CN116693576A - 一种制备三乙基锑的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三乙基锑加工技术领域，尤其涉及一种制备三乙基锑的方法，包括以下步骤：在惰性气体的保护下向反应瓶中加入原料三氯化锑和乙醚溶剂，搭常压回流装置，开启搅拌；将乙基锂的乙醚溶液滴加到反应瓶中，滴加完毕后，保持70~80℃搅拌反应3~6h；搅拌回流结束后先常压蒸馏将溶剂乙醚蒸出，得到三乙基锑初产品；改搭减压蒸馏装置，通过减压蒸馏得到三乙基锑粗品；所得三乙基锑粗品经过两次减压精馏，得到高纯三乙基锑，经核磁、ICP检测纯度达到6N。用乙基锂和三氯化锑在惰性气体保护下反应生成三乙基锑，该制备方法安全高效，操作简单，原料易得，无副产物，产率高且得到的产品纯度较高。
Description
技术领域
本发明涉及三乙基锑加工技术领域，尤其涉及一种制备三乙基锑的方法。
背景技术
高纯电子产品是采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术进行外延生长时的支撑材料。可用来生产超高亮度LED发光二极管、HEMT高电子迁移率晶体管器件、半导体激光器、红外探测器、太阳能电池等，是发展光电产业的关键材料，其纯度对最终的光电器件有着至关重要的影响，尤其对于技术含量高的大功率、超高亮度LED芯片的功能更是起着决定性的作用。
高纯三乙基锑为AlSb、GaSb、InSb等半导体材料提供锑源，是金属有机化学气相沉积技术（MOCVD），化学束外延（CBE）过程中生长光电材料最重要的源之一，其在半导体材料和LED产业中有不可替代的作用。这些半导体材料沉积层性能与三乙基锑的纯度有很大关系，即极少量的杂质都会影响其性能，因此开发出一种简单、高效制备高纯三乙基锑(6N，99.9999%)的方法极为重要。
目前国内主要利用格氏试剂和三氯化锑反应制备三乙基锑，如申请号为CN201610732503.7的中国发明专利公开的高纯三乙基锑的制备方法，采用格氏试剂法合成三乙基锑，但该制备方法产率不高，实施例中最高粗品产率仅61%，且纯度只能控制在5N以上。申请号为CN202210679743.0的中国发明专利公开的高纯度三乙基锑及其制备方法，可以很好的除去制备三乙基锑中引入的有机杂质，并且通过ICP-OES的全元素检测，所有的无机杂质含量＜1ppm，但产率还是不够高，实施例中最高粗品产率78%，满足不了日益增长的锑源的市场需求。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种简单、高效制备三乙基锑的方法，操作简单、原料易得、无副产物、产率高且得到的产品纯度较高(6N)。
基于上述目的，本发明提供了一种制备三乙基锑的方法，包括以下步骤：
S1、在惰性气体的保护下向反应瓶中加入原料三氯化锑和乙醚溶剂，搭常压回流装置，开启搅拌；
S2、将乙基锂的乙醚溶液滴加到反应瓶中，滴加完毕后，保持70~80℃搅拌反应3~6h；
S3、搅拌回流结束后先常压蒸馏将溶剂乙醚蒸出，得到三乙基锑初产品；
S4、改搭减压蒸馏装置，通过减压蒸馏得到三乙基锑粗品；
S5、所得三乙基锑粗品经过两次减压精馏，得到高纯三乙基锑，经核磁、ICP检测纯度达到6N；
所述步骤均在惰性气体的环境下进行。
可选的，所述三氯化锑需经过干燥，所述干燥为加热40~45℃绝压真空干燥，冷却称重直至恒重。
可选的，所述常压回流装置包括冷凝管，冷凝管通冷油制冷，冷油温度设置为-5±1℃。
可选的，所述三氯化锑和乙基锂的物质的量比为1:3.15~4.5，其中优选1:3.6。
可选的，所述滴加需根据反应瓶内的反应剧烈程度调节滴加速度。
可选的，所述搅拌反应3~6h是温度升到70~80℃开始计时搅拌反应3~6h，其中优选5h。
可选的，所述减压蒸馏，控制压力为100Torr，接收94~95℃的馏分。
可选的，所述两次减压精馏均按照三乙基锑含量的5~10%比例去除前后馏分，最后得到的中馏分即为高纯三乙基锑。
