DE112014005811B4

DE112014005811B4 - Neutraler Komplex eines cyclischen Silans, Herstellungsverfahren dafür und Verfahren zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans oder eines cyclischen organischen Silans

Info

Publication number: DE112014005811B4
Application number: DE112014005811.4T
Authority: DE
Inventors: Shin-ya IMOTO; Morihiro KITAMURA; Tomonori Shinokura; Takashi Abe
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2034-12-20
Also published as: US20160311692A1; US9682866B2; TWI637961B; DE112014005811T5; WO2015093592A1; DE112014005811T8; TW201536797A

Abstract

Neutraler Komplex eines cyclischen Silans, dargestellt durch die allgemeine Formel [Y]l[SimZ2m-aHa], worin Y mindestens eine Koordinationsverbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (1) einer Verbindung, die als X1R1ndargestellt ist (wenn X1P, P=O oder N ist, ist n = 3 und jedes R1stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar und die R1sind gleich oder verschieden, wenn X1S, S=O oder O ist, ist n = 2 und jedes R1stellt die gleiche Gruppe dar, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, und die R1sind gleich oder verschieden, und die Anzahl von Aminogruppen in X1R1nist 0 oder 1), und (2) mindestens einer heterocyclischen Verbindung, die aus der Gruppe, bestehend aus substituierten oder unsubstituierten N-, O-, S- oder P-enthaltenden heterocyclischen Verbindungen, die ein freies Elektronenpaar im Ring aufweisen (die Anzahl von Aminogruppen in der heterocyclischen Verbindung ist 0 oder 1), ausgewählt ist, wobei jedes Z ein Halogenatom von jedwedem von Cl, Br, I und F darstellt und die Z gleich oder verschieden sind, I 1 oder 2 ist, m 3 bis 8 ist und a 0 bis m ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen neutralen Komplex eines cyclischen Silans, ein Verfahren zur Herstellung des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans und ein Verfahren zur effizienten Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans, wie z.B. Cyclohexasilan, oder eines cyclischen organischen Silans aus dem neutralen Komplex eines cyclischen Silans, ohne Silangas oder ein organisches Monosilan zu erzeugen oder nur mit einer geringen Menge eines erzeugten Silangases oder organischen Monosilans.
STAND DER TECHNIK
Ein Siliziumdünnfilm wird für Anwendungen wie z.B. Solarzellen und Halbleiter verwendet und dieser Siliziumdünnfilm wurde bisher durch ein Gasphasenabscheidungsfilmbildungsverfahren (CVD-Verfahren) unter Verwendung eines Monosilans als ein Ausgangsmaterial hergestellt. In letzter Zeit hat man sich anstatt auf das CVD-Verfahren auf ein neues Herstellungsverfahren unter Verwendung eines cyclischen hydrierten Silans konzentriert. Dieses Herstellungsverfahren ist ein Beschichtungsfilmbildungsverfahren (Flüssigkeitsverfahren), in dem eine Lösung eines hydrierten Polysilans auf ein Substrat aufgebracht wird, worauf kalziniert wird, und Cyclopentasilan als ein Ausgangsmaterial für die Herstellung der Lösung eines hydrierten Polysilans verwendet wird. Cyclopentasilan ist handelsüblich und es wurde berichtet, dass es sich bei einer UV-Bestrahlung um hydriertes Polysilan handelt (Nicht-Patentdokument 1). Cyclopentasilan erfordert jedoch eine mehrstufige Synthese unter Verwendung eines teuren wasserreaktiven Reagenzes und einen Reinigungsschritt für dessen Herstellung und ist folglich sehr teuer.
Daher haben sich die vorliegenden Erfinder auf Cyclohexasilan als ein alternatives Material für Cyclopentasilan konzentriert. Als Syntheseverfahren eines Cyclohexasilans haben Hengge et al. berichtet, dass ein Cyclohexasilan unter Verwendung von Diphenyldichlorsilan als Ausgangsmaterial synthetisiert werden kann (Nicht-Patentdokument 1). Nicht-Patentdokument 2 beschreibt die unerwartete Disproportionierung von Tetramethylethylendiamin-gestütztem Perchlordisilan Cl₃SiSiCl₃. Nicht-Patentdokument 3 offenbart die Halogenid-Koordinierung von Perhalocyclohexasilan Si₆X₁₂ (X=CI oder Br). Patentdokument 1 beschreibt Tetradecachlorcycohexasilan-enthaltende Verbindungen.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
NICHT-PATENTDOKUMENTE
Nicht-Patentdokument 1: Edwin Hengge und Dieter Kovar, „Preparation of Cyclohexasilane", Angew. Chem. Ed. Engl. 16 (1977), Nr. 6, Seite 403.
Nicht-Patentdokument 2: Tillmann, Jan, Inorganic Chemistry, 51 (2012), Nr. 5, Seite 8599. Nicht-Patentdokument 3: Dai, Xuliang, Inorganic Chemistry, 50 (2011), Nr.9, Seite 4047.
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: EP 0 902 030 A2
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
In dem Verfahren, das in dem Nicht-Patentdokument 1 beschrieben ist, ist jedoch die Menge eines verwendeten Reduktionsmittels relativ zu derjenigen eines Komplexes sehr groß (13 Äquivalente in dem Nicht-Patentdokument 1). Dies verursacht nicht nur einen Anstieg der Kosten der Ausgangsmaterialien, sondern erzeugt auch viele Nebenprodukte, die von dem Reduktionsmittel stammen, so dass ferner für eine Behandlung zum Deaktivieren der Nebenprodukte nach der Reaktion ein großer Kostenaufwand erforderlich ist. Darüber hinaus liefert das Verfahren, das in dem Nicht-Patentdokument 1 beschrieben ist, keine hohe Ausbeute an Cyclohexasilan.
Die vorliegende Erfindung wurde durch eine Konzentration auf diese Umstände gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der als Zwischenprodukt verwendet werden kann, das durch eine homogene Reaktion in einem Lösungszustand oder eine Reaktion in einer Suspension mit einer hohen Dispergierbarkeit ein cyclisches hydriertes Silan oder ein cyclisches organisches Silan bilden kann, während die Erzeugung von Nebenprodukten wie z.B. eines Silangases und eines organischen Monosilans in einem Reduktionsschritt unterdrückt wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans und eines Verfahrens zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans oder eines cyclischen organischen Silans aus dem neutralen Komplex eines cyclischen Silans, und auch die Senkung der Kosten von Ausgangsmaterialien, die zu den Herstellungskosten beitragen, und der Kosten für die Entfernung von Nebenprodukten nach einer Reaktion, ohne die Ausbeute des cyclischen hydrierten Silans zu beeinträchtigen, selbst wenn die Menge eines Reduktionsmittel vermindert wird.
