JPH034486B2 - - Google Patents

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JPH034486B2
JPH034486B2 JP57223008A JP22300882A JPH034486B2 JP H034486 B2 JPH034486 B2 JP H034486B2 JP 57223008 A JP57223008 A JP 57223008A JP 22300882 A JP22300882 A JP 22300882A JP H034486 B2 JPH034486 B2 JP H034486B2
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JP
Japan
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hydride
alkyl aluminum
mixture
silicon
reaction
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JP57223008A
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JPS59116117A (ja
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Tetsuya Iwao
Yoshiaki Toyoda
Kazuo Wakimura
Nobuhiro Kitano
Masao Tanaka
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Priority to US06/644,722 priority patent/US4810482A/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/04Hydrides of silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/04Hydrides of silicon
    • C01B33/043Monosilane

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水素化ケイ素、特に、モノシラン、
ジシランおよびその誘導体を製造する新しい方法
である。 さらに詳しくは、ハロゲン化ケイ素を原料とし
て、水素化ケイ素を製造する際に還元試薬とし
て、アルキルアルミニウムハイドライドとトリア
ルキルアルミニウムの混合物を用いるが、使用に
先出つて該混合物を各種の方法を用いて処理し、
該混合物中のトリアルキルアルミニウムの量を、
アルキルアルミニウムハイドライドの10モル%以
下に除去して後、用いることを特徴とする方法で
ある。 従来よりアルキルアルミニウムハイドライドを
使用してモノシラン、ジシランおよびその誘導体
を製造する方法は公知である。 例えば、仏国特許No.1499032において、ハロゲ
ン化ケイ素をアルキルアルミニウムハイドライド
で還元する方法が記載されている。 しかしながら、この公知技術には、本発明にお
けるような、アルキルアルミニウムハイドライド
を得るための出発原料として、トリアルキルアル
ミニウムとアルキルアルミニウムハイドライドの
混合物を用いること、およびその混合物を処理し
てトリアルキルアルミニウムの量をアルキルアル
ミニウムハイドライドの量の10モル%以下に減少
させる処理を行つて後用いることの記載は無い。 そして現実には、アルキルアルミニウムハイド
ライドは工業的には純粋なアルキルアルミニウム
ハイドライドとしてよりこのものとトリアルキル
アルミニウムとの混合物としての方が、はるかに
安価にかつ容易に入手できるので本発明の価値は
高い。 ところが単にこの混合物のみを用いてハロゲン
化ケイ素の還元を行うと、水素化ケイ素の収率が
非常に低く、かつハロゲン化ケイ素の不充分な還
元により生じたと思われる水素ハロゲン化ケイ
素、例えばモノクロロシラン(SiH3Cl)が多量
に副生する。更に副反応により生じたと思われる
エタンも多量に生成する。 本発明は、ハロゲン化ケイ素の還元剤として入
手容易なアルキルアルミニウムハイドライドとト
