专利名称：簇硼的制造方法
技术领域：
本发明系关于一种合成B18H22，系为顺式、反式异构物的混和物，通称为簇硼的方法，藉由上述所提的方法形成同位素浓缩B18H22，特别是有关于制备天然丰度(natural abundance) B18H22，即、浓缩B18H22以及11B浓缩B18H22的制造方法。
背景技术：
本发明主张2007年11月2日所提出之暂时申请案(Provisionalapplication) 案号61/001685的权利，其全文叁照合并于此。在半导体生产上，大的硼氢化合物已经成为掺杂硼的P型杂质区的重要原料。特 别是偏好以高分子量的硼氢化合物，例如是包含至少一个五原子簇硼的硼氢化合物，作为 硼原子的原料进行硼分子的植入。持续开发更小更快的元件是现代半导体技术的一个重要观点。这样的过程称为微 缩(scaling)。微缩是由持续进步的蚀刻制程方法，使其能够在包含积体电路的半导体基板 上定义更小更小的特征所驱动的。同时，在所有半导体元件设计的领域，亦即在各种技术以 及微缩节点，一般认可的微缩理论已经发展成为带领晶片在适当的重置大小(resize)制 造。微缩对于离子植入技术最大的冲击为接面深度的微缩，当元件的维度(dimension)减 少时需要增加浅接面(shallow junction)。增加浅接面的需求从积体电路技术的层级转移 至以下的需求在每一段微缩制程，离子植入能量皆必须减少。极度浅接面需要现在被称作 “超浅接面(extremely shallow junctions) ”或USJs的点13以下微制程。以硼离子作为植入的制程，由于相当难以控制，因此阻碍了硼掺杂的P型接 面的制造。单独的硼原子是很轻的(分子量=10. 8)，会穿入硅基板过深，并且在回火 (annealing)或其他升温制程会立即扩散至基板晶格。簇硼或是笼硼，例如是硼烷被研究作为传递硼分子种类至半导体基板的原料，以 减少穿透。请参照PCT/usos/^OIQ 。大的硼氢化合物是指具有介于约5至100个硼原子的硼化合物，偏好使用在分子 的离子植入方法中，以传递硼原子到半导体基板中。典型地，可能会有硼氢化合物的异构 物存在。意思是指硼氢化合物含有相同数量的硼原子和氢原子但具有不同的化学特性，例 如是结构异构物或立体异构体。此外，两个或更多的结构相关的硼氢化合物含有相同数量 的硼原子但不同数量的氢原子已经被分离成各种不同大小的簇硼。举例来说，五硼烷(9) 和五硼烷(11)各别的分子式为B5H9以及B5Hn。这样的化合物通常分类成闭合式(closo， BnHn)、巢式(nido，BnHn+2)、蛛网(arachno，BnHn+4)、敞网(hypho，BnHn+6)、联式(conjunct。， BnHn+8)以及类似物。因此，不同的硼烷种类包括异构物以及含有不同氢原子数量的化合物， 经常被视为具有η个硼原子的硼烷。詹姆士(Jimmis)及其他人提供了各种稠合型硼烷
(macropolyhedral boranes)和已知具有η个硼原子以及不同氢原子数量的化合物的总览
1,2讨论异构物的混合物以及具有η个硼原子的硼烷之混合物适合使用在植入方法上。硼烷混合物藉由离子化制程所产生的分子离子(molecular ions)具有一致且狭小的分子量分布。目前制备大的硼烷分子的合成技术，例如是具有12个硼原子的硼烷分子，经常被 复杂的合成制程、低的分离产量以及(或者)前后不一致的再现性所困扰。虽然，在文献中提到许多固定的合成方式用于制备作为异构物混合物的B18H22，但 方法非常冗长，并且经常造成显著的低产量，所以这些合成方式是不可靠并且有安全疑虑。因此，令人向往能够得到制备B18H22的新方法。
发明内容
我们发现了一种制备十八硼烷(octadecaborane，B18H22)的新方法。本发明特别 适用于简易的合成以及大量的B18H22纯化。本发明也有关于同位素浓缩B18H2215然而，从定 义来看，浓缩是指硼同位素的天然丰度改变的意思。依来源的不同，kiB同位素的天然丰度 范围从19. 10%至20. 31%，以及11B同位素的天然丰度范围从80. 90%至79. 69%。典型的B18H22分子离子束包含了大范围的离子质量是由氢原子从分子离子遗失所 引起的数量变动，以及由两个天然发生的同位素所引起的质量变动所造成的。通过在半导 体制造所使用的植入装置进行质量分离，使用于B18H22的同位素浓缩硼可以大幅地减少质 量的分散，从而针对所需要的离子植入种类，提供一种增强的离子束流。因此，也有关于kiB 以及11B的同位素浓缩B18H22。在一实施态样，本发明提供一种合成制造十八硼烷(B18H22)的方法，该方法包括 以下步骤(a)使硼烷阴离子BltlH1广与氧化剂接触，产生B2QH182_;以及(b)使硼烷阴离子
