン化合物は、必要に応じて精製されうる。ボラジン化合物の精製方法としては、例えば、蒸留精製が用いられる。
【００４０】
蒸留精製装置の大きさや種類は、環境や規模に応じて決定されればよい。例えば、大量のボラジン化合物を処理するのであれば、工業的規模の蒸留塔が用いられうる。少量のボラジン化合物を処理するのであれば、蒸留管を用いた蒸留精製が用いられうる。例えば、少量のボラジン化合物を処理する蒸留装置の具体例としては、３つ口フラスコにクライゼン型の連結管でリービッヒ冷却管を取り付けた蒸留装置が用いられうる。ただし、このような蒸留装置を用いる実施形態に、本発明の技術的範囲が限定されるわけではない。
【００４１】
蒸留精製の際の温度は特に制限されず、合成されたボラジン化合物の種類に応じて適宜設定されうる。一例を挙げると、通常は１００〜１５０℃程度である。
【００４２】
製造されたボラジン化合物は、特に限定されないが、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層、エッチストッパー層などの形成に用いられうる。その際には、ボラジン化合物がそのまま用いられてもよいし、ボラジン化合物に改変を加えた化合物が用いられてもよい。ボラジン化合物またはボラジン化合物の誘導体を重合させた重合体を、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層またはエッチストッパー層の原料として用いてもよい。以下、「ボラジン化合物」、「ボラジン化合物の誘導体」および「これらに起因する重合体」をまとめて、「ボラジン環含有化合物」と称する。
【００４３】
ボラジン環含有化合物を用いて、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層またはエッチストッパー層を形成する手法としては、例えば、ボラジン環含有化合物を含む溶液状またはスラリー状の組成物を調製し、これを所望の部位に塗布することによって、塗膜を形成する手法が用いられうる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例および比較例を用いて本発明の実施の形態をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記の形態のみには制限されない。
【００４５】
なお、下記の実施例および比較例において、原料であるアミン塩および水素化ホウ素アルカリ、並びに溶媒の水分含量は、以下の手法により測定した。
【００４６】
すなわち、アミン塩および溶媒の水分含量については、カールフィッシャーＡＱ−７（平沼産業株式会社製）を用いて測定した。この際、発生液としてはアクアライトＲＳを用い、対極液としてはアクアライトＣＮを用いた。
【００４７】
また、水素化ホウ素アルカリの水分含量については、カールフィッシャーＣＡ−１００（三菱化学株式会社製）を用いて測定した。この際、発生液としてはアクアミクロンＡＸを用い、対極液としてはアクアミクロンＣＸＵを用いた。
【００４８】
さらに、ボラジン化合物の純度は、ガスクロマトグラフィを用いて測定した。測定条件は以下の通りである。
【００４９】
【表１】
【００５０】
＜実施例＞
まず、反応原料であるアミン塩として、メチルアミン塩酸塩を準備した。次いで、このメチルアミン塩酸塩を８０℃、０．０７ＭＰａの雰囲気下に１２時間放置して、加熱減圧乾燥させた。
【００５１】
同様に反応原料である水素化ホウ素アルカリとして、水素化ホウ素ナトリウムを準備した。この水素化ホウ素ナトリウムを２５℃、０．０７ＭＰａの雰囲気下に１２時間放置して、減圧乾燥させた。
【００５２】
一方、溶媒として、トリグライムを準備した。そして、モレキュラーシーブ３Ａ（巴工業株式会社製）を添加することにより、このトリグライムを乾燥させた。
【００５３】
冷却器を備えた反応容器に、窒素置換しながら、上記で乾燥させたメチルアミン塩酸塩（３３．５ｇ；水分含量＝２００質量ｐｐｍ）、および上記で乾燥させたトリグライム（９８．６ｇ；水分含量＝１３０質量ｐｐｍ）を仕込み、反応系を１００℃まで昇温した。
【００５４】
一方、上記で乾燥させた水素化ホウ素ナトリウム（２１．０ｇ；水分含量＝３００質量ｐｐｍ）を準備し、これを別途準備した、上記で乾燥させたトリグライム（８８．７ｇ；水分含量＝１３０質量ｐｐｍ）中に添加して、スラリーを調製した。
【００５５】
上記で調製した水素化ホウ素ナトリウムのスラリーを、上記で１００℃に昇温した反応容器に１時間かけてゆっくりと添加した。
【００５６】
スラリー添加終了後、反応系を２００℃まで２時間かけて昇温し、さらに２００℃にて２時間熟成して、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを合成した。
【００５７】
得られたＮ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを１５０〜２２０℃にて蒸留して、１５．４ｇの精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを得た。得られた精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンの純度を測定したところ、９９．８％であった。