本发明提供了一种制备三乙基锑的方法，核心在于在惰性气体保护下利用乙基锂和三氯化锑反应生成三乙基锑，具体反应方程式如下：
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明提供了一种制备三乙基锑的方法，在惰性气体保护下利用乙基锂和三氯化锑反应生成三乙基锑，操作简单，原料易得。
2、本发明提供了一种制备三乙基锑的方法，较常规格氏试剂法来说，产率获得大幅提升，且得到的产品纯度较高(6N)。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据这些附图获得的其他附图也都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例一种制备三乙基锑的方法的工艺步骤；
图2为本发明实施例高纯三乙基锑的核磁氢谱图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，结合以下具体实施例，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1所示，本发明具体实施例提供一种制备三乙基锑的方法，包括：
S1、在惰性气体的保护下向反应瓶中加入原料三氯化锑和乙醚溶剂，搭常压回流装置，开启搅拌；
S2、将乙基锂的乙醚溶液滴加到反应瓶中，滴加完毕后，保持70~80℃搅拌反应3~6h；
S3、搅拌回流结束后先常压蒸馏将溶剂乙醚蒸出，得到三乙基锑初产品；
S4、改搭减压蒸馏装置，通过减压蒸馏得到三乙基锑粗品；
S5、所得三乙基锑粗品经过两次减压精馏，得到高纯三乙基锑，经核磁、ICP检测纯度达到6N；
所述步骤均在惰性气体的环境下进行。
在一些可选的具体实施例中，所述三氯化锑需经过干燥，所述干燥为加热40~45℃绝压真空干燥，冷却称重直至恒重。
在一些可选的具体实施例中，所述常压回流装置包括冷凝管，冷凝管通冷油制冷，冷油温度设置为-5±1℃。
在一些可选的具体实施例中，所述三氯化锑和乙基锂的物质的量比为1:3.15~4.5，其中优选1:3.6。
在一些可选的具体实施例中，所述滴加需根据反应瓶内的反应剧烈程度调节滴加速度。
在一些可选的具体实施例中，所述搅拌反应3~6h是温度升到70~80℃开始计时搅拌反应3~6h，其中优选5h。
在一些可选的具体实施例中，所述减压蒸馏，控制压力为100Torr，接收94~95℃的馏分。
在一些可选的具体实施例中，所述两次减压精馏均按照三乙基锑含量的5~10%比例去除前后馏分，最后得到的中馏分即为高纯三乙基锑。
以下提供三组具体实例：
实例一
在惰性气体的环境下向2L四口瓶中加入114.1g(0.5mol)三氯化锑和100mL乙醚溶剂，搭常压回流装置，开启搅拌；
冷凝管通冷油制冷，冷油温度设定为-4℃，待冷油温度降至设定温度时缓慢滴加1L乙基锂乙醚溶液(1.6M)，反应较剧烈，滴加由慢到快，乙基锂滴加完毕后，调节温度到70℃搅拌反应3h；
搅拌回流结束后先常压蒸馏将溶剂乙醚蒸出，得到三乙基锑初产品；
改搭减压蒸馏装置，控制压力100Torr，接收94~95℃的馏分，得到三乙基锑粗品；
所得三乙基锑粗品经过两次减压精馏：均按照三乙基锑含量的5%～10%比例去除前后馏分，最后得到的中馏分即为高纯三乙基锑，中馏分取样进行核磁、ICP检测确认纯度。
上述步骤均在惰性气体的环境下进行，本案例三乙基锑合成收率80%，产品经JNM-ECZ400S核磁共振谱仪检测确认为三乙基锑；电感耦合等离子体发射光谱仪(Optima8000)检测所有无机元素<1ppm，纯度达到6N。
实例二
在惰性气体的环境下向3L四口瓶中加入171.1g(0.75mol)三氯化锑和150mL乙醚，搭常压回流装置，开启搅拌；
冷凝管通冷油制冷，冷油温度设定为-5℃，待冷油温度降至设定温度时缓慢滴加2.1L乙基锂乙醚溶液(1.6M)，反应较剧烈，滴加由慢到快，乙基锂滴加完毕后，调节温度到80℃搅拌反应4h；
搅拌回流结束后先常压蒸馏将溶剂乙醚蒸出，得到三乙基锑初产品；
