JPH05310764A - 高純度モノアルキルまたはモノアリ−ルアルシン化合物の製造方法 - Google Patents

高純度モノアルキルまたはモノアリ−ルアルシン化合物の製造方法

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JPH05310764A
JPH05310764A JP13964592A JP13964592A JPH05310764A JP H05310764 A JPH05310764 A JP H05310764A JP 13964592 A JP13964592 A JP 13964592A JP 13964592 A JP13964592 A JP 13964592A JP H05310764 A JPH05310764 A JP H05310764A
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JP
Japan
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monoalkyl
monoarylarsine
reaction
arsenic
boiling point
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JP13964592A
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English (en)
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Takayuki Ninomiya
貴之 二宮
Koichi Nakamura
紘一 中村
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 トリハロゲン化砒素とグリニャール試薬とを
反応させ、次いでこの反応生成物を還元させる方法にお
いて、前記グリニャール試薬とトリハロゲン化砒素との
反応を反応生成物の沸点より低沸点の有機溶剤の存在下
に、また、前記還元を当該還元生成物より高沸点の有機
溶剤の存在下に行うことからなるモノアルキルまたはモ
ノアリールアルシンの製造方法。 【効果】 ジエチルエーテル等を含まない高純度のモノ
アルキルまたはモノアリールアルシンを高収率で、しか
も安全に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特には、MOCVD(Metalo
rganic Chemical Vapour Deposition)法等を用いて化合
物半導体薄膜を形成する際の原料として用いられる高純
度のモノアルキルまたはモノアリールアルシンを製造す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】インジウム-リン、ガリウム-砒素をはじ
めとするIII-V族化合物半導体材料は、電子デバイスを
作成する材料として有用である。この化合物半導体薄膜
を形成する方法としては、MBE(Molecular Beam Epita
xy)、ハライドCVD、MOCVD、MOMBE(Metalorganic
Molecular Beam Epitaxy)などがある。これらの中でもM
OCVDやMOMBEは結晶成長系内を高真空に保つ必要がな
く、原料の交換が容易であり、メンテナンスが楽なた
め、最近広く用いられるようになってきた。ところが、
III-V族化合物半導体のうちV族元素として砒素を用い
る場合、この原料としてアルシンが一般に用いられてい
る。しかし、このアルシンは毒性が高いため、量産化で
多量に使用するようになるとその取扱上の安全の問題が
クローズアップされてきた。
【0003】そこで、最近、このアルシンの代わりにア
ルキルアルシンの使用が提案され、特にモノアルキルア
ルシンは分子中に水素を2つ有するため半導体薄膜への
炭素の混入が少なく、毒性を低減したアルシン代替材料
として注目されている〔例えば、Appl.Phys.Lett.,50,
(5),1987〕。
【0004】従来、モノアルキルまたはモノアリールア
ルシンの合成法として、 モノアルキルジハロゲノアルシンをリチウムアルミニ
ウムハイドライドで還元する方法
【化1】 アルシンとオレフィンの反応による方法
【化2】 (上記式中、Rはアルキル基又はアリール基、Xはハロ
ゲン、R= はアルケンを表わす)の2法が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法は、ジや
トリのアルキルアルシンが生成するため、モノアルキル
アルシンの収率が低く、また、毒性の高いアルシンを用
いるため、安全上好ましいものではない。
【0006】一方、上記の方法においては、従来還元
反応の反応溶媒としてジエチルエーテルが用いられてい
る(Zeitschrift fuer anorganische und allgemeine Ch
emie.Band 336. 1965)。しかし、モノアルキルまたはモ
ノアリールアルシンは一般的に沸点の低いものが多く、
還元反応で生成したモノアルキルまたはモノアリールア
ルシンと反応溶媒のジエチルエーテルとの蒸留分離が困
難であり、高純度化の障害となっていた。
【0007】また、還元剤として、従来から水素化リチ
ウムアルミニウムが用いられているが、この水素化リチ
ウムアルミニウムは通常ジエチルエーテルを溶媒として
製造されているので、水素化リチウムアルミニウム中に
ジエチルエーテルが微量混入しており、これが還元反応
生成物であるモノアルキルまたはモノアリールアルシン