【００５８】
＜比較例１＞
冷却器を備えた反応容器に、窒素置換しながら、乾燥させていないメチルアミン塩酸塩（３３．５ｇ；水分含量＝１．３質量％）、および乾燥させていないトリグライム（９８．６ｇ；水分含量＝２．０質量％）を仕込み、反応系を１００℃まで昇温した。
【００５９】
一方、乾燥させていない水素化ホウ素ナトリウム（２１．０ｇ；水分含量＝２．０質量％）を準備し、これを別途準備した乾燥させていないトリグライム（８８．７ｇ；水分含量＝２．０質量％）中に添加して、スラリーを調製した。
【００６０】
上記で調製した水素化ホウ素ナトリウムのスラリーを、上記で１００℃に昇温した反応容器に１時間かけてゆっくりと添加した。
【００６１】
スラリー添加終了後、反応系を２００℃まで２時間かけて昇温し、さらに２００℃にて２時間熟成して、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを合成した。
【００６２】
得られたＮ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを１５０〜２２０℃にて蒸留して、１．５ｇの精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを得た。得られた精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンの純度を測定したところ、９３．５％であった。
【００６３】
＜比較例２＞
冷却器を備えた反応容器に、窒素置換しながら、乾燥させていないメチルアミン塩酸塩（３３．５ｇ；水分含量＝２．０質量％）、および上記で乾燥させたトリグライム（９８．６ｇ；水分含量＝２５０質量ｐｐｍ）を仕込み、反応系を１００℃まで昇温した。
【００６４】
一方、上記で乾燥させた水素化ホウ素ナトリウム（２１．０ｇ；水分含量＝４００質量ｐｐｍ）を準備し、これを別途準備した、上記で乾燥させたトリグライム（８８．７ｇ；水分含量＝２５０質量ｐｐｍ）中に添加して、スラリーを調製した。
【００６５】
上記で調製した水素化ホウ素ナトリウムのスラリーを、上記で１００℃に昇温した反応容器に１時間かけてゆっくりと添加した。
【００６６】
スラリー添加終了後、反応系を２００℃まで２時間かけて昇温し、さらに２００℃にて２時間熟成して、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを合成した。
【００６７】
得られたＮ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを１５０〜２２０℃にて蒸留して、８．７ｇの精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを得た。得られた精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンの純度を測定したところ、９７．４％であった。
【００６８】
以上の実施例および比較例に示す結果から、ボラジン化合物の合成原料であるアミン塩の水分含量を低い値に制御することにより、合成されるボラジン化合物の純度および収率を向上させうることが示される。さらに、ボラジン化合物の合成原料である水素化ホウ素アルカリ、および合成に用いる溶媒の水分含量をも低い値に制御することで、合成されるボラジン化合物の純度および収率をより一層向上させうることが示される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボラジン化合物の製造方法に関する。ボラジン化合物は、例えば、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層、エッチストッパー層を形成するために用いられる。
【背景技術】
【０００２】
情報機器の高性能化に伴い、ＬＳＩのデザインルールは、年々微細になっている。微細なデザインルールのＬＳＩ製造においては、ＬＳＩを構成する材料も高性能で、微細なＬＳＩ上でも機能を果たすものでなければならない。
【０００３】
例えば、ＬＳＩ中の層間絶縁膜に用いられる材料に関していえば、高い誘電率は信号遅延の原因となる。微細なＬＳＩにおいては、この信号遅延の影響が特に大きい。このため、層間絶縁膜として用いられ得る、新たな低誘電材料の開発が所望されていた。また、層間絶縁膜として使用されるためには、誘電率が低いだけでなく、耐湿性、耐熱性、機械的強度などの特性にも優れている必要がある。
【０００４】
かような要望に応えるものとして、分子内にボラジン環骨格を有するボラジン化合物が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。ボラジン環骨格を有するボラジン化合物は分子分極率が小さいため、形成される被膜は低誘電率である。その上、形成される被膜は、耐熱性にも優れる。