B20H182"与酸接触产生 H2B2tlH18 · XH2O0更进一步，本发明提供一种合成B18H22的方法，包括下列步骤(a)使硼烷阴离子 B10H102"与氧化剂接触，产生B2QH182_ ； (b)使硼烷阴离子B2QH182_与酸接触产生H2B2tlH18 · χΗ20 ； 以及(c)由反应混合物中分离出不可溶副产物。本发明所提供的某些实施态样中，合成B18H22的方法包括下列步骤(a)使硼烷阴离子BltlH1在溶剂中与笼耦合氧化剂(oxidizingcage-coupling agent)接触，原位(in situ)生成 B2tlH182.；(b)清洗B2tlH182-,例如移除副产物；(c)使硼烷阴离子B2tlH182-在溶剂和水中与酸接触，以摩尔过量的情形为较佳，原位 生成 H2B20H18 · XH2O ；以及(d)移除反应容器中的水，较佳的时间点是当B18H22溶解溶剂存在时，以保持基本 上化学惰性；(e)通过⑴过滤以及/或是(2)浓缩反应溶剂，将B18H22溶解于脂族溶剂中并过 滤副产物，由反应混合物中分离出不可溶副产物，；(f)例如以移除溶剂的方式分离B18H2215本发明较佳的方法适用於制备纯的同位素B18H22和B18H22结构异构物的混合物。换 言之，本发明提供能够产生适合离子植入的适当分子离子束的B18H22以及使用于其他应用 上的高纯度B18H2215在本发明的某些实施态样，B10H102-的溶液在溶液中和氧化剂发生笼耦合氧化反应(cage-coupling oxidation)生成B2(1H182_。较佳的氧化剂在还原反应中形成安定的型态， 并不会和B2tlH182-有明显的反应。可能的氧化剂包括无机金属反应物或具有标准还原电位 E0彡OV的有机氧化剂。这些可能包括锡(IV)、铁(III)、铜(II)、锰(VII)、银(I)、锰(IV)、 铬(VI)、氯、溴、汞(I)、汞(II)、金(III)、铈(IV)、铅(IV)、钴(III)、铁(F2)、碘(I2)、臭氧 (O3)、过氧化氢、有机过氧化物或是有机金属化合物。较佳的溶剂为BltlHltl2-盐可溶但不会被 破坏以及B2tlH182-盐不可溶且不会被破坏的混合物。这类的溶剂或混合溶剂包括水、醇类、腈 类、醚类、砜类(sulfones)以及类似物。
B18H22的前驱物H2B2tlH18 · χΗ20是由B2(1H182_盐在化学惰性溶剂和水中与酸接触原位 生成。较适当的酸为PKa小于2且不会破坏任何反应起始原料、中间产物以及B18H22。这些 包括无机酸(mineral acid)例如硫酸、硝酸、磷酸、氢氟酸、氢溴酸、氢碘酸和有机酸例如磺 酸、商代乙酸(Halogenated acetic acids)禾口乙二酸。B18H22是由H2B2tlH18 ·χΗ20将水由系统中移除的同时或随后所产生。虽然希望不被理 论所局限，实际的情况由水从含水的水合氢离子盐，即H2B2tlH18 · XH2O(其中χ为正整数)中 移除所引导，并适于引起部份的水合氢离子降解。典型较佳的降解情况包括使用迪安-斯 塔克脱水器、除湿机(moisture traps)、水分吸附剂(moisture scavengers)或是使含水的 水合氢离子盐与一种或是多种的干燥剂接触。干燥剂包括但不限于分子筛、五氧化二磷、矾 土、硅石、硅酸盐以及类似物或是其组合。反应溶剂必需不会造成降解或是与B18H22或任何 反应起始原料或反应时的中间产物有明显的反应。这些包括但不限于芳族的或芳[族]烃 溶剂、烷烃溶剂、醚、砜类(sulfones)、酯类以及类似物。能够促进由系统中移除水的温度范 围介于0°C至250°C。