中に混入する。また、水素化リチウムアルミニウムは製
品ロット間での反応性の差が大きく、還元反応での収率
のバラつきが大きい。さらに、水素化リチウムアルミニ
ウムは発火性、爆発性を有する粉体で取扱いが困難であ
る。
【0008】本発明は、これらの課題を解決するもの
で、本発明の目的は、ジエチルエーテル等を含まない高
純度のモノアルキルまたはモノアリールアルシンを高収
率で、しかも安全に製造する方法を提供することにあ
る。
【課題を解決するための手段】
【0009】すなわち、本発明は、トリハロゲン化砒素
とグリニャール試薬とを反応させ、次いでこの反応生成
物を還元させる方法において、前記グリニャール試薬と
トリハロゲン化砒素との反応を反応生成物の沸点より低
沸点の有機溶剤の存在下に、また、前記還元を当該還元
生成物より高沸点の有機溶剤の存在下に行うことからな
るモノアルキルまたはモノアリールアルシンの製造方法
であり、特に好ましくは、前記還元剤としてナトリウム
水素化ビス(2-メトキシエトキシ)アルミニウムを用い
ることからなるものである。
【0010】本発明は、いずれの種類のアルキル基また
はアリール基を有するアルシンの製造にも適用すること
ができるが、MOCVD法により化合物半導体薄膜を形成す
る際の原料となるイソプロピル、tert-ブチル、フェニ
ル、シクロヘキシル等のモノアルキルまたはモノアリー
ルアルシンの製造に好適である。
【0011】本発明で用いるグリニャール試薬は、マグ
ネシウムを入れたエーテル系溶媒中にハロゲン化アルキ
ルあるいはアリールを滴下すれば得られる。この場合の
マグネシウムは反応効率を高くするためにチップ状にし
たものが望ましい。上記エーテル系溶媒としては、当該
グリニャール試薬とトリハロゲン化砒素との反応に用い
るものと同じものを用いることが好ましく、特には、グ
リニャール試薬の溶解性等の理由からジエチルエーテル
やテトラヒドロフランなどが好ましい。
【0012】トリハロゲン化砒素とグリニャール試薬と
の反応は、反応生成物であるモノアルキルまたはモノア
リールジハロゲノアルシンの沸点より低沸点の有機溶剤
を反応溶媒として用いるが、この有機溶剤としてはエー
テル系溶剤が好ましく、アルキル基やアリール基がイソ
プロピル、tert-ブチル、フェニル、シクロヘキシルの
場合、ジエチルエーテルやテトラヒドロフランなどを例
示できる。これは、反応に用いられる原料がいずれも生
成物より沸点が低く、蒸留により、未反応の原料を反応
溶媒とともに留出できるようにし、高純度の反応生成物
が得られるためである。
【0013】尚、トリハロゲン化砒素としては、三塩化
砒素、三臭化砒素、三ヨウ化砒素等のいずれでも用いる
ことができるが、特には、沸点、価格及び安定性の面か
ら三塩化砒素が好ましい。
【0014】モノアルキルまたはモノアリールジハロゲ
ノアルシンを還元する際の有機溶剤としては、還元生成
物であるモノアルキルまたはモノアリールアルシンより
高沸点の溶剤を用いるが、この有機溶剤としてはエーテ
ル系溶剤が好ましく、アルキル基やアリール基がイソプ
ロピル、tert-ブチル、フェニル、シクロヘキシルの場
合、例えば、ジn-ブチルエーテル、ジイソペンチルエー
テル等を用いることが、特に好ましい。これは、還元に
より得られるモノアルキルまたはモノアリールアルシン
の沸点が低いため、蒸留によりこの還元生成物のみを留
出させ、未還元のジハロゲノアルシンを反応溶媒ととも
に釜残として残し、高純度のモノアルキルまたはモノア
リールアルシンが得られるためである。
【0015】この還元における還元剤としては、水素化
アルミニウムリチウム、水素化ほう素ナトリウム或いは
ナトリウム水素化ビス(2-メトキシエトキシ)アルミニ
ウム等分子中に活性ヒドリドを有するものを用いること
ができる。しかし、ジエチルエーテルの混入がないこ
と、反応活性、安全性、取扱いの容易さ等の面から、ナ
トリウム水素化ビス(2-メトキシエトキシ)アルミニウ
ムを用いることが好ましい。このナトリウム水素化ビス
(2-メトキシエトキシ)アルミニウムは通常70%トル
エン溶液として市販されているため還元反応の前にトル
エンを加熱留去することが望ましい。
【0016】還元剤の添加量はモノアルキルまたはモノ
アリールジハロゲノアルシンの量に対し1.5倍当量以
上加えることが反応率の点から好ましい。
【0017】以上のようにして得られた還元反応生成物
であるモノアルキルまたはモノアリールアルシンは蒸留
により簡便に分離、精製することができる。
【0018】
【実施例】
(実施例1)反応はすべて不活性雰囲気下で行った。グリニャール試薬の合成 マグネシウムチップ137g(5.63mol)にエチルエー
テル600mlとtert-ブチルクロライド30mlを加え、
ここにtert-ブチルクロライド600mlとエーテル12
00mlの混合溶媒を滴下して反応させた。tert-ブチル
クロライドの全使用量は630ml(5.73mol)であっ
た。反応終了後、静置して沈殿物を沈降させた後、グラ
スフィルターでろ過し、淡黄色の液体を得た。
【0019】これを5mlサンプリングし、20mlの1M
塩酸水溶液で加水分解した後、1M水酸化ナトリウム水
溶液で滴定したところ濃度は1.9mol/l、収率は67
%であった。
【0020】tert-ブチルジクロロアルシンの合成 三塩化砒素202g(1.11mol)にジエチルエーテル6
00mlを加え、これに上記で調製したグリニャール試薬
のジエチルエーテル溶液580ml(1.13mol)を冷却下
で滴下した。滴下終了後、直ちに蒸留装置を取りつけ、
ジエチルエーテルを減圧留去した後、反応溶器を120