【特許文献１】特開２０００−３４０６８９号公報
【特許文献２】特開２００３−１１９２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ボラジン化合物を製造する手法としては、１）水素化ホウ素アルカリ（例えば、水素化ホウ素ナトリウム）とアミン塩（例えば、メチルアミン塩酸塩）とを溶媒中で反応させる手法；２）ジボラン（Ｂ２Ｈ６）とアミン（例えば、メチルアミン）とを溶媒中で反応させる手法、が知られている。
【０００６】
ところで、上記の反応により得られたボラジン化合物を分析すると、ごく微量ではあるものの、ボラジン化合物の分解物とみられる化合物（例えば、アミンおよびホウ酸）が含まれ、ボラジン化合物の純度が低下してしまう。かようなボラジン化合物の純度低下は、最終的にはボラジン化合物を用いて製造された半導体の層間絶縁膜など性能の低下を引き起こしてしまうという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、分解物の含量が少なく、高純度のボラジン化合物を高収率で製造しうる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題に鑑み、ボラジン化合物を合成する際に必ず一定量含まれてしまう分解物の発生原因を鋭意検討した。その過程で、ボラジン化合物は水分に弱く、水分との接触により分解し、分解物であるアミンおよびホウ酸を生成しうることを見出した。また、本発明者らは、ボラジン化合物の合成原料のうち、特にアミン類（アミン塩またはアミン）が水分を含みやすいことを見出した。その結果、ボラジン化合物の合成原料のうち、特にアミン類の水分含量を低い値に制御することで、分解物の含量が少なく、高純度のボラジン化合物を製造しうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、ＡＢＨ４（Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である）で表される水素化ホウ素アルカリと、（ＲＮＨ３）ｎＸ（Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子であり、ｎは１または２である）で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、または、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と、ＲＮＨ２（Ｒは水素原子またはアルキル基である）で表されるアミンとを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、を有し、水分含量が１質量％以下の前記アミン塩または前記アミンが反応に用いられることを特徴とする、ボラジン化合物の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、分解物の含量が少なく、高純度のボラジン化合物が高収率で製造されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ＡＢＨ４（Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である）で表される水素化ホウ素アルカリと、（ＲＮＨ３）ｎＸ（Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子であり、ｎは１または２である）で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階（以下、「合成段階１」とも称する）、または、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と、ＲＮＨ２（Ｒは水素原子またはアルキル基である）で表されるアミンとを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階（以下、「合成段階２」とも称する）、を有し、水分含量が１質量％以下の前記アミン塩または前記アミンが反応に用いられることを特徴とする、ボラジン化合物の製造方法である。
【００１２】
以下、本発明の製造方法について、合成段階１と合成段階２とに分けて説明する。
【００１３】
まず、合成段階１を有する製造方法について詳細に説明する。合成段階１では、ＡＢＨ４（Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である）で表される水素化ホウ素アルカリと、（ＲＮＨ３）ｎＸ（Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子であり、ｎは１または２である）で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する。
【００１４】
