CN111065602A - 制备五氯二硅烷的方法和包含其的纯化反应产物 - Google Patents

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Abstract

公开了一种制备五氯二硅烷的方法。所述方法包括用金属氢化物化合物部分还原六氯二硅烷，以得到包含五氯二硅烷的反应产物。所述方法进一步包括纯化所述反应产物，以得到包含所述五氯二硅烷的纯化反应产物。还公开了包含根据所述方法形成的五氯二硅烷的纯化反应产物。

Description

制备五氯二硅烷的方法和包含其的纯化反应产物
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年7月31日提交的美国临时申请号62/538,858的优先权和所有优点，将所述临时申请的内容通过援引并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及一种制备五氯二硅烷的方法，并且更具体地涉及一种以优异的产率和转化率制备包含五氯二硅烷的纯化反应产物的方法，并且涉及由此形成的纯化反应产物。
背景技术
硅烷化合物在本领域中已知并且用于各种最终应用。例如，硅烷化合物可以用于制备有机聚硅氧烷，例如有机硅聚合物或树脂。可替代地，硅烷化合物广泛用于电子工业中。例如，硅烷化合物用于通过沉积(例如化学气相沉积、原子层沉积等)形成薄膜。根据所使用的硅烷化合物的选择，所述薄膜可以包含晶体硅或二氧化硅(SiO2)。典型地，此类硅烷化合物包含硅键合的氢原子(硅氢化物)和/或硅键合的卤素原子。
硅烷化合物的一个这样的实例为五氯二硅烷。然而，五氯二硅烷很难合成，并且以其他方式获得很昂贵。例如，用于合成五氯二硅烷的一种技术涉及在氢气(H2)的存在下将单硅烷(例如SiCl4)低聚。另一种技术涉及在高阶硅烷化合物(例如三阶或更高阶硅烷化合物)中切割硅-硅键。然而，此类技术需要大量的能量和/或昂贵的起始试剂。
发明内容
本发明提供了一种制备五氯二硅烷的方法。所述方法包括用金属氢化物化合物部分还原六氯二硅烷，以得到包含五氯二硅烷的反应产物。所述方法进一步包括纯化所述反应产物，以得到包含所述五氯二硅烷的纯化反应产物。
还提供了包含根据所述方法形成的五氯二硅烷的纯化反应产物。
具体实施方式
公开了一种制备五氯二硅烷的方法。五氯二硅烷在纯化反应产物中制备，并且可以用于各种最终应用。例如，在例如通过共水解和共缩合制备有机聚硅氧烷时，五氯二硅烷可以用作起始组分。可替代地或此外，五氯二硅烷可以用于沉积，例如硅(包括多晶硅或单晶硅)或二氧化硅膜。
所述方法包括用金属氢化物化合物部分还原六氯二硅烷，以得到包含五氯二硅烷的反应产物。用金属氢化物化合物部分还原六氯二硅烷通常包括将六氯二硅烷与金属氢化物化合物组合。将六氯二硅烷与金属氢化物化合物组合还可以称为将六氯二硅烷与金属氢化物化合物接触。换句话讲，除了将六氯二硅烷与金属氢化物化合物组合之外，不存在采取主动步骤进行部分还原的需要。
“部分还原”意指与将六氯二硅烷完全还原为二硅烷相比，六氯二硅烷被金属氢化物化合物部分还原以得到五氯二硅烷。更具体地，部分还原是指六个硅键合的氯原子中的仅一个被硅键合的氢原子置换或以其他方式取代，从而一次还原母体二硅烷(即，六氯二硅烷)以得到五氯二硅烷。本发明方法中的部分还原限于六个硅键合的氯原子中的仅一个，以得到五氯二硅烷。通过本发明方法，六个硅键合的氯原子中的任一个都可以用硅键合的氢置换；例如，五氯二硅烷可以由HCl2Si*SiCl3和/或Cl3Si*SiCl2H表示。如以下所述，六氯二硅烷的部分还原可能产生反应产物中除五氯二硅烷以外的副产物。例如，反应产物还可以包括四氯二硅烷、三氯二硅烷等。还如以下所述，在本发明方法中对反应产物进行纯化，以最小化和/或消除反应产物中的此类副产物，从而得到包含五氯二硅烷的纯化反应产物。