LÖSUNGEN DER PROBLEME
Als Ergebnis wiederholter intensiver Untersuchungen zum Lösen der Aufgaben waren die Erfinder bei der Herstellung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans mit einer hervorragenden Löslichkeit in einem Lösungsmittel durch Cyclisieren einer Halogensilanverbindung in der Gegenwart einer speziellen Koordinationsverbindung erfolgreich. Als Ergebnis kann diese Cyclisierungsreaktion oder ein anschließender Reduktionsschritt oder Alkylierungs- oder Arylierungsschritt durch eine homogene Reaktion in einem Lösungszustand oder eine Reaktion in einer Suspension mit einer hohen Dispergierbarkeit durchgeführt werden. Dieser neutrale Komplex eines cyclischen Silans kann in ein cyclisches hydriertes Silan umgewandelt werden, wenn er einer Reduktion unterzogen wird, ohne dass ein Silangas erzeugt wird, oder nur mit einer geringen Menge an erzeugtem Silangas. Entsprechend kann der neutrale Komplex eines cyclischen Silans, wenn er einer Alkylierung oder Arylierung unterzogen wird, auch in ein cyclisches organisches Silan umgewandelt werden, während die Erzeugung eines organischen Monosilans als Nebenprodukt unterdrückt wird.
Ein neutraler Komplex eines cyclischen Silans der vorliegenden Erfindung, dargestellt durch die allgemeine Formel [Y]_l[Si_mZ_2m-aH_a],
worin Y mindestens eine Koordinationsverbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (1) einer Verbindung, die als X¹R¹ _n dargestellt ist (wenn X¹ P, P=O oder N ist, ist n = 3 und jedes R¹ stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar und die R¹ sind gleich oder verschieden, wenn X¹ S, S=O oder O ist, ist n = 2 und jedes R¹ stellt die gleiche Gruppe dar, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, und die R¹ sind gleich oder verschieden, und die Anzahl von Aminogruppen in X¹R¹ _n ist 0 oder 1), und (2) mindestens einer heterocyclischen Verbindung, die aus der Gruppe, bestehend aus substituierten oder unsubstituierten N-, O-, S- oder P-enthaltenden heterocyclischen Verbindungen, die ein freies Elektronenpaar im Ring aufweisen (die Anzahl von Aminogruppen in der heterocyclischen Verbindung ist 0 oder 1), ausgewählt ist, wobei jedes Z ein Halogenatom von jedwedem von Cl, Br, I und F darstellt und die Z gleich oder verschieden sind, I 1 oder 2 ist, m 3 bis 8 ist und a 0 bis m ist.
Der neutrale Komplex eines cyclischen Silans, worin Y in der allgemeinen Formel vorzugsweise mindestens eine Verbindung ist, die aus der Gruppe, bestehend aus PR₃ und einer substituierten oder unsubstituierten heterocyclischen Verbindung, die ein freies Elektronenpaar im Ring aufweist, ausgewählt ist. Es ist bevorzugt, dass der neutrale Komplex eines cyclischen Silans [Y]_l[Si₆Cl₁₂] (I ist 1 oder 2) enthält. Es ist eine bevorzugte Ausführungsform, dass der neutrale Komplex eines cyclischen Silans ein Zwischenprodukt zur Synthese eines cyclischen hydrierten Silans oder eines cyclischen organischen Silans ist.
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, umfassend einen Schritt des Durchführens einer Cyclisierungsreaktion einer Halogensilanverbindung in der Gegenwart von mindestens einer Koordinationsverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den folgenden (3) und (4):

(3) Einer Verbindung, die als X²R² _q dargestellt ist (wenn X² P oder P=O ist, ist q = 3 und jedes R² stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar, und die R² sind gleich oder verschieden, wenn X² S, S=O oder O ist, ist q = 2 und jedes R² stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar, und die R² sind gleich oder verschieden, wenn X² CN ist, ist q = 1 und R² stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar und die Anzahl von Aminogruppen in X²R² _q ist 0 oder 1), und
(4) mindestens einer heterocyclischen Verbindung, die aus der Gruppe, bestehend aus substituierten oder unsubstituierten N-, O-, S- oder P-enthaltenden heterocyclischen Verbindungen, die ein freies Elektronenpaar im Ring aufweisen (die Anzahl von Aminogruppen in der heterocyclischen Verbindung ist 0 oder 1), ausgewählt ist.

Die Cyclisierungsreaktion wird vorzugsweise in der Gegenwart eines tertiären Amins (ausgenommen ein tertiäres Polyamin) durchgeführt und der neutrale Komplex eines cyclischen Silans enthält einen neutralen Komplex von Dodecachlorcyclohexasilan, einschließlich die Koordinationsverbindung(en), die an Dodecachlorcyclohexasilan koordiniert ist oder sind.
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans, umfassend einen Schritt des Reduzierens des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der in dem Herstellungsverfahren erhalten worden ist. In dem Reduktionsschritt wird vorzugsweise mindestens ein Reduktionsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Reduktionsmittel auf Aluminiumbasis und einem Reduktionsmittel auf Borbasis, als Reduktionsmittel verwendet. In dem Reduktionsschritt sind eine Ausführungsform, bei der das Hydridäquivalent in dem Reduktionsmittel relativ zu einer Silizium-Halogen-Bindung in dem neutralen Komplex eines cyclischen Silans 0,9 bis 2,0 in dem Reduktionsschritt ist, und eine Ausführungsform, bei welcher der Reduktionsschritt bei -198 °C bis -10 °C durchgeführt wird, bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines cyclischen organischen Silans, umfassend einen Schritt des Alkylierens oder Arylierens des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der durch das Herstellungsverfahren erhalten worden ist, mit mindestens einem Reagenz, das aus der Gruppe, bestehend aus einem Grignard-Reagenz und einem Organolithiumreagenz, ausgewählt ist.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Der neutrale Komplex eines cyclischen Silans der vorliegenden Erfindung ermöglicht aufgrund dessen hervorragender Löslichkeit in einem Lösungsmittel oder dessen hervorragender Affinität zu einem Lösungsmittel eine Reaktion in einem homogenen Lösungssystem oder in einer Suspension mit einer hohen Dispergierbarkeit in einer Cyclisierungsreaktion zum Erhalten des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans und wenn der resultierende neutrale Komplex eines cyclischen Silans einer Reduktion, einer Alkylierung oder einer Arylierung unterzogen wird. Daher ist das Verfahren zur Herstellung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans der vorliegenden Erfindung industriell nützlich. Ferner werden ein Silangas und ein organisches Monosilan nicht erzeugt oder nur geringe Mengen von Silangas und eines organischen Monosilans werden erzeugt. Daher können eine Verbrennungsanlage und eine Adsorptionsanlage als Gegenmaßnahmen gegen Silangas und ein organisches Monosilan, die herkömmlich bei der Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans oder eines cyclischen organischen Silans verwendet worden sind, weggelassen werden und eine Gegenmaßnahme eines Verdünnens des erzeugten Gases mit einem Inertgas oder eine einfache Vorrichtung, wie z.B. ein Wäscher, ist ausreichend. Folglich können ein cyclisches hydriertes Silan und ein cyclisches organisches Silan mit einer einfachen Vorrichtung effizient hergestellt werden. Darüber hinaus kann die Menge eines Reduktionsmittels, wenn der neutrale Komplex eines cyclischen Silans reduziert wird, vermindert werden, was zu einer starken Verminderung der Ausgangsmaterialkosten und der Kosten für eine Behandlung zum Deaktivieren der Nebenprodukte führt. Ferner ermöglicht die Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans bei einer niedrigen Temperatur das Unterdrücken einer Zersetzung oder Polymerisation eines Zwischenprodukts oder eines gewünschten Produkts, was zu einer Verbesserung der Ausbeute führt.