水素化ホウ素アルカリ（ＡＢＨ４）において、Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である。水素化ホウ素アルカリの例としては、水素化ホウ素ナトリウムおよび水素化ホウ素リチウムが挙げられる。
【００１５】
アミン塩（（ＲＮＨ３）ｎＸ）において、Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子である。そして、Ｘが硫酸基である場合にはｎは２であり、Ｘがハロゲン原子である場合にはｎは１である。ハロゲン原子は、好ましくは塩素原子である。ｎ＝２のとき、Ｒは、同一であっても異なっていてもよい。合成反応の収率や取り扱いの容易性を考慮すると、Ｒは好ましくは同一のアルキル基である。アルキル基は、直鎖であっても、分岐であっても、環状であってもよい。アルキル基の有する炭素数は、特に限定されないが、好ましくは１〜８個、より好ましくは１〜４個、さらに好ましくは１個である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。これら以外のアルキル基が用いられてもよい。アミン塩の例としては、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、モノメチルアミン塩酸塩（ＣＨ３ＮＨ３Ｃｌ）、モノエチルアミン塩酸塩（ＣＨ３ＣＨ２ＮＨ３Ｃｌ）、モノメチルアミン臭化水素酸塩（ＣＨ３ＮＨ３Ｂｒ）、モノエチルアミンフッ化水素酸塩（ＣＨ３ＣＨ２ＮＨ３Ｆ）、硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）、モノメチルアミン硫酸塩（（ＣＨ３ＮＨ３）２ＳＯ４）が挙げられる。
【００１６】
使用する水素化ホウ素アルカリおよびアミン塩は、合成するボラジン化合物の構造に応じて選択すればよい。例えば、ボラジン環を構成する窒素原子にメチル基が結合しているＮ−トリメチルボラジンを製造する場合には、アミン塩として、モノメチルアミン塩酸塩などの、Ｒがメチル基であるアミン塩を用いればよい。
【００１７】
水素化ホウ素アルカリとアミン塩との混合比は、特に限定されないが、アミン塩の使用量を１モルとした場合に、水素化ホウ素アルカリの使用量を１〜１．５モルとすることが好ましい。
【００１８】
続いて、合成段階２を有する製造方法について詳細に説明する。合成段階２では、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と、ＲＮＨ２（Ｒは水素原子またはアルキル基である）で表されるアミンとを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する。
【００１９】
ジボランは、「Ｂ２Ｈ６」の化学式で表される化合物である。なお、ジボランは、テトラヒドロフラン等により錯体化されたものでもよい。また、アミンにおいて、Ｒは、合成段階１の欄でアミン塩について説明した通りであるため、ここでは説明を省略する。
【００２０】
使用するアミンは、合成するボラジン化合物の構造に応じて選択すればよい。例えば、ボラジン環を構成する窒素原子にメチル基が結合しているＮ−トリメチルボラジンを製造する場合には、アミンとして、モノメチルアミンなどの、Ｒがメチル基であるアミンを用いればよい。
【００２１】
ジボランとアミンとの混合比は、特に限定されないが、アミンの使用量を１モルとした場合に、ジボランの使用量を１．０〜１．２モルとすることが好ましい。
【００２２】
合成用の溶媒としては、特に制限されないが、例えば、テトラヒドロフラン、モノエチレングリコールジメチルエーテル（モノグライム）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグライム）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（トリグライム）、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（テトラグライム）等が挙げられる。
【００２３】
水素化ホウ素アルカリとアミン塩との反応条件、およびジボランとアミンとの反応条件は、特に限定されない。反応温度は、好ましくは２０〜２５０℃、より好ましくは５０〜２４０℃、さらに好ましくは１００〜２２０℃である。上記範囲で反応させると、水素発生量の制御が容易である。反応温度は、Ｋ熱電対などの温度センサーを用いて測定されうる。
【００２４】
ボラジン化合物は、下記式で表される化合物である。
【００２５】
【化１】
【００２６】