本发明具有技术和非技术优势。相对于常规工艺，通过这些工艺解决的问题中的一个是提供制备五氯二硅烷的改进的工艺。例如，与常规工艺相比，本发明方法典型地制备纯度更高、产率更高、选择性更大或其任两种或更多种的组合的五氯二硅烷。此外，特别是与常规工艺相比，本发明方法可以较低成本大规模生产五氯二硅烷。
如本领域所理解的，六氯二硅烷具有式Cl3SiSiCl3。六氯二硅烷可以合成、制备或以其他方式获得。例如，六氯二硅烷可以通过硅化钙(CaSi2)的氯化合成。六氯二硅烷也可以购自许多供应商。
金属氢化物化合物可以包括能够部分还原六氯二硅烷以得到五氯二硅烷的任何金属氢化物化合物。适用于本发明目的的金属氢化物化合物包括但不限于钠、镁、钾、锂、硼、钙、钛、锆和铝的氢化物、包含这些相同金属中的至少一种的金属氢化物化合物及其任何组合。金属氢化物化合物可以是简单的(二元)金属氢化物化合物或复杂的金属氢化物化合物。金属氢化物化合物还可以包含除金属和氢以外的元素、原子或取代基。例如，金属氢化物化合物可以包含取代或未取代的烃基基团、杂元素等。
在某些实施例中，金属氢化物化合物选自二异丁基氢化铝(DIBAH)、二甲基氢化铝、二乙基氢化铝、二(正丙基)氢化铝、二异丙基氢化铝、二(正丁基)氢化铝、二(仲丁基)氢化铝、二(叔丁基)氢化铝、二(正戊基)氢化铝、二(异戊基)氢化铝、二(仲戊基)氢化铝、二(3-戊基)氢化铝、二(叔戊基)氢化铝、二(新戊基)氢化铝、二已基氢化铝的异构体、二庚基氢化铝的异构体、二辛基氢化铝的异构体、二壬基氢化铝的异构体、二癸基氢化铝的异构体、烷基铝二氢化物、双(2-甲氧基乙氧基)铝氢化钠(例如红铝(Vitride)、Red-Al等)、氢化铝、氢化锂、氢化钠、硼氢化钠、氢化铝锂(包括，例如，LiAl(OtBu)3H或LiAl(iBu)2(OtBu)H，其中tBu为叔丁基并且iBu为异丁基)、氢化铝钠、硼氢化锂、氢化镁、硼氢化镁、氢化钙、氢化钛、氢化锆、四甲基硼氢化铵、硼氢化钾等。不同金属氢化物化合物的组合或金属氢化物化合物与三烷基铝化合物的组合可以协同使用。任何烷基基团可以独立地选自例如甲基、乙基和异构丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和/或癸基。
在具体的实施例中，金属氢化物化合物包括二异丁基氢化铝(DIBAH)、可替代地基本上由其组成、可替代地由其组成。
在某些实施例中，金属氢化物化合物置于载体媒介物中，诸如溶剂或分散剂。如果存在，载体媒介物可以包含有机溶剂。有机溶剂可以是芳香烃，诸如苯、甲苯或二甲苯；脂肪烃，诸如庚烷、已烷或辛烷；乙二醇醚，诸如丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇正丁基醚、丙二醇正丙基醚或乙二醇正丁基醚，卤代烃，诸如二氯甲烷(dichloromethane)、1，1，1-三氯乙烷或二氯甲烷(methylene chloride)；氯仿；二甲基亚砜；二甲基甲酰胺，乙腈；四氢呋喃；白油；溶剂油；石脑油；n-甲基吡咯烷酮；或其组合。
当置于载体媒介物中时，金属氢化物化合物典型地以基于金属氢化物化合物与载体媒介物的组合重量提供1至99、可替代地10至80、可替代地40至60重量百分比的量存在于载体媒介物中。
制备金属氢化物化合物的方法在本领域中众所周知，并且这些化合物中的许多可以购自各种供应商。