リアルキルアルミニウムの混合物を使用してな
お、上記の低収率と、副生物の問題を解決するた
めに鋭意検討の結果、トリアルキルアルミニウム
とアルキルアルミニウムハイドライドの混合物中
の、トリアルキルアルミニウムの量をアルキルア
ルミニウムハイドライドの量の10モル%以下に除
去する処理を行つて後、用いることにより、驚く
べきことにアルキルアルミニウムハイドライドの
作用をなんら損うことなく、水素化ケイ素の収率
を大幅に向上し、水素化ハロゲン化ケイ素、エタ
ン等の副生を大幅に低下させることを見出し本発
明に到達した。 以下にさらに詳しく本発明を説明する。 本発明において原料であるハロゲン化ケイ素と
は、一録式SinX2n+2で表わされる化合物であ
る。この式でXは置換基であり、少くともその1
ケはハロゲン原子であるが、他の一部は水素原
子、アルコキシ基、アルキル基、アリール基、ビ
ニール基であつてもよく、nは1、2又はそれ以
上であるがnが大きくなると取扱いの困難さが大
きくなり、本発明の実施も困難となる。Xとして
示される置換基にはメチル基、エチル基、プロピ
ル基、n−ブチル基、i−ブチル基、ペンチル
基、ビニル基、フエニル基、P−メチルフエニル
基、メトキシ基、エトキシ基などであり、ハロゲ
ンとしては塩素、臭素であつてよい。 上記一般式で示される化合物の内、本発明の実
施に特に好ましい例を挙げれば、四塩化ケイ素、
ヘキサクロロジシラン、テトラエトキシシラン、
ジエチルジクロロシラン、トリクロロシランであ
る。 本発明におけるアルキルアルミニウムハイドラ
イドとは、一般式R2AlHで示される還元性化合
物である。 Rは炭素数1から10までのアルキル基であり、
例えば、エチル基、n−プロピル基、イソブチル
基である。上記一般式で示される化合物の内、好
ましい例を挙げれば、ジエチルアルミニウムハイ
ドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライ
ドである。 本発明におけるトリアルキルアルミニウムと
は、一般式R3Alで示される化合物である。 Rは炭素数1から10までのアルキル基であり、
例えば、エチル基、n−プロピル基、イソブチル
基である。 上記一般式で示される化合物の内、好ましい例
を挙げれば、トリエチルアルミニウム、トリイソ
ブチルアルミニウムである。 工業的に安価かつ入手容易なアルキルアルミニ
ウムハイドライドとトリアルキルアルミニウムの
混合物において、一般には、アルキルアルミニウ
ムハイドライドとトリアルキルアルミニウムは同
一種のアルキル基を有する場合が多い。しかしな
がら、本発明の実施には両者のアルキル基が異な
る混合物でもかまわないし、さらにはアルキルア
ルミニウムハイドライド、トリアルキルアルミニ
ウム各々が異なつたアルキル基を有する化合物の
混合物でもかまわない。 アルキルアルミニウムハイドライドとトリアル
キルアルミニウムの混合物中のトリアルキルアル
ミニウムの量は、通常、アルキルアルミニウムハ
イドライドに対し30〜200モル%程度である。 本発明において、トリアルキルアルミニウムと
アルキルアルミニウムハイドライドの混合物を処
理してトリアルキルアルミニウムの除去を行う
が、その処理後の混在量は、アルキルアルミニウ
ムハイドライドの10モル%以下であることが必要
であり、好ましくは8モル%以下である。 トリアルキルアルミニウムの混在量が10モル%
を超えると、目的物の収率は大幅に低下し、エタ
ンや、還元不充分な場合に生成する水素化ハロゲ
ン化ケイ素が大幅に副生する。 本発明はトリアルキルアルミニウムとアルキル
アルミニウムハイドライドの混合物中のトリアル
キルアルミニウムの量をアルキルアルミニウムハ
イドライドの10モル%以下に除去することを特徴
とするが、この除去の処理方法は、通常公知のど
のような方法でも良い。 例えば、蒸溜による方法、再結晶による方法、
錯体を形成させてのち分離する方法、トリアルキ
ルアルミニウムを加熱分解する方法、同じく水素
添加分解する方法等が挙げられる。 しかしながら、中でも、トリアルキルアルミニ
ウムをジアルキルアルミニウムモノハライドに変
化させる能力を持つアルキルアルミニウムハライ
ド化合物、たとえば、エチルアルミニウムジクロ
ライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、