式中、Ｒは、合成段階１の欄でアミン塩について記載した通りであるため、ここでは説明を省略する。ボラジン化合物の例としては、ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリエチルボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｎ−プロピル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｉｓｏ−プロピル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｎ−ブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｓｅｃ−ブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｉｓｏ−ブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（１−メチルブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（２−メチルブチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｎｅｏ−ペンチル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（１，２−ジメチルプロピル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（１−エチルプロピル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリ（ｎ−ヘキシル）ボラジン、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリシクロヘキシルボラジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ”−エチルボラジン、Ｎ，Ｎ’−ジエチル−Ｎ”−メチルボラジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ”−プロピルボラジンなどが挙げられる。なお、製造されるボラジン化合物の耐水性等の安定性を考慮すると、ボラジン化合物は、Ｎ−アルキルボラジンであることが好ましい。
【００２７】
本発明は、ボラジン化合物を合成する際の原料として、水分含量の少ないアミン塩（上記の合成段階１を用いてボラジン化合物を合成する場合）またはアミン（上記の合成段階２を用いてボラジン化合物を合成する場合）を用いる点に特徴を有する。
【００２８】
具体的には、本発明において、原料であるアミン塩またはアミンの水分含量は１質量％以下であり、好ましくは０．１質量％以下であり、さらに好ましくは０．０５質量％以下である。水分含量がこのように少ないアミン塩またはアミンを用いてボラジン化合物を合成することで、合成されたボラジン化合物の、水分の混入に起因する分解が効果的に抑制され、高純度のボラジン化合物の合成が可能となる。また、ジボランとアミンとの反応によりボラジン化合物を合成する場合、アミンの水分含量が多いと、ジボランがアミンに含まれる水分と速やかに反応して、ホウ酸が生成してしまう。これに対し、本発明によれば、かような問題の発生もまた、効果的に抑制されうる。なお、アミン塩またはアミンの水分含量の値としては、後述する実施例において採用される手法により測定される値を採用するものとする。また、上記の観点からは、アミン塩またはアミンの水分含量は少ないほど好ましく、水分含量の下限値は特に限定されないが、実用上、アミン塩またはアミンの水分含量は１０質量ｐｐｍ以上である。
【００２９】
水分含量の少ないアミン塩またはアミンの入手経路は、特に制限されない。水分含量の少ないアミン塩またはアミンの商品が市販されている場合には当該商品を購入したものを用いてもよいし、一般に市販されている比較的水分含量の多い商品を購入した後に、自ら当該商品中の水分含量を低減させて、ボラジン化合物の合成に用いてもよい。
【００３０】
アミン塩またはアミンの水分含量を自ら低減させる手法についても特に制限されず、化学合成の分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。アミン塩またはアミンの水分含量を自ら低減させる手法の一例としては、加熱乾燥、減圧乾燥、乾燥剤（例えば、シリカゲルや硫酸ナトリウム）による乾燥などが挙げられる。なかでも、好ましくは加熱乾燥が採用されうる。この際の加熱温度は特に制限されず、アミン塩またはアミンが分解しない程度に低く、乾燥時間が長くなりすぎない程度に高い温度を採用すればよい。具体的には、加熱乾燥時の加熱温度は、好ましくは２０〜１５０℃程度であり、より好ましくは６０〜１００℃程度である。加熱乾燥時の温度が低すぎると、乾燥に長時間を要する虞がある。一方、加熱乾燥時の温度が高すぎると、取り出しのための冷却に長時間を要する虞がある。
【００３１】
加熱乾燥によるアミン塩またはアミン中の水分含量の低減処理は、減圧条件下において行われることが好ましい。この際の具体的な圧力条件は特に制限されないが、好ましくは０．０００１〜０．７Ｐａ程度であり、より好ましくは０．００１〜０．１Ｐａである。減圧時の圧力が小さすぎると、ボラジン化合物が昇華してしまう虞がある。一方、減圧時の圧力が大きすぎると、乾燥に長時間を要する虞がある。
【００３２】
本発明の好ましい形態においては、他の原料の水分含量もまた、低い値に制御される。かような形態によれば、水分との接触によるボラジン化合物の分解およびこれに伴う純度低下がより一層抑制されうる。