在某些较佳实施态样中，本发明提供合成十八硼烷(B18H22)的方法，包括下列步 骤(a)使BltlH1广的铵盐在酸性水(pH彡2. 0)中与在回流(reflux)中的氯化铁 (FeCl3)接触，产生 B2tlH182-;(b)以水清洗生B2QH182_以移除副产物；(c)使硼烷阴离子B2QH182_在甲苯和水中与5至40摩尔当量的对甲苯磺酸 (p-toluenesulfonic acid)接角虫，原位生成 H2B20H18 · χΗ20 ；(d)在热甲苯(90°C至120°C )存在下，通过使用迪安-斯塔克脱水器将水由反应 容器中移除；(e)以过滤方式分离反应混合物中的不可溶副产物；(f)移除或浓缩甲苯，留下与硼酸以及硼酸盐混杂的粗制B18H22 ；(g)将粗制的B18H22溶于己烷中并过滤不溶物；(h)移除己烷以分离B18H22O在另外较佳的实施态样中，本发明提供合成十八硼烷(B18H22)的方法，包括下列步 骤(c)使硼烷阴离子B2QH182_在甲苯和水中与5至40摩尔当量的对甲苯磺酸 (p-toluenesulfonic acid)接角虫，原位生成 H2B20H18 · χΗ20 ；(d)当热甲苯(90°C至120°C )存在时，通过使用迪安-斯塔克脱水器将水由反应 容器中移除；
(e)以过滤方式分离反应混合物中的不可溶副产物；(f)移除或浓缩甲苯，留下与硼酸以及硼酸盐混杂的粗制B18H22 ；(g)将粗制的B18H22溶于己烷中并过滤不溶物；(h)移除己烷以分离B18H22O本发明的较佳方法适合提供针对离子植入能够产生适当的分子离子束的B18H22以 及使用于其他应用上高纯度的B18H2215合成的方法以较少的合成步骤提供高分离产率(> 50% )的B18H22，适用于制备同 位素浓缩B18H22，例如kiB及11B的同位素濃度大於天然豐度。本发明的合成方法，能实际使 用制备同位素浓缩kiB或11B的B18H22，是由于较少的合成步骤，质量效率(mass efficiency) 以及高的总合成产率(> 65%由B2QH182_)。关于本发明的其他实施方式揭露如下。
图1为本发明较佳实施步骤的流程图。图2为本发明较佳实施步骤所使用的反应装置。
具体实施例方式在较佳的实施态样中，合成十八硼烷(B18H22)的方法包括(a)使硼烷阴离子BiqHiq2-较佳为在溶剂中与氧化剂(较佳为笼耦合氧化剂)接触， 较佳为原位生成B2tlH182-;(b)选择性清洗B2QH182_以去除副产物；(c)使硼烷阴离子B2tlH182-较佳为在溶剂(例如水、醇类、腈类、醚类、砜类、烃类、月旨 [肪]族烃类及其组合)以及水中与酸(较佳为摩尔过量的酸，适当的酸为PKa小于2的有 机酸和无机酸，例如对甲苯磺酸)接触，原位生成H2B2tlH18 · XH2O ；(d)在B18H22溶解溶剂存在下，选择性地将水由反应容器中移除，以保持基本上化 学惰性；(e)将不可溶副产物由反应混合物中移除，较佳的是通过(1)过滤以及/或是(2) 浓缩反应溶剂，将B18H22溶于脂族溶剂(例如烷烃类、醚类或是其组合)中，并过滤副产物；(f)较佳的是通过移除溶剂的方式分离B18H2215在上述的方法中，氧化剂最好为具有标准还原电位E° >0V。特别是具有标准还 原电位E° 的无机盐。氧化剂也可能是铁(III)盐，或是具有标准还原电位E° ^OV 的有机金属化合物。氧化剂亦可为具有标准还原电位E° > OV的有机氧化剂。较佳的氧化 剂包括铁(III)盐。在上述方法的步骤(C)中适当的溶剂包括水溶性及非水溶性溶剂的混合物，适当 的非水溶性溶剂选自包括醇类、腈类、醚类、烃类、脂[肪]族烃(aliphatic hydrocarbon) 所组成的族群及其组合，更佳的为己烷、甲苯、二甲苯或是其组合。并且较佳的非水溶性溶 剂包含总溶剂组分体积的至99%。较佳的溶剂组分包含占所有溶剂组分体积至 99%体积的水。在本发明其他的实施态样中，合成十 八硼烷(B18H22)的方法包括