所使用的金属氢化物化合物的相对量可以根据所选择的特定金属氢化物化合物、所采用的还原参数等而变化。金属氢化物化合物与用于部分还原的六氯二硅烷的摩尔比影响五氯二硅烷的转化率和/或转化量和/或选择性(即，与副产物相比)。因此，金属氢化物化合物和六氯二硅烷的相对量及其摩尔比可以变化。典型地，选择这些相对量和摩尔比以最大化六氯二硅烷部分还原为五氯二硅烷的转化率和/或选择性。例如，使用金属氢化物化合物对六氯二硅烷的显著摩尔过量可能导致六氯二硅烷过度还原为除五氯二硅烷以外的副产物(例如四氯二硅烷、三氯二硅烷、二氯二硅烷等)，形成其他副产物，和/或六氯二硅烷、五氯二硅烷分解等。
在某些实施例中，六氯二硅烷与金属氢化物化合物的摩尔比为1∶0.01至1∶3、可替代地1∶0.05至1∶1.25、可替代地1∶0.1至1∶1.2、可替代地1∶0.2至1∶1.1、可替代地1∶0.3至1∶1、可替代地1∶0.4至1∶0.9、可替代地1∶0.5至1∶0.8。
典型地，在容器或反应器中对六氯二硅烷进行部分还原以制备包含五氯二硅烷的反应产物。六氯二硅烷和金属氢化物化合物可以一起或单独地进料到容器中，或者可以任何添加顺序置于容器中。如以下所述，当在高温下进行部分还原时，容器或反应器可以任何合适的方式，例如通过夹套加热。
六氯二硅烷和金属氢化物化合物可以随时间或一次顺序地进料到容器中。
在部分还原六氯二硅烷期间，可以修改参数以制备包含五氯二硅烷的反应产物。例如，在部分还原六氯二硅烷期间，可以独立地选择或修改温度、压力或其他参数以制备包含五氯二硅烷的反应产物。这些参数中的任一个可以独立地为环境参数(例如室温和/或大气压)和/或非环境参数(例如降低或升高的温度和/或降低或升高的压力)。任何参数也可以是动态的、实时修改的，即在本发明方法期间，或者可以是静态的。
在某些实施例中，在高温下对六氯二硅烷进行部分还原以制备包含五氯二硅烷的反应产物。
高温典型地为大于环境温度(例如22℃-25℃)至150℃、可替代地30℃至140℃、可替代地40℃至130℃、可替代地50℃至120℃、可替代地60℃至110℃、可替代地70℃至100℃、可替代地75℃至95℃、可替代地80℃至90℃。
六氯二硅烷和/或金属氢化物化合物可以独立地加热并组合、组合并加热(在此类组合之前、期间和/或之后)等。在某些实施例中，将六氯二硅烷加热至高温，并且将金属氢化物化合物与六氯二硅烷在高温下组合。六氯二硅烷和金属氢化物化合物可以同时、递增地组合等。随着时间的推移，金属氢化物化合物可以递增地与六氯二硅烷化合物组合。
六氯二硅烷和金属氢化物化合物可以独立地在无水条件(即，缺水)下、在惰性气氛下或典型地在无水惰性气氛下储存。惰性气氛典型地为包含分子氮、氦、氩或其任两种或更多种的混合物的气体。类似地，可以在无水条件和/或惰性气氛下对六氯二硅烷进行部分还原以制备包含五氯二硅烷的反应产物。
所述方法可以进一步包括搅拌六氯二硅烷和金属氢化物化合物。搅拌可以增强六氯二硅烷和金属氢化物化合物在组合时的混合和接触，包括在其反应混合物中。此类接触独立地可以使用其他条件，有(例如同时或顺序)或没有(即独立于，可替代地替代)搅拌。可以调整其他条件以增强六氯二硅烷的接触，并从而增强六氯二硅烷的反应(即，部分还原)，以便在特定接触步骤中形成五氯二硅烷。其他条件可以是提高反应产率或最小化与五氯二硅烷一起包含在反应产物中的特定反应副产物的量的结果有效的条件。
在对六氯二硅烷进行部分还原以制备包含五氯二硅烷的反应产物期间的时间随规模、反应参数和条件、金属氢化物化合物的选择等而变化。在某些实施例中，在对六氯二硅烷进行部分还原以制备包含五氯二硅烷的反应产物期间的时间为，在六氯二硅烷和金属氢化物化合物组合之后，大于0至24小时、可替代地大于0至12小时、可替代地大于0至6小时、可替代地大于0至2小时。
在某些实施例中，在不存在任何载体媒介物或溶剂的情况下，对六氯二硅烷进行部分还原以制备包含五氯二硅烷的反应产物。例如，载体媒介物或溶剂可以不与六氯二硅烷和/或金属氢化物化合物离散地组合。在这些或其他实施例中，六氯二硅烷或金属氢化物化合物不置于任何载体媒介物或溶剂中，使得在归因于六氯二硅烷和/或金属氢化物化合物的部分还原期间不存在载体媒介物或溶剂。