Figurenliste

[1] 1 zeigt das Ergebnis einer Massenspektrometrie eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der im Beispiel 1 erhalten worden ist.
[2] 2 zeigt das Ergebnis einer Massenspektrometrie des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der im Beispiel 1 erhalten worden ist, in einem Kationenmessmodus.
[3] 3 zeigt das Ergebnis einer ³¹P-NMR des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der im Beispiel 1 erhalten worden ist.
[4] 4 zeigt das Ergebnis einer ²⁹Si-NMR des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der im Beispiel 1 erhalten worden ist.

MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Der neutrale Komplex eines cyclischen Silans der vorliegenden Erfindung umfasst 2 Strukturen.
[Neutraler Komplex eines cyclischen Silans mit der Struktur 1]
Der neutrale Komplex eines cyclischen Silans mit der Struktur 1 ist durch die folgende allgemeine Formel dargestellt. [Y]_l[Si_mZ_2m-aH_a] (worin Y mindestens eine Koordinationsverbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (1) einer Verbindung, die als X¹R¹ _n dargestellt ist (wenn X¹ P, P=O oder N ist, ist n = 3 und jedes R¹ stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar und die R¹ sind gleich oder verschieden, wenn X¹ S, S=O oder O ist, ist n = 2 und jedes R¹ stellt die gleiche Gruppe dar, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, und die R¹ sind gleich oder verschieden, und die Anzahl von Aminogruppen in X¹R¹ _n ist 0 oder 1), und (2) mindestens einer heterocyclischen Verbindung, die aus der Gruppe, bestehend aus substituierten oder unsubstituierten N-, O-, S- oder P-enthaltenden heterocyclischen Verbindungen, die ein freies Elektronenpaar im Ring aufweisen (die Anzahl von Aminogruppen in der heterocyclischen Verbindung ist 0 oder 1), ausgewählt ist, wobei jedes Z ein Halogenatom von jedwedem von Cl, Br, I und F darstellt und die Z gleich oder verschieden sind, I 1 oder 2 ist, m 3 bis 8 ist und a 0 bis m ist.)
Dieser neutrale Komplex eines cyclischen Silans ist ein Komplex, der einen Ring enthält, in dem 3 bis 8 (vorzugsweise 5 oder 6, insbesondere 6) Siliziumatome einer Halogensilanverbindung als Ausgangsmaterial miteinander verknüpft sind. Daher ist m 3 bis 8, vorzugsweise 5 oder 6, besonders bevorzugt 6. In diesem neutralen Komplex eines cyclischen Silans sind nicht alle Si-Atome notwendigerweise halogeniert und ein H-Atom kann an einen Teil der Si-Atome oder alle Si-Atome gebunden sein. Wenn die Anzahl von H-Atomen durch a dargestellt wird, wird die Anzahl von Z-Atomen durch 2m - a dargestellt. Die Anzahl von H-Atomen ist theoretisch 0 bis 2 m - 1, vorzugsweise 0 bis m. D.h., wenn a nicht weniger als m ist, kann die Verbindung eine Verbindung sein, in der H-Atome an alle Si-Atome gebunden sind.
Als Halogensilanverbindung-Ausgangsmaterial können z.B. trihalogenierte Silane, wie z.B. Trichlorsilan, Tribromsilan, Triiodsilan und Trifluorsilan, dihalogenierte Silane, wie z.B. Dichlorsilan, Dibromsilan, Diiodsilan und Difluorsilan, und tetrahalogenierte Silane, wie z.B. Tetrachlorsilan, Tetrabromsilan, Tetraiodsilan und Tetrafluorsilan, verwendet werden. Demgemäß stellt jedes Z ein Halogenatom von jedwedem von Cl, Br, I und F dar und die Z sind gleich oder verschieden. Von diesen Halogensilanverbindungen ist ein trihalogeniertes Silan bevorzugt und Trichlorsilan ist besonders bevorzugt.
Der neutrale Komplex eines cyclischen Silans der vorliegenden Erfindung ist, wie es nachstehend beschrieben ist, ein Komplex, der durch Cyclisieren einer Halogensilanverbindung in der Gegenwart einer spezifischen Koordinationsverbindung erhalten wird. Ein Produkt, das diesen neutralen Komplex eines cyclischen Silans enthält, ist ein Zwischenprodukt, das durch eine Reduktion in ein cyclisches hydriertes Silan umgewandelt wird, oder ein Zwischenprodukt, das durch ein Grignard-Reagenz oder ein Organolithiumreagenz in ein cyclisches organisches Silan umgewandelt wird.
Als nächstes wird ein Ligand Y in dem neutralen Komplex eines cyclischen Silans mit der Struktur 1 beschrieben. Y in dem neutralen Komplex eines cyclischen Silans mit der Struktur 1 ist mindestens eine Koordinationsverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (1) einer Verbindung, die als X¹R¹ _n dargestellt ist (wenn X¹ P, P=O oder N ist, ist n = 3 und jedes R¹ stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar und die R¹ sind gleich oder verschieden, wenn X¹ S, S=O oder O ist, ist n = 2 und jedes R¹ stellt die gleiche Gruppe dar, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, und die R¹ sind gleich oder verschieden, und die Anzahl von Aminogruppen in X¹R¹ _n ist 0 oder 1), und (2) mindestens einer heterocyclischen Verbindung, die aus der Gruppe, bestehend aus substituierten oder unsubstituierten N-, O-, S- oder P-enthaltenden heterocyclischen Verbindungen, die ein freies Elektronenpaar im Ring aufweisen (die Anzahl von Aminogruppen in der heterocyclischen Verbindung ist 0 oder 1), ausgewählt ist. Die Anzahl von Y, das an ein cyclisches Silan koordiniert ist, ist 1 und I ist 1 oder 2.
In X¹R¹ _n (1) ist X¹ an ein cyclisches Silan koordiniert, so dass ein neutraler Komplex gebildet wird. Wenn X¹ P und P=O ist, ist X¹ dreiwertig und n, das die Anzahl der R¹ darstellt, ist 3. Jedes R¹ stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar und die R¹ sind gleich oder verschieden. R¹ ist mehr bevorzugt eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe. Beispiele für R¹ als Alkylgruppe umfassen lineare, verzweigte oder cyclische Alkylgruppen und bevorzugte Beispiele dafür umfassen Alkylgruppen mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, wie z.B. eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine Butylgruppe, eine Pentylgruppe, eine Hexylgruppe, eine Heptylgruppe, eine Octylgruppe und eine Cyclohexylgruppe. Bevorzugte Beispiele für R¹ als die Arylgruppe umfassen Arylgruppen, die etwa 6 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisen, wie z.B. eine Phenylgruppe und eine Naphthylgruppe.