改搭减压蒸馏装置，控制压力100Torr，接收94~95℃的馏分，得到三乙基锑粗品；
所得三乙基锑粗品经过两次减压精馏：均按照三乙基锑含量的5%～10%比例去除前后馏分，最后得到的中馏分即为高纯三乙基锑，中馏分取样进行核磁、ICP检测确认纯度。
上述步骤均在惰性气体的环境下进行，本案例三乙基锑合成收率84%，产品经JNM-ECZ400S核磁共振谱仪检测确认为三乙基锑；电感耦合等离子体发射光谱仪(Optima8000)检测所有无机元素<1ppm，纯度达到6N。
实例三
在惰性气体的环境下向2L四口瓶中加入114.1g(0.5mol)三氯化锑和100mL乙醚溶剂，搭常压回流装置，开启搅拌；
冷凝管通冷油制冷，冷油温度设定为-5℃，待冷油温度降至设定温度时缓慢滴加1.13L乙基锂乙醚溶液(1.6M)，反应较剧烈，滴加由慢到快，乙基锂滴加完毕后，调节温度到80℃搅拌反应5h；
搅拌回流结束后先常压蒸馏将溶剂乙醚蒸出，得到三乙基锑初产品；
改搭减压蒸馏装置，控制压力100Torr，接收94~95℃的馏分，得到三乙基锑粗品；
所得三乙基锑粗品经过两次减压精馏：均按照三乙基锑含量的5%～10%比例去除前后馏分，最后得到的中馏分即为高纯三乙基锑，中馏分取样进行核磁、ICP检测确认纯度。
上述步骤均在惰性气体的环境下进行，本案例三乙基锑合成收率86%，产品经JNM-ECZ400S核磁共振谱仪检测确认为三乙基锑；电感耦合等离子体发射光谱仪(Optima8000)检测所有无机元素<1ppm（含量低于相应无机元素的检出限，见表1），纯度达到6N。
表1 三乙基锑纯化后杂质含量（单位：ppm）
注：ND表示未检出；纯度≥99.9999%，即总杂质总量≤1ppm。
图2为本发明具体实施例制备的高纯三乙基锑的核磁氢谱图，从图中可以看到只有三乙基锑和溶剂氘苯的峰。
由此可见，本发明提供了一种制备三乙基锑的方法，在惰性气体保护下利用乙基锂和三氯化锑反应生成三乙基锑，操作简单，原料易得，较常规格氏试剂法来说，产率获得大幅提升，且得到的产品纯度较高(6N)。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种制备三乙基锑的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在惰性气体的保护下向反应瓶中加入原料三氯化锑和乙醚溶剂，搭常压回流装置，开启搅拌；
S2、将乙基锂的乙醚溶液滴加到反应瓶中，滴加完毕后，保持70~80℃搅拌反应3~6h；
S3、搅拌回流结束后先常压蒸馏将溶剂乙醚蒸出，得到三乙基锑初产品；
S4、改搭减压蒸馏装置，通过减压蒸馏得到三乙基锑粗品；
S5、所得三乙基锑粗品经过两次减压精馏，得到高纯三乙基锑，经核磁、ICP检测纯度达到6N；
所述步骤均在惰性气体的环境下进行。
2.根据权利要求1所述的一种制备三乙基锑的方法，其特征在于，所述三氯化锑需经过干燥，所述干燥为加热40~45℃绝压真空干燥，冷却称重直至恒重。
3.根据权利要求1所述的一种制备三乙基锑的方法，其特征在于，所述常压回流装置包括冷凝管，冷凝管通冷油制冷，冷油温度设置为-5±1℃。
4.根据权利要求1所述的一种制备三乙基锑的方法，其特征在于，所述三氯化锑和乙基锂的物质的量比为1:3.15~4.5，其中优选1:3.6。
5.根据权利要求1所述的一种制备三乙基锑的方法，其特征在于，所述滴加需根据反应瓶内的反应剧烈程度调节滴加速度。
6.根据权利要求1所述的一种制备三乙基锑的方法，其特征在于，所述搅拌反应3~6h是温度升到70~80℃开始计时搅拌反应3~6h，其中优选5h。
7.根据权利要求1所述的一种制备三乙基锑的方法，其特征在于，所述减压蒸馏，控制压力为100Torr，接收94~95℃的馏分。
8.根据权利要求1所述的一种制备三乙基锑的方法，其特征在于，所述两次减压精馏均按照三乙基锑含量的5~10%比例去除前后馏分，最后得到的中馏分即为高纯三乙基锑。
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