℃まで加熱し、5mmHgで減圧し、受器を冷却しながら留
分を捕集した。得られた無色透明液体を50cmの蒸留塔
を用い、30mmHgの減圧下精密蒸留したところ、白色固
体175g(0.86mol)を得た。1H-NMRにより、固体はt
ert-ブチルジクロロアルシンと同定された。収率は77
%であった。
【0021】モノtert-ブチルアルシンの合成 市販のナトリウム水素化ビス(2-メトキシエトキシ)ア
ルミニウムの70%トルエン溶液374g(1.30mol)
をフラスコに入れ、100℃、5mmHg、2時間でトルエ
ンを加熱減圧留去した。常温にもどした後、ジn-ブチル
エーテル700mlを加え、−10℃に冷却した。これ
に、ジn-ブチルエーテル225mlに溶解させたtert-ブ
チルジクロロアルシン175g(0.86mol)を滴下し
た。滴下終了後、70℃で1時間加熱撹拌した。常温に
もどした後、再び約−10℃に冷却し、3N塩酸水溶液
600mlを徐々に加えた。反応液は白濁し、さらに加え
ると完全に2層分離した。上層の有機相を分離し、水洗
した後蒸留し、無色透明液体87gを得た。
【0022】これを50cmの蒸留塔を用い精密蒸留した
ところ留分は65gあった。1H、13C-NMRにより、モノte
rt-ブチルアルシンと同定された。収率は56%であっ
た。ガスクロマトグラフィーにより定量したところジエ
チルエーテルおよびジn-ブチルエーテルは5ppm以下で
あった。
【0023】(比較例1)水素化リチウムアルミニウム
3.2g(0.084mol)にジエチルエーテル55mlを加え
懸濁液とした。一方、tert-ブチルジクロロアルシン2
0g(0.10mol)をジエチルエーテル30mlに溶かし、
−10℃に冷やした水素化リチウムアルミニウムの懸濁
液中に滴下した。滴下後、70℃で1時間還流した。常
温にもどした後、−10℃で冷却し、3N塩酸水溶液2
00mlを加えた。二層分離し、上層の有機相を取りだし
水洗したのち、蒸留し、無色透明の液体6.6gを得た。
さらに精密蒸留したところ留分は3.4gあった。収率は
25%であった。ガスクロマトグラフィーによりジエチ
ルエーテルが1%混入していた。
【0024】(比較例2)水素化リチウムアルミニウム
4.4g(0.12mol)にジn-ブチルエーテル68mlを加え
懸濁液とした。一方、tert-ブチルジクロロアルシン2
3g(0.11mol)を30mlのジn-ブチルエーテルに溶か
し、−10℃に冷やした水素化リチウムアルミニウムの
懸濁液中に滴下した。滴下後、70℃で1時間還流し
た。常温にもどした後、−10℃に冷却し、3N塩酸水
溶液150mlを加えた。二層分離し、上層の有機相を水
洗したのち蒸留し、無色透明液体7.3gを得た。さらに
精密蒸留し留分5.8gを得た。収率は40%であった。
ガスクロマトグラフィーによりジエチルエーテルが20
0ppm混入していた。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、ジエチルエーテル等を
含まない高純度のモノアルキルまたはモノアリールアル
シンを高収率で、しかも安全に製造することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トリハロゲン化砒素とグリニャール試薬
    とを反応させてモノアルキルまたはモノアリールジハロ
    ゲノアルシンとし、次いで、これを還元してモノアルキ
    ルまたはモノアリールアルシンを製造する方法におい
    て、前記トリハロゲン化砒素とグリニャール試薬との反
    応を反応生成物のモノアルキルまたはモノアリールジハ
    ロゲノアルシンの沸点より低沸点の有機溶剤の存在下
    で、また前記還元を当該還元反応生成物のモノアルキル
    またはモノアリールアルシンより高沸点の有機溶剤の存
    在下に行うことを特徴とする高純度モノアルキルまたは
    モノアリールアルシン化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】 還元反応において、還元剤としてナトリ
    ウム水素化ビス(2-メトキシエトキシ)アルミニウムを
    用いることを特徴とする請求項1に記載の高純度モノア
    ルキルまたはモノアリールアルシン化合物の製造方法。
JP13964592A 1992-05-06 1992-05-06 高純度モノアルキルまたはモノアリ−ルアルシン化合物の製造方法 Pending JPH05310764A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0839817A3 (en) * 1996-10-31 1998-11-18 Furukawa Co., Ltd. Method for purifying mono-alkyl-arsines or mono-alkyl-phosphines
CN115340576A (zh) * 2022-08-16 2022-11-15 安徽亚格盛电子新材料有限公司 一种高纯叔丁基砷的制备方法

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EP0839817A3 (en) * 1996-10-31 1998-11-18 Furukawa Co., Ltd. Method for purifying mono-alkyl-arsines or mono-alkyl-phosphines
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