【００３３】
具体的には、水素化ホウ素アルカリ（上記の合成段階１を用いてボラジン化合物を合成する場合）の水分含量は、好ましくは１質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以下であり、さらに好ましくは０．１質量％以下である。なお、水素化ホウ素アルカリまたはジボランの水分含量の値としては、後述する実施例において採用される手法により測定される値を採用するものとする。また、上記の観点からは、水素化ホウ素アルカリの水分含量は少ないほど好ましく、水分含量の下限値は特に限定されないが、実用上、水素化ホウ素アルカリの水分含量は１０質量ｐｐｍ以上である。
【００３４】
水分含量の少ない水素化ホウ素アルカリまたはジボランの入手経路、自ら水分含量を低減させる手法などの形態については、アミン塩またはアミンについて上述した通りであるため、ここでは説明を省略する。
【００３５】
本発明のさらに他の好ましい形態においては、合成に用いられる溶媒の水分含量もまた、低い値に制御される。かような形態によってもまた、水分との接触によるボラジン化合物の分解およびこれに伴う純度低下がより一層抑制されうる。
【００３６】
具体的には、溶媒の水分含量は、好ましくは１質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以下であり、さらに好ましくは０．１質量％以下である。なお、溶媒の水分含量の値としては、後述する実施例において採用される手法により測定される値を採用するものとする。また、上記の観点からは、溶媒の水分含量は少ないほど好ましく、水分含量の下限値は特に限定されないが、実用上、溶媒の水分含量は１０質量ｐｐｍ以上である。
【００３７】
水分含量の少ない溶媒の入手経路については特に制限されない。水分含量の少ない溶媒の商品が市販されている場合には当該商品を購入したものを用いてもよいし、一般に市販されている比較的水分含量の多い商品を購入した後に、自ら当該商品中の水分含量を低減させて、ボラジン化合物の合成に用いてもよい。
【００３８】
溶媒の水分含量を自ら低減させる手法についても特に制限されず、化学合成の分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。溶媒の水分含量を自ら低減させる手法の一例としては、例えば、乾燥剤を添加した後に蒸留するといった手法が挙げられる。
【００３９】
合成されたボラジン化合物は、必要に応じて精製されうる。ボラジン化合物の精製方法としては、例えば、蒸留精製が用いられる。
【００４０】
蒸留精製装置の大きさや種類は、環境や規模に応じて決定されればよい。例えば、大量のボラジン化合物を処理するのであれば、工業的規模の蒸留塔が用いられうる。少量のボラジン化合物を処理するのであれば、蒸留管を用いた蒸留精製が用いられうる。例えば、少量のボラジン化合物を処理する蒸留装置の具体例としては、３つ口フラスコにクライゼン型の連結管でリービッヒ冷却管を取り付けた蒸留装置が用いられうる。ただし、このような蒸留装置を用いる実施形態に、本発明の技術的範囲が限定されるわけではない。
【００４１】
蒸留精製の際の温度は特に制限されず、合成されたボラジン化合物の種類に応じて適宜設定されうる。一例を挙げると、通常は１００〜１５０℃程度である。
【００４２】
製造されたボラジン化合物は、特に限定されないが、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層、エッチストッパー層などの形成に用いられうる。その際には、ボラジン化合物がそのまま用いられてもよいし、ボラジン化合物に改変を加えた化合物が用いられてもよい。ボラジン化合物またはボラジン化合物の誘導体を重合させた重合体を、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層またはエッチストッパー層の原料として用いてもよい。以下、「ボラジン化合物」、「ボラジン化合物の誘導体」および「これらに起因する重合体」をまとめて、「ボラジン環含有化合物」と称する。
【００４３】
ボラジン環含有化合物を用いて、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層またはエッチストッパー層を形成する手法としては、例えば、ボラジン環含有化合物を含む溶液状またはスラリー状の組成物を調製し、これを所望の部位に塗布することによって、塗膜を形成する手法が用いられうる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例および比較例を用いて本発明の実施の形態をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記の形態のみには制限されない。
【００４５】
なお、下記の実施例および比較例において、原料であるアミン塩および水素化ホウ素アルカリ、並びに溶媒の水分含量は、以下の手法により測定した。
【００４６】