Wenn X¹ N ist, ist X¹ dreiwertig und n, das die Anzahl der R¹ darstellt, ist 3. Jedes R¹ stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar und die R¹ sind gleich oder verschieden. R¹ ist mehr bevorzugt eine unsubstituierte Alkylgruppe. Beispiele für R¹ als Alkylgruppe umfassen lineare, verzweigte oder cyclische Alkylgruppen und bevorzugte Beispiele dafür umfassen Alkylgruppen mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, wobei von diesen bevorzugte Beispiele Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen umfassen, wie z.B. eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe und eine Butylgruppe, wobei mehr bevorzugte Beispiele dafür Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen umfassen. Bevorzugte Beispiele für R¹ als die Arylgruppe umfassen Arylgruppen, die etwa 6 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisen, wie z.B. eine Phenylgruppe und eine Naphthylgruppe.
Wenn X¹ P, P=O oder N ist, ist der Substituent, der an der Alkylgruppe vorliegen kann, z.B. eine Alkoxygruppe, eine Aminogruppe, eine Cyanogruppe, eine Carbonylgruppe und eine Sulfonylgruppe, und der Substituent, der an der Arylgruppe vorliegen kann, ist z.B. eine Alkoxygruppe, eine Aminogruppe, eine Cyanogruppe, eine Carbonylgruppe und eine Sulfonylgruppe. Beispiele für die Aminogruppe umfassen eine Dimethylaminogruppe und eine Diethylaminogruppe und die Anzahl der Aminogruppen in X¹R¹ ₃ beträgt nicht mehr als 1. Dies soll ein tertiäres Polyamin ausschließen, das die Erzeugung des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans hemmt. Ferner können die 3 R¹ gleich oder verschieden sein.
Wenn X¹ S, S=O oder O ist, ist X¹ zweiwertig und n, das die Anzahl der R¹ darstellt, ist 2. R¹, wie es vorstehend definiert ist, stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar. R¹ ist mehr bevorzugt eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe.
Spezifische Beispiele für X¹R¹ _n (1) umfassen eine Verbindung, in der X P, P=O oder N ist, wie z.B. Triphenylphosphin (PPh₃), Triphenylphosphinoxid (Ph₃P=O), Tris(4-methoxyphenyl)phosphin (P(MeOPh)₃) und Triphenylamin, und eine Verbindung, in der X S=O ist, wie z.B. Dimethylsulfoxid.
Die heterocyclische Verbindung (2) in der vorstehenden allgemeinen Formel muss ein freies Elektronenpaar im Ring aufweisen und das frei Elektronenpaar koordiniert an ein cyclisches Silan zur Bildung eines neutralen Komplexes des cyclischen Silans. Beispiele für eine solche heterocyclische Verbindung umfassen mindestens eine substituierte oder unsubstituierte N-, O-, S- oder P-enthaltende heterocyclische Verbindung, die ein freies Elektronenpaar im Ring aufweist. Die Substituenten, welche die heterocyclische Verbindung aufweisen kann, sind mit den Substituenten identisch, die R¹ als eine Alkylgruppe oder eine Arylgruppe aufweisen kann. Beispiele für die heterocyclische Verbindung umfassen Pyridine, Oxazole, Thiazole, Thiophene und Furane, und spezifische Beispiele umfassen Pyridin, Tetrahydrothiophen und Tetrahydrofuran.
Von diesen Koordinationsverbindungen kann eine Verbindung, die bei der Reaktionstemperatur eine Flüssigkeit ist, auch eine Rolle als Lösungsmittel spielen (ein Herstellungsverfahren dafür ist nachstehend beschrieben).
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans beschrieben.
Das Verfahren zur Herstellung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans der vorliegenden Erfindung (nachstehend als das „Verfahren zur Herstellung des neutralen Komplexes“ bezeichnet) umfasst einen Schritt des Cyclisierens einer Halogensilanverbindung in der Gegenwart einer Koordinationsverbindung. Dieser Schritt ergibt einen neutralen Komplex eines cyclischen halogenierten Silans (neutraler Komplex eines cyclischen Silans) mit der Struktur 2, der eine größere Vielfalt aufweist als derjenige der Struktur 1. Ein Produkt, das einen neutralen Komplex eines cyclischen Silans mit dieser Struktur 2 enthält, kann entsprechend dem neutralen Komplex eines cyclischen Silans mit der Struktur 1 als ein Zwischenprodukt angesehen werden, das durch eine Reduktion in ein cyclisches hydriertes Silan umgewandelt werden kann, oder als ein Zwischenprodukt, das durch ein Grignard-Reagenz oder ein Organolithiumreagenz in ein cyclisches organisches Silan umgewandelt werden kann.
Als Halogensilanverbindung-Ausgangsmaterial kann jedwede der Verbindungen verwendet werden, die als Beispiel für die Ausgangsmaterialien des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans mit der Struktur 1 genannt worden sind.
Die Koordinationsverbindung, die in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung (Verfahren zur Herstellung des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans mit der Struktur 2) verwendet werden kann, ist mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den folgenden (3) und (4):

Mit anderen Worten, zusätzlich zu den Verbindungen, die als X¹R¹ _n (1) beispielhaft angegeben sind, umfasst X²R² _q (3) Verbindungen, in denen X² CN ist, q 1 ist und R² eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe ist. Die Anzahl von Aminogruppen in X²R² _q ist 0 oder 1. R² und R¹ haben die gleiche Bedeutung.
Spezifische Beispiele für X²R² _q (3) umfassen eine Verbindung, in der X P, P=O oder N ist, wie z.B. Triphenylphosphin (PPh₃), Triphenylphosphinoxid (Ph₃P=O) und Tris(4-methoxyphenyl)phosphin (P(MeOPh)₃), eine Verbindung, in der X S=O ist, wie z.B. Dimethylsulfoxid, und eine Verbindung, in der X CN ist, wie z.B. p-Tolunitril (d.h., p-Methylbenzonitril).
Die heterocyclische Verbindung, die in (4) definiert ist, ist mit der heterocyclischen Verbindung identisch, die in (2) beschrieben ist.
Von diesen Koordinationsverbindungen kann eine Verbindung, die bei der Reaktionstemperatur eine Flüssigkeit ist, auch eine Rolle als Lösungsmittel spielen.