(a)使硼烷阴离子B2tlH182-较佳为在溶剂和水中与酸(较佳为摩尔过量的酸，适当的酸为PKa小于2的有机酸和无机酸，例如对甲苯磺酸)接触，原位生成H2B2tlH18 · χΗ20 ；(b)在B18H22溶解溶剂存在下，将水由反应容器中移除，以保持基本上化学惰性；(c)较佳的是将不可溶副产物由反应混合物中移除，例如通过(1)过滤以及/或是 (2)浓缩反应溶剂的方式，将B18H22溶于脂族溶剂(例如烷烃类、醚类或是其组合)中，并过 滤副产物；以及(d)较佳的是通过移除溶剂的方式分离B18H2215在上述的方法中，BiqHiq2-盐较恰当为具有阳离子式[NR1R2R3R4]+的烷基铵盐，其中 R1 > R2以及R3独立地选自由CV2tl烷基、C6,芳基、C7,芳烷基所组成的族群或R1、R2以及R3 任两者发生结合产生杂环，以及R4选自氢、C1^20烷基或C6_1(l芳基。在上述的方法中，B2tlH182-盐较恰当为具有阳离子式[NR1R2R3R4]+的烷基铵盐，其中 R1 > R2以及R3独立地选自由CV2tl烷基、C6,芳基、C7,芳烷基所组成的族群或R1、R2以及R3 任两者发生结合产生杂环，以及R4选自氢、C1^20烷基或C6_1(l芳基。在上述的方法中，B2tlH182-盐适合是无机盐。在上述方法的步骤(a)中适当的溶剂包括水溶性及非水溶性溶剂的混合物，适当 的非水溶性溶剂选自包括醇类、腈类、醚类、烃类、脂[肪]族烃(aliphatic hydrocarbon) 所组成的族群及其组合，更佳的为己烷、甲苯、二甲苯或是其组合。并且较佳的非水溶性溶 剂包含总溶剂组分体积的至99%。较佳的溶剂组分包含占所有溶剂组分体积至 99%体积的水。在上述的方法中，可通過各種方式将水由反应混合物中移除，包括例如是使用除 湿机、水分吸附剂或干燥剂，像是分子筛、五氧化二磷、矾土、硅石、硅酸盐以及类似物或是 其组合的方法。较佳的是如图2所示的迪安_斯塔克脱水器。在某些实施态样中，本发明提供合成十八硼烷(B18H22)的方法，包括下列步骤(a)使BltlH1广的铵盐在酸性水(pH彡2. 0)中与在回流(reflux)中的氯化铁 (FeCl3)接触，产生 B2tlH182-;(b)以水清洗生B2QH182_以移除副产物；(c)使硼烷阴离子化巩广在甲苯和水中与5至40摩尔当量的对甲苯磺酸接触，原 位生成 H2B2tlH18 · XH2O ；(d)在热甲苯(90°C至120°C )存在下，通过使用迪安-斯塔克脱水器将水由反应 容器中移除；(e)以过滤方式分离反应混合物中的不可溶副产物；(f)移除或浓缩甲苯，留下与硼酸以及硼酸盐混杂的粗制B18H22 ；(g)将粗制的B18H22溶于己烷中并过滤不溶物；(h)移除己烷以分离B18H22O在其他的实施态样中，本发明提供合成十八硼烷(B18H22)的方法，包括下列步骤(a)使硼烷阴离子B2tlH182-在甲苯和水中与5至40摩尔当量的对甲苯磺酸接触，原 位生成 H2B2tlH18 · XH2O ；(b)当热甲苯(90°C至120°C )存在时，通过使用迪安-斯塔克脱水器(请参照图 2)将水由反应容器中移除；
(c)以过滤方式分离反应混合物中的不可溶副产物；(d)移除或浓缩甲苯，留下与硼酸以及硼酸盐混杂的粗制B18H22 ；(e)将粗制的B18H22溶于己烷中并过滤不溶物；(f)移除己烷以分离B18H22O本发明的方法中kiB原子的同位素浓度以大于天然丰度为佳，例如在产物B18H22中存在的硼原子的至少约50%为kiB,或在产物B18H22中存在的硼原子的至少约80%为kiB,或 在产物B18H22中存在的硼原子的至少约90%为kiB,或在产物B18H22中存在的硼原子的至少 约95%为1QB，或在产物B18H22中至少约99%的硼原子为1QB。本发明的方法中11B原子的同位素浓度以大于天然丰度为佳，例如在产物B18H22中 存在的硼原子的至少约90%为"B，或在产物B18H22中存在的硼原子的至少约95%为"B，或 在产物B18H22中存在的硼原子的至少约99%为"B。图1绘示本发明具体的较佳实施方式。本发明到目前为止仅概略描述，为了能够更清楚了解本发明，举出以下的例子，包 括以说明本发明为目的而举出的时施态样以及实施例，但并非用以限定本发明。实施例1将(HNEt3)2BltlHltl(100. Og, 0. 31mol)以及 P-C7H4SO3 · H2O (265. 4g, 1. 40mol)秤重于 IL的双颈圆底烧瓶，制备再结晶但未干燥的(HNEt3)2B2tlH18 · XH2O0加入IL的甲苯及113mL 的水至烧瓶中，如图2所示将迪安-斯塔克脱水器组装完成并在收集器(trap)装满甲苯。 