可替代地，可以在载体媒介物或溶剂的存在下进行部分还原。关于金属氢化物化合物的可能的载体媒介物，上文介绍了其具体实例。
如上文所介绍的，反应产物可以包括来自部分还原六氯二硅烷的各种副产物。这些可以包括六氯二硅烷的其他还原形式，例如四氯二硅烷、三氯二硅烷、二氯二硅烷等，残余和/或未反应量的六氯二硅烷和/或金属氢化物化合物，或其降解产物。反应产物典型地还包括在六氯二硅烷部分还原时由金属氢化物化合物形成的金属氯化物。反应产物中存在的金属氯化物通常随所用金属氢化物化合物而变化。例如，当金属氢化物化合物包括二异丁基氢化铝时，金属氯化物化合物可以包括二异丁基氯化铝。如果在任何载体媒介物或溶剂中对六氯二硅烷进行部分还原，则反应产物典型地还包括此类载体媒介物或溶剂。然而，因为所述方法典型地以纯态进行，即，在溶剂不存在的情况下进行，典型地不是这种情况。金属氯化物典型地为反应产物中的液体。
所述方法进一步包括纯化所述反应产物，以得到包含所述五氯二硅烷的纯化反应产物。可以使用任何合适的纯化技术。合适技术的实例包括蒸馏、蒸发、提取、冷冻干燥、气相色谱、离子交换色谱、反相液相色谱、汽提和/或挥发。
在某些实施例中，纯化所述反应产物包括蒸馏所述反应产物以得到纯化反应产物。在具体的实施例中，蒸馏所述反应产物制备包含五氯二硅烷的粗反应产物，并且所述方法进一步包括纯化粗反应产物以得到纯化反应产物。
例如，反应产物可以在形成后进行蒸馏，使得冷凝并收集粗反应产物。粗反应产物具有的五氯二硅烷含量高于反应产物。在某些实施例中，粗反应产物包含以下量的五氯二硅烷：基于粗反应产物的总重量，5至70、可替代地6至47、可替代地7至44、可替代地8至41、可替代地9至38、可替代地10至35、可替代地11至32、可替代地12至29、可替代地13至26、可替代地14至23、可替代地15至20重量百分比。粗反应产物中五氯二硅烷的浓度可以与在此列出的范围不同。粗反应产物中五氯二硅烷的浓度可以通过已知方法例如气相色谱法，任选地通过气相色谱法-热导率检测器测定。
蒸馏所述反应产物以制备包含五氯二硅烷的粗反应产物典型地在(i)高温下；(ii)减压下；或(iii)高温和减压两者下进行。升高或降低意指与室温和大气压相比。如本领域所理解的，蒸馏中使用的塔盘的数量可以优化，并且可以影响五氯二硅烷的浓度或产率。例如，蒸馏中使用更大数量的塔盘可以增加粗反应产物中五氯二硅烷的浓度或产率。
高温典型地为大于环境温度至150℃、可替代地30℃至140℃、可替代地40℃至130℃、可替代地50℃至120℃、可替代地60℃至110℃、可替代地70℃至100℃、可替代地75℃至95℃、可替代地80℃至90℃。减压典型地作为真空操作，虽然可以使用在真空与大气压之间的任何减压。例如，减压可以为大于0至200托、可替代地大于0至100托、可替代地大于0至90托、可替代地大于0至80托、可替代地大于0至70托、可替代地大于0至60托、可替代地大于0至50托、可替代地大于0至40托、可替代地大于0至30托、可替代地大于0至20托、可替代地5至15托。高温也可以与以上所列范围不同，例如，在反应产物包含任何载体媒介物或溶剂的情况下。
粗反应产物可以在任何合适的温度下冷凝并收集。在某些实施例中，粗反应产物在0℃至25℃、可替代地0℃至20℃、可替代地0℃至15℃、可替代地0℃至10℃、可替代地4℃至6℃的温度下冷凝。
当所述方法进一步包括纯化粗反应产物以得到纯化反应产物时，所述粗反应产物可以通过任何合适的技术来纯化。所述纯化技术可以与用于从反应产物制备粗反应产物的纯化技术相同或不同。在某些实施例中，纯化粗反应产物以得到纯化反应产物包括蒸馏粗反应产物。在具体的实施例中，纯化粗反应产物包括分级蒸馏粗反应产物。无论使用蒸馏还是分级蒸馏，下文与纯化粗反应产物的参数相关的描述均适用。