Die Cyclisierungsreaktion der Halogensilanverbindung wird vorzugsweise durch Zusetzen eines tertiären Amins (ausgenommen eines tertiären Polyamins) durchgeführt. Dadurch kann die erzeugte Chlorwasserstoffsäure neutralisiert werden. Ein Beispiel eines Schemas, in dem Trichlorsilan als die Halogensilanverbindung, Triphenylphosphin (PPh₃) als die Koordinationsverbindung und N,N-Diisopropylethylamin (DIPEA) als das tertiäre Amin verwendet werden, ist nachstehend gezeigt. Ein Komplex, der den 6-gliedrigen Ring Dodecachlorcyclohexasilan (ein neutraler Komplex, der Triphenylphosphin umfasst, das an Dodecachlorcyclohexasilan ([PPh₃]₂[Si_eCl₁₂]) koordiniert ist), enthält, wird synthetisiert. Dies ist ein neutraler Komplex eines cyclischen Silans mit der Struktur 1 und er kann auch als ein neutraler Komplex eines cyclischen Silans mit der Struktur 2 angesehen werden.
Bevorzugte Beispiele für das tertiäre Amin, das in der Cyclisierungsreaktion verwendet wird, umfassen Triethylamin, Tripropylamin, Tributylamin, Trioctylamin, Triisobutylamin, Triisopentylamin, Diethylmethylamin, Diisopropylethylamin (DIPEA), Dimethylbutylamin, Dimethyl-2-ethylhexylamin, Diisopropyl-2-ethylhexylamin, Methyldioctylamin und dergleichen. Die tertiären Amine können allein oder in einer Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden. Das tertiäre Amin umfasst auch eines, das an ein cyclisches Silan koordiniert ist, und es wird davon ausgegangen, dass Amine, die ein vergleichsweise geringes Volumen und eine hohe Symmetrie aufweisen, wie z.B. Diethylmethylamin und Triethylamin, vergleichsweise effizient koordiniert werden. Nur mit einem tertiären Amin, das durch X¹R¹ _n (1) dargestellt ist, neigt die Ausbeute des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans jedoch zu einer Abnahme und daher wird jedwede der Koordinationsverbindungen von (1) bis (4) (eine Verbindung, die von den tertiären Aminen verschieden ist, die durch X¹R¹ _n (1) dargestellt sind) vorzugsweise in einer Kombination verwendet.
Die Mengen der Koordinationsverbindung, der Halogensilanverbindung und des tertiären Amins, die in der Cyclisierungsreaktion verwendet werden, können in geeigneter Weise festgelegt werden. Beispielsweise wenn Dodecachlorcyclohexasilan wie in dem vorstehenden Schema synthetisiert wird, wird eine Koordinationsverbindung in einer Menge von 2 mol bezogen auf 6 mol Trichlorsilan verwendet. Als weiteres Beispiel kann eine Koordinationsverbindung in einer Menge von 0,022 mol bezogen auf 0,133 mol Trichlorsilan verwendet werden. Die Koordinationsverbindung kann in einer Menge von mindestens 2 mol verwendet werden und kann in einer Menge von bis zu etwa 50 mol bezogen auf 6 mol Trichlorsilan verwendet werden. Das tertiäre Amin wird vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 4 mol bezogen auf 1 mol Trichlorsilan verwendet, und es wird besonders bevorzugt in der gleichen Molzahl wie derjenigen von Trichlorsilan verwendet. Das Gleiche gilt für die Fälle, bei denen andere Halogensilanverbindungen verwendet werden.
Die Cyclisierungsreaktion kann gegebenenfalls in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt werden. Als das organische Lösungsmittel ist ein Lösungsmittel bevorzugt, das die Cyclisierungsreaktion nicht verhindert und bevorzugte Beispiele dafür umfassen halogenierte Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis (z.B. Chlorform, Dichlormethan und 1,2-Dichlorethan), Lösungsmittel auf Etherbasis (z.B. Diethylether, Tetrahydrofuran, Cyclopentylmethylether, Diisopropylether und Methyl-tertiär-butylether) und aprotische polare Lösungsmittel, wie z.B. Acetonitril. Von diesen sind chlorierte Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis, wie z.B. Chlorform, Dichlormethan und 1,2-Dichlorethan, bevorzugt, und 1,2-Dichlorethan ist besonders bevorzugt. Diese organischen Lösungsmittel können allein oder in einer Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Die Menge des organischen Lösungsmittels, das verwendet werden soll, ist nicht speziell beschränkt, wird jedoch allgemein bevorzugt so eingestellt, dass die Konzentration der Halogensilanverbindung 0,5 bis 10 mol/L, mehr bevorzugt 0,8 bis 8 mol/L, noch mehr bevorzugt 1 bis 5 mol/L beträgt.
Die Reaktionstemperatur in dem Cyclisierungsreaktionsschritt kann gemäß der Reaktivität in einer geeigneten Weise eingestellt werden und beträgt z.B. etwa 0 bis 120 °C, vorzugsweise etwa 15 bis 70 °C. Ferner wird empfohlen, dass die Cyclisierungsreaktion in einer Atmosphäre eines Inertgases, wie z.B. Stickstoff, durchgeführt wird.
Eine Lösung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der nach der Cyclisierungsreaktion erzeugt worden ist, kann konzentriert und zum Reinigen z.B. mit Chlorform, Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan oder Acetonitril gewaschen werden. Dieser neutrale Komplexes eines cyclischen Silans ist ein Komplex, der einen Ring enthält, in dem 3 bis 8 (vorzugsweise 5 oder 6, insbesondere 6) Siliziumatome einer Halogensilanverbindung als Ausgangsmaterial miteinander verknüpft sind. Wenn beispielsweise Trichlorsilan wie in dem vorstehenden Schema als ein Ausgangsmaterial verwendet wird, wird im Allgemeinen ein Komplex erzeugt, der den 6-gliedrigen Ring Dodecachlorcyclohexasilan enthält (ein neutraler Komplex, der Triphenylphosphin umfasst, das an Dodecachlorcyclohexasilan ([PPh₃]₂[Si₆Cl₁₂) koordiniert ist). Dieser neutrale Komplex eines cyclischen Silans enthält keinerlei Siliziumatom, das von den Siliziumatomen verschieden ist, welche die Ringstruktur bilden, und daher werden bei der Reduktion, der Alkylierung oder der Arylierung ein Silangas und ein organisches Monosilan nicht erzeugt oder nur kleine Mengen von Silangas und eines organischen Monosilans werden erzeugt.
Die Ausbeute und die Ausbeutekonstante des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der in der Cyclisierungsreaktion erzeugt wird, kann durch eine Methylierungsreaktion berechnet werden, die durch das folgende Schema dargestellt ist, in welcher der Komplex
quantitativ reagiert.
Die Herstellung des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans mit der Struktur 1 unterscheidet sich von dem Verfahren zur Herstellung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans mit der Struktur 2 nur dahingehend, ob die Verbindung, die als Koordinationsverbindung verwendet wird, eine Verbindung ist, die beispielhaft als X¹R¹ _n (1) (Struktur 1) dargestellt ist, oder eine Verbindung ist, die beispielhaft als X²R² _q (3) (Struktur 2) dargestellt ist.