以氩气驱气(purging)45分钟，以快速的搅动将溶液带至回流(reflux)。随着将水由反应 中移除，氢气产生(hydrogen evolution)显著的增加且析出物逐渐形成。当氢气产生终止， 反应冷却并将不溶物滤除。甲苯层从任何油脂分离出，以水(3X200mL)清洗己烷层并，硫 酸镁干燥并浓缩至乾糙的程度，留下淡黄色的粉末。以IL的己烷萃取粉末，并以过滤的方 式移除所有的不溶物。移除己烷溶液留下灰白色的B18H22 (16. Sg, 50. 6% )。实施例2将(HNEt3)^1BiciHici (5. OOg, 15. 4mmol)以及 p_C7H4S03 .H2O (14. 32g，75. 3mmol)秤重 于IL的双颈圆底烧瓶，制备再结晶但未干燥的(HNEt3)211B2ciH1^xH2O15加入150L的甲苯及 30mL的水至烧瓶中，如图3所示将迪安_斯塔克脱水器组装完成并在收集器装满甲苯。以 氩气驱气45分钟，以快速的搅动将溶液带至回流。随着将水由反应中移除，氢气产生显着 的增加且析出物逐渐形成。当氢气产生终止，反应冷却并将不溶物滤除。甲苯层从任何油 脂分离出，以水(3X200mL)清洗己烷层并，硫酸镁干燥并浓缩至干糙的程度，留下淡黄色 的粉末。以250mL的己烷萃取粉末，并以过滤的方式移除所有的不溶物。移除己烷溶液留 下白色至灰白色的11B18H22 (0. 85g，50. 1% )0 11B浓缩物是根据起始原料所决定(>98.6% 11B同位素浓缩物)。本发明已藉由其较佳实施例详细说明。然而，熟悉本发明相关技艺者，可根据已揭 露的部分，在本发明的精神以及领域中加以改良。参考文献1. Jemmis, E. D. ；Balakrishnaraj an, Μ. Μ. ； Pancharatna , P. D., ElectronicRequirements for Macropolyhedral Boranes. Chem. Rev. 2002,102,93-144.2. Jemmi s , Ε. D. ；Balakrishnaraj an, Μ. Μ. ； Pancharatna, P. D. , AunifyingElectron-Counting Rule for Macropolyhedral Boranes， metallaboranes， andMetallocenes. J. Amer. Chem. Soc. 2001，123，4313-4323.3. Pitochelli, A. R. ；Hawthorne, M. F.，The Preparation of a New Boron HydrideB18H22. J. Amer. Chem. Soc. 1962，84，3218.4. Hawthorne, M. F. ；Pilling，R. L. ；Stokely, P. F.，The preparation andrearrangement of the three isomeric B20H184 ions. J. Am. Chem. Soc. 1965，87， 1893-1899.5. Olsen, F. P. ；Vasavada, R. C. ；Hawthorne, M. F. , The chemistry of n_B18H22and i-B18H22. J. Am. Chem. Soc. 1968，90，(15)，3946-3951.6. Chamberland，E. L. ；Muetterties，E. L.，Chemistry of Boranes. XVIII. Oxidation of B10H10"2 and its derivatives. Inorg. Chem. 1964，3，1450-1456.在此所引用的所有专利以及出版物作为参考文献之用。本领域相关技艺者能够辨认或是只以一般的经验就能够了解，在本发明的特定实施例中所描述的均等物(equivalents)。这些均等物包含于下列的专利申请范围中。
权利要求