与蒸馏所述反应产物一样，蒸馏粗反应产物典型地在(i)高温下；(ii)减压下；或(iii)高温和减压两者下进行。升高或降低意指与室温和大气压相比。如上文所介绍的并且如本领域所理解的，蒸馏中使用的塔盘的数量可以优化，并且可以影响五氯二硅烷的浓度或产率。例如，蒸馏中使用更大数量的塔盘可以增加五氯二硅烷的浓度或产率。
高温典型地为大于环境温度至150℃、可替代地30℃至140℃、可替代地40℃至130℃、可替代地50℃至120℃、可替代地60℃至110℃、可替代地70℃至100℃、可替代地75℃至95℃、可替代地80℃至90℃。减压典型地作为真空操作，虽然可以使用在真空与大气压之间的任何减压。例如，减压可以为大于0至200托、可替代地大于0至100托、可替代地大于0至90托、可替代地大于0至80托、可替代地大于0至70托、可替代地大于0至60托、可替代地大于0至50托、可替代地大于0至40托、可替代地大于0至30托、可替代地大于0至20托、可替代地5至15托。
在某些实施例中，蒸馏粗反应产物比蒸馏反应产物使用更多塔盘或板。然而，如本领域所理解的，可以修改塔盘或板的数量，并且还可以优化或修改进料位置。
典型地，蒸馏粗反应产物包括多个纯化步骤。例如，蒸馏和/或分级蒸馏可以重复任意次数以进一步浓缩纯化反应产物中的五氯二硅烷。纯化反应产物是指反应产物经受任何数量的纯化步骤而产生的组合物的最终形式。
例如，蒸馏粗反应产物可以制备第一浓缩反应产物。然后，蒸馏第一浓缩反应产物可以制备第二浓缩反应产物。然后，蒸馏第二浓缩反应产物可以制备第三浓缩反应产物。由于与其中的其他组分(例如副产物、起始材料等)相比，特定的浓缩反应产物中五氯二硅烷的相对浓度，反应产物的每次迭代与前一迭代不同(即，第三浓缩反应产物与第二浓缩反应产物不同，并且第二浓缩反应产物与第一浓缩反应产物不同)。具体地，五氯二硅烷的相对浓度(即，纯度)通过每个迭代纯化步骤增加。可以独立地选择每个迭代纯化步骤。
因此，为了增加纯化反应产物中五氯二硅烷的浓度，纯化粗反应产物典型地制备第一浓缩反应产物，然后进一步纯化所述第一浓缩反应产物。在某些实施例中，第一浓缩反应产物包含以下量的五氯二硅烷：基于第一浓缩反应产物的总重量，20至83、可替代地22至80、可替代地24至77、可替代地26至74、可替代地28至71、可替代地30至68、可替代地32至65、可替代地34至62、可替代地36至59、可替代地38至56、可替代地40至53、可替代地42至50重量百分比。第一浓缩反应产物中五氯二硅烷的浓度可以与在此列出的范围不同。例如，蒸馏粗反应产物可以涉及可能在工作中使用以在单个纯化步骤中提供进一步纯化的额外塔盘或板。
第一浓缩反应产物中五氯二硅烷的浓度可以通过已知方法例如气相色谱法，任选地通过气相色谱法-热导率检测器测定。
虽然可以独立地选择每个迭代纯化步骤，但是在某些实施例中，每个迭代纯化步骤包括蒸馏。即使在本实施例中，与蒸馏相关的参数(例如，高温和/或减压)也可以通过每个迭代蒸馏步骤独立地选择。然而，典型地，每个迭代蒸馏步骤使用以上相对于高温和减压确定的参数。
在某些实施例中，所述方法包括在制备包含五氯二硅烷的粗反应产物之后的至少1个、可替代地至少2个、可替代地3个迭代蒸馏步骤，以得到包含五氯二硅烷的纯化反应产物。然而，所述方法不局限此，可以使用任何数量的迭代蒸馏步骤或迭代纯化步骤。迭代蒸馏步骤或迭代纯化步骤的数量典型地取决于纯化反应产物中五氯二硅烷的所需浓度。
任何数量的单独反应产物、粗反应产物或浓缩反应产物可以合并以形成一批。在某些实施例中，将多个独立制备的粗反应产物合并以形成一批粗反应产物。然后根据本方法纯化所述批次的粗反应产物，以得到五氯二硅烷。