Der neutrale Komplex eines cyclischen Silans der vorliegenden Erfindung kann durch die vorstehend beschriebene Reinigung als Feststoff mit einer hohen Reinheit hergestellt werden. Er kann jedoch auch gegebenenfalls als eine neutrale Komplexzusammensetzung eines cyclischen Silans hergestellt werden, die Verunreinigungen enthält. Die neutrale Komplexzusammensetzung eines cyclischen Silans enthält einen neutralen Komplex eines cyclischen Silans vorzugsweise in einer Menge von nicht weniger als 90 Massen-%, mehr bevorzugt in einer Menge von nicht weniger als 95 Massen-%. Die Obergrenze der Menge beträgt z.B. 99,99 Massen-%, kann jedoch 100 Massen-% betragen. Bei den Verunreinigungen handelt es sich z.B. um einen Rückstand eines Lösungsmittels oder einer Koordinationsverbindung oder ein Zersetzungsprodukt eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans. Der Gehalt der Verunreinigungen in der neutralen Komplexzusammensetzung eines cyclischen Silans beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 Massen-%, mehr bevorzugt nicht mehr als 5 Massen-%, und die Untergrenze beträgt z.B. 0,01 Massen-%, kann jedoch 0 Massen-% betragen.
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans oder eines cyclischen organischen Silans der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Verfahren zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans der vorliegenden Erfindung umfasst einen Reduktionsschritt des Reduzierens des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans mit der Struktur 2, der in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung erhalten worden ist. Der neutrale Komplex eines cyclischen Silans mit der Struktur 1 der vorliegenden Erfindung ist jedoch auch als ein Zwischenprodukt zum Synthetisieren des cyclischen hydrierten Silans oder des cyclischen organischen Silans geeignet und das cyclische hydrierte Silan und das cyclische organische Silan können unter Verwendung des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans mit der Struktur 1 hergestellt werden. Durch Reduzieren des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans in dem Reduktionsschritt kann ein cyclisches hydriertes Silan erhalten werden, während die Erzeugung des Nebenprodukts Silangas unterdrückt wird.
Der neutrale Komplex eines cyclischen Silans der vorliegenden Erfindung ist neutral und weist daher eine hohe Löslichkeit in einem Lösungsmittel auf. Folglich kann eine Reduktions-, Alkylierungs- oder Arylierungsreaktion in einem homogenen Lösungszustand oder in einer Suspension mit einer hohen Dispergierbarkeit durchgeführt werden. Ferner wird während dieser Reaktionen das Nebenprodukt Silangas nicht erzeugt oder nur eine kleine Menge des Silangases wird erzeugt. Daher können eine Verbrennungsanlage und eine Adsorptionsanlage als Gegenmaßnahmen gegen Silangas und organisches Monosilan, die herkömmlich bei der Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans oder eines cyclischen organischen Silans verwendet worden sind, weggelassen oder vereinfacht werden und eine Gegenmaßnahme eines Verdünnens des erzeugten Gases mit einem Inertgas oder eine einfache Vorrichtung, wie z.B. ein Wäscher, ist ausreichend.
Das Reduktionsmittel, das in dem Reduktionsschritt verwendet werden kann, ist nicht speziell beschränkt, wobei jedoch ein oder mehrere Reduktionsmittel bevorzugt verwendet wird oder werden, das oder die aus der Gruppe, bestehend aus Reduktionsmitteln auf Aluminiumbasis und Reduktionsmitteln auf Borbasis, ausgewählt ist oder sind. Beispiele für das Reduktionsmittel auf Aluminiumbasis umfassen Metallhydride, wie z.B. Lithiumaluminiumhydrid (LiAlH₄, LAH), Diisobutylaluminiumhydrid (DIBAL) und Bis(2-Methoxyethoxy)aluminiumnatriumhydrid („Red-Al“ (eingetragene Marke von Sigma-Aldrich Corporation)). Beispiele für das Reduktionsmittel auf Borbasis umfassen Metallhydride, wie z.B. Natriumborhydrid und Lithiumtriethylborhydrid, und Diboran. Beispielsweise kann zum Erhalten einer hydrierten Silanverbindung, wie z.B. Cyclohexasilan, ein Metallhydrid als Reduktionsmittel verwendet werden. Die Reduktionsmittel können allein oder in einer Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Ferner kann als Reduktionshilfsstoff ein Lewissäurekatalysator in einer Kombination mit den vorstehend genannten Reduktionsmitteln verwendet werden. Bei dem Lewissäurekatalysator kann es sich um Metallhalogenidverbindungen handeln, einschließlich Chloride, wie z.B. Aluminiumchlorid, Titanchlorid, Zinkchlorid, Zinnchlorid und Eisenchlorid, Bromide, wie z.B. Aluminiumbromid, Titanbromid, Zinkbromid, Zinnbromid und Eisenbromid, lodide, wie z.B. Aluminiumiodid, Titaniodid, Zinkiodid, Zinniodid und Eiseniodid, und Fluoride, wie z.B. Aluminiumfluorid, Titanfluorid, Zinkfluorid, Zinnfluorid und Eisenfluorid. Diese Lewissäurekatalysatoren können allein oder in einer Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Das Verfahren zur Herstellung eines cyclischen organischen Silans der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schritt des Alkylierens oder Arylierens des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung erhalten worden ist. In einem solchen Schritt des Bindens einer organischen Gruppe an ein Siliziumatom kann z.B. eine Alkylierung oder Arylierung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans cyclische organische Silane ergeben, wie z.B. Dodecamethylcyclohexasilan, während die Erzeugung eines organischen Monosilans unterdrückt wird. Das Dodecamethylcyclohexasilan wird durch die gleiche Reaktion erzeugt wie die vorstehend genannte Methylierungsreaktion, die durchgeführt wird, wenn die Ausbeute und die Ausbeutekonstante des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans gemessen werden.
Das Alkylierungsmittel oder das Arylierungsmittel, das in dem Schritt des Alkylierens oder Arylierens verwendet werden kann, ist nicht speziell beschränkt, wobei jedoch ein oder mehrere Mittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Grignard-Reagenzien und Organolithiumreagenzien, bevorzugt verwendet wird oder werden. Beispiele für das Grignard-Reagenz umfassen Alkylmagnesiumhalogenide, wie z.B. Methylmagnesiumbromid, und Arylmagnesiumhalogenide, wie z.B. Phenylmagnesiumbromid. Beispiele für das organische Lithiumreagenz umfassen Alkyllithiumverbindungen, wie z.B. Methyllithium, n-Butyllithium, sec-Butyllithium und tert-Butyllithium, und Aryllithiumverbindungen, wie z.B. Phenyllithium. Das Alkylierungsmittel oder das Arylierungsmittel kann allein oder in einer Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Nachstehend wird vorwiegend das Verfahren zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem Verfahren zur Herstellung eines cyclischen organischen Silans der vorliegenden Erfindung sind die Ausdrücke „Reduktionsmittel“ und „cyclisches hydriertes Silan“ in der nachstehenden Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans als „Alkylierungsmittel oder Arylierungsmittel“ bzw. als „cyclisches organisches Silan“ zu verstehen und folglich wird die Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans in angemessener Weise auf das Verfahren zur Herstellung eines cyclischen organischen Silans angewandt.