イソブチルアルミニウムジクロライド、塩化アル
ミニウム等を添加する方法が最も好ましい。 そのようなアルキルアルミニウム化合物として
は、例えば三塩化アルミニウムのようなアルミニ
ウムトリハライド、エチルアルミニウムセスキク
ロライドのようなアルキルアルミニウムセスキク
ロライド、エチルアルミニウムジクロライドのよ
うなアルキルアルミニウムジクロライドまたはそ
れらの混合物が挙げられる。 この方法では、混合物中に生成したアルキルア
ルミニウムモノハライドを除去する必要はない。 むしろ、混合物中に共存させることにより、混
合物中のトリアルキルアルミニウムの最大許容存
在量を大幅に拡大させることができる。 本発明におけるハロゲン化ケイ素、またはテト
ラアルコキシケイ素を還元する反応とは、本発明
において定義しているハロゲン化ケイ素やテトラ
アルコキシケイ素から水素化ケイ素を製造する反
応すべてを言つている。すなわち SiCl4+4AlEt2H→SiH4+4AlEt2Cl の反応は勿論 Si(OEt)4+4AlEt2H→SiH4+4AlEt2(OEt) の反応も本発明におけるハロゲン化ケイ素、また
はテトラアルコキシケイ素を還元する反応であ
る。 反応溶媒は、用いなくてもよいが、一般には、
用いた方が反応がゆるやかになるので好ましい。
反応溶媒については、還元反応の後、反応系に存
在するアルキルアルミニウム類を回収するために
は、アルキルアルミニウム類と反応せず、錯体も
作らない溶媒が好ましい。特に脂肪族飽和炭化水
素や芳香族炭化水素が好ましい。例えばヘプタ
ン、オクタン、流動パラフイン、ベンゼン、トル
エン等である。 一方、反応をより速く、より低温で行うために
は、極性溶媒例えば、ジエチルエーテル、テトラ
ヒドロフランが用いられる。 ただしこの場合は、極性溶媒がアルキルアルミ
ニウム類と錯体を作るので、蒸溜等の簡単な操作
ではアルキルアルミニウム類を分離回収できず、
その分離操作は非常に困難になる。 四塩化炭素のようにアルキルアルミニウム類と
反応する溶媒を用いてはならない。 反応温度は、低すぎれば反応が進行せず、高過
ぎるとアルキルアルミニウム類が自己分解するこ
と、副反応が起ることから一般には−30℃〜100
℃の範囲が、好ましくは0℃〜50℃の範囲が用い
られる。 反応圧力は、常圧ないしは2Kg/cm2(ゲージ
圧)で充分であるが、反応温度または装置との関
係で、減圧または加圧下で行つても良い。 この反応に使用する原料および生成物質は、い
づれも活性であり、特に酸素および水分と反応し
て分解または発火するものが殆どであるから、必
ず、反応は使用原料や生成物質に対し不活性な雰
囲気下で行なわねばならない。 例えば、充分に脱酸素、脱水したヘリウム、ア
ルゴン等の不活性ガスや、チツ素、水素雰囲気下
で反応を行なわなければならない。 この反応は、バツチ方式、セミバツチ方式、連
続式のいずれでも行うことができる。 本発明の方法により製造される水素化ケイ素
は、例えばモノシラン、ジシラン、ジエチルジヒ
ドロシラン等であり、これらは有機合成原料、無
機合成原料、燃料、触媒等多数の用途があり、工
業的に重要な化合物である。 さらに本発明の方法により製造されたモノシラ
ンは、特に不純物が少ないので、簡単な精製によ
り各種半導体用の原料とすることができる。 次に本発明を具体的に説明するために、実施例
を示すが、本発明はこの実施例のみに拘束される
ものではない。 実施例 1 500mlのステンレス製誘導撹拌式オートクレー
ブにガス流量計を介在させて500mlのステンレス
製ガス捕集用トラツプを連結した。またオートク
レーブには、外部から流動パラフインに溶解した
四塩化ケイ素を装入する定量ポンプを接続した。
装入管はデイツプ管にした。これらの全系を反応
前にヘリウム雰囲気にした。ガス捕集用トラツプ
を液体チツ素で冷却した。 ジエチルアルミニウムハイドライドを60wt%
含む、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミ
ニウムハイドライドの混合物を蒸溜して、トリエ
チルアルミニウムを2モル%含むジエチルアルミ
ニウムハイドライドを得た。 このハイドライド35.3gを流動パラフイン50g
で希釈した。この場合、ジエチルアルミニウムハ
イドライドは0.4モル、トリエチルアルミニウム