在某些实施例中，纯化反应产物包含以下量的五氯二硅烷：基于纯化反应产物的总重量，至少50、可替代地至少55、可替代地至少60、可替代地至少65、可替代地至少70、可替代地至少75、可替代地至少80、可替代地至少81、可替代地至少82、可替代地至少83、可替代地至少84、可替代地至少85、可替代地至少86、可替代地至少87、可替代地至少88、可替代地至少89、可替代地至少90、可替代地至少91、可替代地至少92、可替代地至少93、可替代地至少94、可替代地至少95、可替代地至少96、可替代地至少97、可替代地至少97.5、可替代地至少98重量百分比。根据迭代纯化步骤的数量，纯化反应产物中五氯二硅烷的浓度可以为100、可替代地99.9999999、可替代地99.999999、可替代地99.99999、另可替代地99.9999、可替代地99.999、可替代地99.99、可替代地99.9、可替代地99.0wt.％。
除了可能存在于反应产物、粗反应产物和/或纯化反应产物中的副产物外，各种微量金属也可能存在于这些反应产物(包括纯化反应产物)中的任一者中。此类微量金属可以归因于所使用的金属氢化物化合物或其他来源，例如来自制备六氯二硅烷(例如，如果通过直接工艺制备)的微量金属。通过举例的方式，在某些实施例中，纯化反应产物包含小于50份/十亿(ppb)的量的铝。
应当理解，所附权利要求不限于表达和具体描述中所描述的特定化合物、组合物或方法，其可以在所附权利要求范围内的特定实施例之间变化。关于本文依赖于描述各种实施例的特定特征或方面的任何马库什群组，可以从独立于所有其他马库什成员的对应马库什群组的每个成员获得不同、特殊和/或意外的结果。马库什群组的每个成员可以单独地和或组合地依赖，并且为所附权利要求范围内的具体实施例提供足够的支持。
此外，在描述本发明的各种实施例时所依赖的任何范围和子范围独立且共同地落在所附权利要求的范围内，并且被理解为描述和设想包括其中的全部和/或部分值的所有范围，即使此类值在此未明确地写入。本领域技术人员容易认识到，所列举的范围和子范围充分地描述并实现本发明的各种实施例，并且此类范围和子范围可以进一步划分为相关的一半、三分之一、四分之一、五分之一等等。仅作为一个实例，范围“0.1至0.9”可以进一步划分为下三分之一，即0.1至0.3，中间三分之一，即0.4至0.6，和上三分之一，即0.7至0.9，其单独和共同地在所附权利要求的范围内，并且可以单独和/或共同地依赖并且为所附权利要求范围内的具体实施例提供足够的支持。此外，关于定义或修改范围的语言，诸如“至少”、“大于”、“小于”、“不大于”等等，应当理解，此类语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个实例，“至少10”的范围固有地包括至少10至35的子范围、至少10至25的子范围、25至35的子范围等等，并且每个子范围可以单独和/或共同地依赖并且为所附权利要求范围内的具体实施例提供足够的支持。最后，公开范围内的单个数字可以依赖并且为所附权利要求范围内的具体实施例提供足够的支持。例如，范围“1至9”包括各种单个整数，诸如3，以及包括小数点(或分数)的单个数字，诸如4.1，其可以依赖并且为所附权利要求范围内的具体实施例提供足够的支持。
以下实例旨在说明本发明，并且不视为以任何方式限制本发明的范围。
实例
实例1：五氯二硅烷的制备