Als Verfahren zum Reduzieren eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans (z.B. [PPh₃]₂[Si₆Cl₁₂]) zum Erhalten eines cyclischen hydrierten Silans (z.B. Cyclohexasilan), z.B. wenn LiAlH₄ als Reduktionsmittel verwendet wird, wird das Schema wie folgt dargestellt.
Die Menge des Reduktionsmittels, das in dem Reduktionsschritt verwendet werden soll, kann in einer geeigneten Weise eingestellt werden. Beispielsweise wird das Hydridäquivalent in dem Reduktionsmittel relativ zu einer Silizium-Halogen-Bindung in dem neutralen Komplex eines cyclischen Silans vorzugsweise auf mindestens 0,9 eingestellt. Das Äquivalent wird mehr bevorzugt auf 0,9 bis 50, noch mehr bevorzugt auf 0,9 bis 30, besonders bevorzugt auf 0,9 bis 15, insbesondere auf 0,9 bis 2 eingestellt. Wenn die Menge des Reduktionsmittels, das verwendet werden soll, zu groß ist, neigt die Zeit, die für eine Nachbehandlung erforderlich ist, dazu, zuzunehmen, was zu einer Verminderung der Produktivität führt, wohingegen dann, wenn die Menge zu gering ist, die Ausbeute zu einer Verminderung neigt.
Die Reduktionsreaktion kann gegebenenfalls in der Gegenwart eines organischen Lösungsmittels durchgeführt werden. Beispiele für das organische Lösungsmittel, die verwendet werden können, umfassen Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis, wie z.B. Hexan und Toluol, und Lösungsmittel auf Etherbasis, wie z.B. Diethylether, Tetrahydrofuran, Cyclopentylmethylether, Diisopropylether und Methyl-tertiär-butylether. Diese organischen Lösungsmittel können allein oder in einer Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden. Die organische Lösungsmittellösung, die bei der Herstellung des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans erhalten wird, kann direkt als eine organische Lösungsmittellösung in dem Reduktionsschritt verwendet werden, oder ein organisches Lösungsmittel kann von einer organischen Lösungsmittellösung abdestilliert werden, die den neutralen Komplex eines cyclischen Silans enthält, und ein neu zugesetztes organisches Lösungsmittel kann in dem Reduktionsschritt verwendet werden. Dabei wird das organische Lösungsmittel, das in der Reduktionsreaktion verwendet wird, vor der Reaktion vorzugsweise einer Reinigung, wie z.B. einer Destillation oder einer Dehydratisierung unterzogen, um Wasser und darin enthaltenen gelösten Sauerstoff zu entfernen.
Bezüglich der Menge des organischen Lösungsmittels, das in der Reduktionsreaktion verwendet werden soll, wird die Konzentration des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans vorzugsweise auf 0,01 bis 1 mol/L, mehr bevorzugt 0,02 bis 0,7 mol/L und noch mehr bevorzugt auf 0,03 bis 0,5 mol/L eingestellt. Wenn die Konzentration des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans mehr als 1 mol/L beträgt, d.h., wenn die Menge des organischen Lösungsmittels, das verwendet werden soll, zu gering ist, kann die Wärme, die durch die Reduktionsreaktion erzeugt wird, nicht angemessen abgeführt werden, und ein Reaktant löst sich nicht leicht. Dies kann gegebenenfalls Probleme wie z.B. eine Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit verursachen. Wenn andererseits die Konzentration des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans weniger als 0,01 mol/L beträgt, d.h., wenn die Menge des organischen Lösungsmittels, das verwendet werden soll, zu groß ist, nimmt die Menge des Lösungsmittels, das abdestilliert werden muss, wenn das organische Lösungsmittel und ein gewünschtes Produkt nach der Reduktionsreaktion voneinander getrennt werden sollen, zu, so dass die Produktivität zu einer Abnahme neigt.
Die Reduktion kann durch Inkontaktbringen des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans mit dem Reduktionsmittel durchgeführt werden. Wenn der neutrale Komplex eines cyclischen Silans mit dem Reduktionsmittel in Kontakt gebracht wird, wird der Kontakt vorzugsweise in der Gegenwart eines Lösungsmittels durchgeführt. Um den neutralen Komplex eines cyclischen Silans mit dem Reduktionsmittel in der Gegenwart eines Lösungsmittels in Kontakt zu bringen, wird oder werden z.B. (1) das Reduktionsmittel direkt einer Lösung oder einer Dispersionsflüssigkeit des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans in Kontakt gebracht, (2) eine Lösung oder eine Dispersionsflüssigkeit, die durch Lösen oder Dispergieren des Reduktionsmittels in dem Lösungsmittel erhalten wird, einer Lösung oder einer Dispersionsflüssigkeit des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans zugesetzt, (3) der neutrale Komplex eines cyclischen Silans und das Reduktionsmittel gleichzeitig oder aufeinander folgend dem Lösungsmittel zugesetzt, und dergleichen kann eingesetzt werden. Von diesen ist die Ausführungsform (2) besonders bevorzugt.
Ferner ist es, wenn der neutrale Komplex eines cyclischen Silans mit dem Reduktionsmittel in Kontakt gebracht wird, bevorzugt, dass mindestens eines des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans und des Reduktionsmittels tropfenweise zugesetzt werden, wie es vorstehend beschrieben worden ist, wodurch die exotherme Wärme, die in der Reduktionsreaktion erzeugt wird, durch die tropfenweise Zugabegeschwindigkeit oder dergleichen kontrolliert bzw. eingestellt werden kann, so dass ein Effekt einer verbesserten Produktivität erhalten werden kann, wodurch es möglich ist, einen Kühler oder dergleichen kleiner zu machen.
Die bevorzugte Ausführungsform, wenn eines oder beide des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans und des Reduktionsmittels tropfenweise zugesetzt werden, umfasst die folgenden drei Ausführungsformen. D.h., A) eine Ausführungsform, bei der eine Lösung oder Dispersion des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans in den Reaktor eingebracht wird und eine Lösung oder Dispersion des Reduktionsmittels dieser tropfenweise zugesetzt wird, B) eine Ausführungsform, bei der eine Lösung oder Dispersion des Reduktionsmittels in den Reaktor eingebracht wird und eine Lösung oder Dispersion des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans dieser tropfenweise zugesetzt wird, und C) eine Ausführungsform, bei der eine Lösung oder Dispersion des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans und eine Lösung oder Dispersion des Reduktionsmittels gleichzeitig oder aufeinander folgend dem Reaktor zugesetzt werden. Von diesen ist die Ausführungsform A) bevorzugt.