一种合成十八硼烷(B18H22)的方法，该方法包括(a)使硼烷阴离子B10H102-与氧化剂接触，从而产生B20H182-；以及(b)使硼阴烷离子B20H182-与酸接触，从而产生H2B20H18·xH2O。
2.一种合成十八硼烷(B18H22)的方法，该方法包括 (a)使硼烷阴离子BltlHltl2-与氧化剂接触，从而产生B2tlH182-；(b)使硼烷阴离子B2tlH182-与酸接触，从而产生H2B2tlH18· XH2O ；以及(c)由反应混合物中分离不可溶副产物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该氧化剂为笼耦合氧化剂。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其进一步包括在步骤(b)之后，在B18H22溶解溶剂 的存在下，将水由反应容器中移除，所述B18H22溶解溶剂在体系中保持基本上化学惰性。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤(c)中通过(i)过滤和/或(ii)浓缩 反应溶剂，将B18H22溶解于脂族溶剂中并过滤副产物，从而分离副产物。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤(c)之后分离B18H22。
7.根据权利要求6所述的方法，其中通过移除溶剂分离B18H2215
8.一种合成十八硼烷(B18H22)的方法，该方法包括(a)使硼烷阴离子B2tlH182-与酸接触，从而产生H2B2tlH18· χΗ20 ；(b)在B18H22溶解溶剂的存在下，将水由反应容器中移除，所述B18H22溶解溶剂在体系中 保持基本上化学惰性；以及(c)通过(i)过滤和/或(ii)浓缩反应溶剂，将B18H22溶解于脂族溶剂中并过滤副产 物，从而由反应混合物中分离不可溶副产物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中通过移除溶剂分离B18H2215
10.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中BiqHiq2-盐为具有阳离子式[NR1R2R3R4]+的 烷基铵盐，其中R1、R2和R3独立地选自氢、C1^20烷基、C6_1(l芳基、C7,芳烷基，或者R1、R2或R3的任意两 者结合形成杂环；以及R4选自氢、CV2tl烷基或C6_1Q芳基。
11.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中B2tlH182-盐为具有阳离子式[NR1R2R3R4]+的 烷基铵盐，其中R1、R2和R3独立地选自氢、C1^20烷基、C6_1(l芳基、C7,芳烷基，或者R1、R2或R3的任意两 者结合形成杂环；以及R4选自氢、CV2tl烷基或C6_1Q芳基。
12.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中B2tlH182-盐为无机盐。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中该氧化剂具有标准还原电位E°>0V。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其中该氧化剂为具有标准还原电位E°的 无机盐。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其中该氧化剂为铁(III)盐。
16.根据权利要求1或2所述的方法，其中该氧化剂为具有标准还原电位E°的 有机金属化合物。
17.根据权利要求1或2所述的方法，其中该氧化剂为具有标准还原电位E°的有机氧化剂。
18.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中该酸为pKa小于约2的有机酸。
19.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中该酸为pKa小于约2的无机酸。
20.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中该酸为对甲苯磺酸。