は0.008モル存在した。 この混合物を500mlオートクレーブに装入し、
2mmHggの減圧下20分脱ガスし、しかるのち雰
囲気をヘリウムにした。 四塩化ケイ素17.0g(0.1モル)を流動パラフ
イン28gに溶解した。これを定量ポンプで、50℃
に保つたオートクレーブに2時間で圧入した。発
生したモノシランガスはトラツプに捕集した。 反応終了後ヘリウムで反応系内の残存モノシラ
ンガスをトラツプへ送り出し、捕集した。 トラツプのガス組成は、ガスクロマトグラフ法
で測定した。 モノシランガスの生成量は、1.79N−lであ
り、収率は80%であつた。 モノシランに対するエタンの発生量(エタン/
SiH4)は、0.31%、同じくモノシランに対するモ
ノクロロシランの発生量(SiH3Cl/SiH4)は、
3900ppmであつた。 比較例 1 実施例1において蒸溜分離する前の混合物57.2
g(ジエチルアルミニウムハイドライド0.4モル
とトリエチルアルミニウム0.2モルが存在する。)
を還元試薬として用いた以外は、実施例1と全く
同様に合成を行つた。モノシランの生成量は、
0.34N−l、収率は14%であつた。 エタン/SiH4は、1.4%であつた。 SiH3Cl/SiH4は、2.0%であつた。 実施例2、3 比較列2、3 トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウ
ムハイドライドの混合物から蒸溜によつて、トリ
エチルアルミニウムを除去した後に、ジエチルア
ルミニウムハイドライドに混在するトリエチルア
ルミニウムの量の影響を検討した。 装置および合成方法は、実施例1と同様に行つ
た。 実験条件と結果をまとめて第1表に示す。 第1表より明らかに、トリエチルアルミニウム
は、ジエチルアルミニウムハイドライドの10モル
%以下に減少させることが必要であることがわか
る。 実施例 4 実施例1と同様の方法で、テトラエトキシシラ
ンの還元を行つた。ただし、アルキルアルミニウ
ム類の使用量は同じであるが、脱水脱酸素したト
ルエン70mlを用いた。 また、流動パラフインに溶解した四塩化ケイ素
の代わりに、テトラエトキシシラン20.8g(0.1
モル)を脱水脱酸素したトルエン50mlに溶解して
用いた。 モノシランガスの生成量は、1N−lであり、
収率は78%であつた。モノシランに対するエタン
の発生量(エタン/SiH4)は0.35%であつた。 【表】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アルキルアルミニウムハイドライドとトリア
    ルキルアルミニウムの混合物を用いてハロゲン化
    ケイ素もしくはテトラアルコキシケイ素を還元
    し、水素化ケイ素を製造する際に、該混合物中の
    トリアルキルアルミニウムの量を、アルキルアル
    ミニウムハイドライドの10モル%以下に除去する
    処理を行つて後、用いることを特徴とする水素化
    ケイ素の新しい製造方法。
JP57223008A 1982-12-21 1982-12-21 水素化ケイ素の新製造方法 Granted JPS59116117A (ja)

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CA000443795A CA1213719A (en) 1982-12-21 1983-12-20 Process for producing silanes
PCT/JP1983/000449 WO1984002517A1 (fr) 1982-12-21 1983-12-21 Procede de preparation de silanes
US06/644,722 US4810482A (en) 1982-12-21 1983-12-21 Process for producing silanes
EP19840900116 EP0128962A4 (en) 1982-12-21 1983-12-21 METHOD FOR PRODUCING SILANES.

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US4810482A (en) 1989-03-07

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