すなわち、アミン塩および溶媒の水分含量については、カールフィッシャーＡＱ−７（平沼産業株式会社製）を用いて測定した。この際、発生液としてはアクアライトＲＳを用い、対極液としてはアクアライトＣＮを用いた。
【００４７】
また、水素化ホウ素アルカリの水分含量については、カールフィッシャーＣＡ−１００（三菱化学株式会社製）を用いて測定した。この際、発生液としてはアクアミクロンＡＸを用い、対極液としてはアクアミクロンＣＸＵを用いた。
【００４８】
さらに、ボラジン化合物の純度は、ガスクロマトグラフィを用いて測定した。測定条件は以下の通りである。
【００４９】
【表１】
【００５０】
＜実施例＞
まず、反応原料であるアミン塩として、メチルアミン塩酸塩を準備した。次いで、このメチルアミン塩酸塩を８０℃、０．０７ＭＰａの雰囲気下に１２時間放置して、加熱減圧乾燥させた。
【００５１】
同様に反応原料である水素化ホウ素アルカリとして、水素化ホウ素ナトリウムを準備した。この水素化ホウ素ナトリウムを２５℃、０．０７ＭＰａの雰囲気下に１２時間放置して、減圧乾燥させた。
【００５２】
一方、溶媒として、トリグライムを準備した。そして、モレキュラーシーブ３Ａ（巴工業株式会社製）を添加することにより、このトリグライムを乾燥させた。
【００５３】
冷却器を備えた反応容器に、窒素置換しながら、上記で乾燥させたメチルアミン塩酸塩（３３．５ｇ；水分含量＝２００質量ｐｐｍ）、および上記で乾燥させたトリグライム（９８．６ｇ；水分含量＝１３０質量ｐｐｍ）を仕込み、反応系を１００℃まで昇温した。
【００５４】
一方、上記で乾燥させた水素化ホウ素ナトリウム（２１．０ｇ；水分含量＝３００質量ｐｐｍ）を準備し、これを別途準備した、上記で乾燥させたトリグライム（８８．７ｇ；水分含量＝１３０質量ｐｐｍ）中に添加して、スラリーを調製した。
【００５５】
上記で調製した水素化ホウ素ナトリウムのスラリーを、上記で１００℃に昇温した反応容器に１時間かけてゆっくりと添加した。
【００５６】
スラリー添加終了後、反応系を２００℃まで２時間かけて昇温し、さらに２００℃にて２時間熟成して、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを合成した。
【００５７】
得られたＮ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを１５０〜２２０℃にて蒸留して、１５．４ｇの精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを得た。得られた精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンの純度を測定したところ、９９．８％であった。
【００５８】
＜比較例１＞
冷却器を備えた反応容器に、窒素置換しながら、乾燥させていないメチルアミン塩酸塩（３３．５ｇ；水分含量＝１．３質量％）、および乾燥させていないトリグライム（９８．６ｇ；水分含量＝２．０質量％）を仕込み、反応系を１００℃まで昇温した。
【００５９】
一方、乾燥させていない水素化ホウ素ナトリウム（２１．０ｇ；水分含量＝２．０質量％）を準備し、これを別途準備した乾燥させていないトリグライム（８８．７ｇ；水分含量＝２．０質量％）中に添加して、スラリーを調製した。
【００６０】
上記で調製した水素化ホウ素ナトリウムのスラリーを、上記で１００℃に昇温した反応容器に１時間かけてゆっくりと添加した。
【００６１】
スラリー添加終了後、反応系を２００℃まで２時間かけて昇温し、さらに２００℃にて２時間熟成して、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを合成した。
【００６２】
得られたＮ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを１５０〜２２０℃にて蒸留して、１．５ｇの精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを得た。得られた精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンの純度を測定したところ、９３．５％であった。
【００６３】
＜比較例２＞
冷却器を備えた反応容器に、窒素置換しながら、乾燥させていないメチルアミン塩酸塩（３３．５ｇ；水分含量＝２．０質量％）、および上記で乾燥させたトリグライム（９８．６ｇ；水分含量＝２５０質量ｐｐｍ）を仕込み、反応系を１００℃まで昇温した。
【００６４】
一方、上記で乾燥させた水素化ホウ素ナトリウム（２１．０ｇ；水分含量＝４００質量ｐｐｍ）を準備し、これを別途準備した、上記で乾燥させたトリグライム（８８．７ｇ；水分含量＝２５０質量ｐｐｍ）中に添加して、スラリーを調製した。
【００６５】
上記で調製した水素化ホウ素ナトリウムのスラリーを、上記で１００℃に昇温した反応容器に１時間かけてゆっくりと添加した。
【００６６】
スラリー添加終了後、反応系を２００℃まで２時間かけて昇温し、さらに２００℃にて２時間熟成して、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを合成した。