21.根据权利要求4或8所述的方法，其中该溶剂包含一种或多种水性溶剂和一种或多 种非水性溶剂的混合物。
22.根据权利要求21所述的方法，其中该非水性溶剂选自醇、腈、醚、芳烃、脂族烃或其 组合。
23.根据权利要求21所述的方法，其中该非水性溶剂包含己烷、甲苯、二甲苯或其组
24.根据权利要求21所述的方法，其中该非水性溶剂占总溶剂组分体积的约至约 99%。
25.根据权利要求21所述的方法，其中该溶剂包含为总溶剂组分体积的约至99% 的水。
26.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中通过使用脱水器、去湿剂，或如分子筛、五 氧化二磷、矾土、硅石、硅酸盐等的更多的干燥剂，或其组合移除水。
27.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中通过使用迪安-斯塔克装置移除水。
28.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中反应温度为约0°C至约200°C。
29.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中反应温度为约50°C至约150°C。
30.根据权利要求1、2或8所述的方法，其中溶解溶剂选自烷烃、醚或其组合。
31.据权利要求30所述的方法，其中溶解溶剂为己烷。
32.—种合成十八硼烷(B18H22)的方法，该方法包括(a)使酸性水(pH彡2. 0)中的B10H1,的铵盐与FeCl3接触，从而产生B20H1,；(c)使硼烷阴离子B2tlH182-与酸接触，从而原位生成H2B2tlH18· XH2O ；(d)由反应容器中移除水；(e)由反应混合物中分离不可溶副产物；(f)任选地移除溶剂，以提供与硼酸和硼酸盐混杂的粗制B18H22；(g)将粗制B18H22溶于己烷中并过滤不溶物。
33.根据权利要求32所述的方法，其包括移除溶剂从而分离B18H2215
34.一种合成十八硼烷(B18H22)的方法，该方法包括(a)使在甲苯和水中的硼烷阴离子B2tlH182-与5-40摩尔当量的对甲苯磺酸接触，从而原 位生成 H2B2tlH18 · XH2O ；(b)在热甲苯(90°C至120°C)的存在下，通过使用迪安-斯塔克脱水器将水由反应容 器中移除(请参照图3)；(c)通过过滤由反应混合物中分离不可溶副产物；(d)移除或浓缩甲苯，以留下与硼酸和硼酸盐混杂的粗制B18H22；(e)将粗制B18H22溶于己烷中并过滤不溶物；(f)移除己烷以分离B18H2215
35.根据权利要求1至34任一项所述的方法，其中kiB原子的同位素浓度大于天然丰度。
36.根据权利要求35所述的方法，其中产物B18H22中存在的硼原子的至少约50%为、。
37.根据权利要求35所述的方法，其中产物B18H22中存在的硼原子的至少约80%为、。
38.根据权利要求35所述的方法，其中产物B18H22中存在的硼原子的至少约90%为、。
39.根据权利要求35所述的方法，其中产物B18H22中存在的硼原子的至少约95%为、。
40.根据权利要求35所述的方法，其中产物B18H22中存在的硼原子的至少约99%为、。
41.根据权利要求1至35任一项所述的方法，其中11B原子的同位素浓度大于天然丰度。
42.根据权利要求41所述的方法，其中产物B18H22中存在的硼原子的至少约90%为"B。
43.根据权利要求41所述的方法，其中产物B18H22中存在的硼原子的至少约95%为"B。
44.根据权利要求41所述的方法，其中产物B18H22中存在的硼原子的至少约99%为"B。
全文摘要
本发明提供一种合成簇硼(B18H22)的新方法。本发明较佳方法包括形成B20H182-的共轭酸以及将该酸于水溶液中分解从而产生高产量及高纯度的B18H22。本发明更提供同位素浓缩硼烷，特别是同位素浓缩的10B18H22以及11B18H22。
文档编号C01B6/10GK101848856SQ200880114578
公开日2010年9月29日 申请日期2008年11月3日 优先权日2007年11月2日
发明者K·S·库克 申请人:塞门库普公司