六氯二硅烷的部分还原：将六氯二硅烷(3.48kg；12.9mol)加载到12L的夹套反应器中，并且然后加热至80℃的温度并保持在所述温度下。然后，将反应器的内容物保持在80℃-90℃的温度下并搅拌，同时在2小时的时期内添加金属氢化物化合物(DIBAH；1.48kg；10.4mol)以得到反应混合物。将反应混合物在反应器中搅拌30分钟，并且然后在真空下通过5个塔盘的塔蒸馏，以得到包含五氯二硅烷(PCDS)(约3.2kg；通过GC-TCD积分的16％PCDS)的反应产物，其然后通过冷却的冷凝器(5℃)冷凝并收集在3L接收烧瓶中。然后，在真空(低至10托)下，在80℃罐温下，通过20个塔盘的塔对反应产物进行分级蒸馏，以得到包含五氯二硅烷(PCDS)(494g；通过GC-TCD积分的46％PCDS)的粗反应产物。
包含五氯二硅烷的粗反应产物的纯化：将六氯二硅烷的部分还原和随后的蒸馏重复18次，并且然后将所得粗反应产物合并在一起，以得到包含五氯二硅烷的合并的粗反应产物(13.6kg)。然后，在真空(低至10托)下，在80℃罐温下，对合并的粗反应产物进行分级蒸馏三次，以得到包含五氯二硅烷(PCDS)(2.8kg；通过GC-TCD的98+％)的纯化反应产物。然后，通过10ppb检测限下的ICP-MS分析纯化反应产物的23种金属，以得到总微量金属含量为89ppb，包括10ppb的Al。
本发明以说明性的方式进行了描述，并且应当理解，所使用的术语旨在描述词的性质而不是限制词的性质。显然，根据以上传授内容，本发明的许多修改和变化是可能的。本发明可以与如具体描述不同的其他方式实践。

Claims (14)

1.一种制备五氯二硅烷的方法，所述方法包括：
用金属氢化物化合物部分还原六氯二硅烷，以得到包含五氯二硅烷的反应产物；并且
纯化所述反应产物，以得到包含所述五氯二硅烷的纯化反应产物。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属氢化物化合物包括二异丁基氢化铝(DIBAH)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述纯化反应产物包含基于所述纯化反应产物的总重量至少95wt.％的量的五氯二硅烷。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述纯化反应产物包含基于所述纯化反应产物的总重量至少98wt.％的量的五氯二硅烷。
5.如任一前述权利要求所述的方法，其中，纯化所述反应产物包括蒸馏所述反应产物以得到所述纯化反应产物。
6.如权利要求5所述的方法，其中，蒸馏所述反应产物制备包含所述五氯二硅烷的粗反应产物，并且其中所述方法进一步包括纯化所述粗反应产物以得到所述纯化反应产物。
7.如权利要求6所述的方法，其中，纯化所述粗反应产物包括分级蒸馏所述粗反应产物以得到所述纯化反应产物。
8.如权利要求5-7中任一项所述的方法，其中，蒸馏所述反应产物是在减压和高温下进行的。
9.如权利要求8所述的方法，其中：(i)所述减压为大于0至50托；(ii)所述高温为70℃至90℃；或者(iii)(i)和(ii)两者。
10.如任一前述权利要求所述的方法，其中：(i)使用摩尔比为1∶0.01至1∶3的所述六氯二硅烷和金属氢化物化合物；(ii)所述方法是在不存在任何溶剂的情况下进行的；(iii)部分还原所述六氯二硅烷是在高温下进行的；(iv)纯化所述反应产物包括多个纯化步骤；或者(v)(i)至(iv)的任何组合。
11.一种纯化反应产物，其包含根据如权利要求1-10中任一项所述的方法形成的五氯二硅烷。
12.如权利要求11所述的纯化反应产物，其包含基于所述纯化反应产物的总重量至少95wt.％的量的五氯二硅烷。
13.如权利要求11所述的纯化反应产物，其包含基于所述纯化反应产物的总重量至少98wt.％的量的五氯二硅烷。
14.如权利要求11-13中任一项所述的纯化反应产物，其包含小于50ppb的量的铝。
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