【００６７】
得られたＮ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを１５０〜２２０℃にて蒸留して、８．７ｇの精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンを得た。得られた精製Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリメチルボラジンの純度を測定したところ、９７．４％であった。
【００６８】
以上の実施例および比較例に示す結果から、ボラジン化合物の合成原料であるアミン塩の水分含量を低い値に制御することにより、合成されるボラジン化合物の純度および収率を向上させうることが示される。さらに、ボラジン化合物の合成原料である水素化ホウ素アルカリ、および合成に用いる溶媒の水分含量をも低い値に制御することで、合成されるボラジン化合物の純度および収率をより一層向上させうることが示される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＢＨ４（Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である）で表される水素化ホウ素アルカリと、（ＲＮＨ３）ｎＸ（Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子であり、ｎは１または２である）で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、または、
ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と、ＲＮＨ２（Ｒは水素原子またはアルキル基である）で表されるアミンとを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、
を有し、水分含量が１質量％以下の前記アミン塩または前記アミンが反応に用いられることを特徴とする、ボラジン化合物の製造方法。
【請求項２】
水分含量が１質量％以下の前記水素化ホウ素アルカリが反応に用いられる、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
水分含量が１質量％以下の前記溶媒が反応に用いられる、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記アミン塩または前記アミンの水分含量が、２０〜１５０℃での加熱乾燥により１質量％以下とされたものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記加熱乾燥時の圧力条件が、０．０００１〜０．７Ｐａの減圧条件である、請求項４に記載の製造方法。
【請求項１】
ＡＢＨ４（Ａは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である）で表される水素化ホウ素アルカリと、（ＲＮＨ３）ｎＸ（Ｒは水素原子またはアルキル基であり、Ｘは硫酸基またはハロゲン原子であり、ｎは１または２である）で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、または、
ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と、ＲＮＨ２（Ｒは水素原子またはアルキル基である）で表されるアミンとを、溶媒中で反応させてボラジン化合物を合成する段階、
を有し、水分含量が１質量％以下の前記アミン塩または前記アミンが反応に用いられることを特徴とする、ボラジン化合物の製造方法。
【請求項２】
水分含量が１質量％以下の前記水素化ホウ素アルカリが反応に用いられる、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
水分含量が１質量％以下の前記溶媒が反応に用いられる、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記アミン塩または前記アミンの水分含量が、２０〜１５０℃での加熱乾燥により１質量％以下とされたものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記加熱乾燥時の圧力条件が、０．０００１〜０．７Ｐａの減圧条件である、請求項４に記載の製造方法。
【公開番号】特開２００７−５５９３２（Ｐ２００７−５５９３２Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４２７３３（Ｐ２００５−２４２７３３）
【出願日】平成１７年８月２４日（２００５．８．２４）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２４日（２００５．８．２４）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]