Wenn eines oder beide des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans und des Reduktionsmittels durch die Ausführungsformen A) bis C) tropfenweise zugesetzt werden, beträgt die Konzentration in der Lösung oder Dispersion, die den neutralen Komplex eines cyclischen Silans enthält, vorzugsweise nicht weniger als 0,01 mol/L, mehr bevorzugt nicht weniger als 0,02 mol/L, noch mehr bevorzugt nicht weniger als 0,04 mol/L und besonders bevorzugt nicht weniger als 0,05 mol/L. Wenn die Konzentration des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans zu niedrig ist, wird die Menge des Lösungsmittels, die durch Destillation entfernt werden muss, wenn das gewünschte Produkt isoliert wird, erhöht, und folglich neigt die Produktivität zu einer Verminderung. Andererseits beträgt die Obergrenze der Konzentration in der Lösung oder Dispersion, die den neutralen Komplex eines cyclischen Silans enthält, vorzugsweise nicht mehr als 1 mol/L, mehr bevorzugt nicht mehr als 0,8 mol/L, noch mehr bevorzugt nicht mehr als 0,7 mol/L und besonders bevorzugt nicht mehr als 0,5 mol/L.
Die Untergrenze der Temperatur während der tropfenweise Zugabe (insbesondere die Temperatur einer Lösung oder einer Dispersionsflüssigkeit während der tropfenweisen Zugabe) beträgt vorzugsweise -198 °C, mehr bevorzugt -160 °C, noch mehr bevorzugt -100 °C. Die Obergrenze der Temperatur während der tropfenweisen Zugabe beträgt vorzugsweise +150 °C, mehr bevorzugt +80 °C, noch mehr bevorzugt -10 °C, besonders bevorzugt -60 °C. Die Temperatur eines Reaktionsbehälters (Reaktionslösung) (Reaktionstemperatur) kann gemäß den Typen eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans und eines Reduktionsmittels in einer geeigneten Weise eingestellt werden und im Allgemeinen wird die Untergrenze bevorzugt auf -198 °C, mehr bevorzugt -160 °C, noch mehr bevorzugt -100 °C eingestellt. Die Obergrenze der Temperatur eines Reaktionsbehälters (Reaktionslösung) beträgt vorzugsweise +150 °C, mehr bevorzugt +80 °C, noch mehr bevorzugt -10 °C, besonders bevorzugt -60 °C. Wenn die Reaktionstemperatur niedrig ist, kann die Zersetzung oder die Polymerisation eines Zwischenprodukts oder eines gewünschten Produkts unterdrückt werden, was zu einer Verbesserung der Ausbeute führt. Die Reaktionszeit kann zweckmäßig abhängig von dem Ausmaß des Reaktionsfortschritts festgelegt werden und sie beträgt üblicherweise nicht weniger als 10 Minuten und nicht mehr als 72 Stunden, vorzugsweise nicht weniger als 1 Stunde und nicht mehr als 48 Stunden und mehr bevorzugt nicht weniger als 2 Stunden und nicht mehr als 24 Stunden.
Es ist bevorzugt, dass die Reduktionsreaktion üblicherweise unter einer Atmosphäre eines Inertgases, wie z.B. Stickstoffgas oder Argongas, durchgeführt wird. In der Reaktion in diesem Reduktionsschritt wird die Erzeugung von Silangas unterdrückt. Daher sind eine Verbrennungsanlage und eine Adsorptionsanlage als Gegenmaßnahmen gegen Silangas unnötig oder können in dem Schritt vereinfacht werden. Ferner kann eine Gegenmaßnahme durch Verdünnen des erzeugten Gases mit einem Inertgas oder eine einfache Vorrichtung, wie z.B. einen Wäscher, durchgeführt werden und ein cyclisches hydriertes Silan kann mit einer einfachen Vorrichtung effizient erzeugt werden.
Das cyclische hydrierte Silan, das in der Reduktionsreaktion erzeugt worden ist, kann z.B. dadurch isoliert werden, dass die Reaktionsflüssigkeit, die nach der Reduktion erhalten worden ist, einer Fest-Flüssig-Trennung zum Abtrennen eines Feststoffs (Verunreinigungen, wie z.B. ein Salz, als Nebenprodukt) und dann einem Abdestillieren des Lösungsmittels unter vermindertem Druck unterzogen wird. Als Verfahren der Fest-Flüssig-Trennung wird aufgrund ihrer Einfachheit vorzugsweise eine Filtration verwendet, jedoch ist das Verfahren nicht darauf beschränkt, und übliche Fest-Flüssig-Trennverfahren, wie z.B. eine Zentrifugation und ein Dekantieren, können in einer geeigneten Weise eingesetzt werden.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele spezifischer beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt und sie kann mit geeigneten Modifizierungen innerhalb des Umfangs ausgeführt werden, der dem vorstehend und nachstehend genannten Inhalt entspricht. Alle derartigen Modifizierungen sind von dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.
Alle Reaktionen in den Beispielen wurden unter einer Inertgasatmosphäre (Stickstoff oder Argon) durchgeführt. Ferner wurden Lösungsmittel, die in der Reaktion in Beispielen verwendet werden, nach der Entfernung von Wasser und Sauerstoff verwendet.
(Beispiel 1)
Das Innere eines 300 ml-Vierhalskolbens, der mit einem Thermometer, einem Kühler, einem Tropftrichter und einem Rührer ausgestattet war, wurde mit Stickstoffgas gefüllt und 5,81 g (0,022 mol) Triphenylphosphin als Koordinationsverbindung, 17,2 g (0,133 mol) Diisopropylethylamin (DIPEA) als tertiäres Amin und 100 ml 1,2-Dichlorethan als Lösungsmittel wurden dann dem Kolben zugesetzt, so dass eine Lösung hergestellt wurde. Anschließend wurden unter Rühren der Lösung in dem Kolben 18,0 g (0,133 mol) Trichlorsilan als Halogensilanverbindung langsam tropfenweise von dem Tropftrichter bei 25 °C zugesetzt. Nach der vollständigen tropfenweisen Zugabe wurde die Reaktion durch kontinuierliches Rühren des Gemischs für 2 Stunden und anschließend Erwärmen und Rühren des Gemischs bei 60 °C für 8 Stunden, so dass eine homogene Reaktionslösung gebildet wurde, durchgeführt. Die resultierende Reaktionslösung wurde konzentriert und gewaschen, so dass ein neutrales Reaktionsprodukt als weißer Feststoff erhalten wurde, der Dodecachlorcyclohexasilan enthält, an das Triphenylphosphin koordiniert ist ([PPh₃]₂[Si₆Cl₁₂]). Die Ausbeute betrug 36 %. Es zeigte sich, dass der in der Cyclisierungsreaktion erhaltene Komplex eine hohe Löslichkeit in einem Lösungsmittel aufwies.
Die Cyclisierungsreaktion lief gemäß dem folgenden Schema ab und ein neutraler Komplex von Dodecachlorcyclohexasilan, an das Triphenylphosphin koordiniert ist, wurde erzeugt.
Ein Ergebnis der Massenspektrometrie (MS) des gereinigten Produkts, das durch ein Elektronenionisationsverfahren (El-Verfahren) erhalten worden ist, ist in der 1 gezeigt. In der 1 erschien nur ein Peak bei einer Position von 0,55 min. Ein Ergebnis, das durch Messen dieses Peaks in einem Kationenmessmodus erhalten worden ist, ist in der 2 gezeigt. Ein Peak bei 262,09 m/z ist ein Peak von Triphenylphosphin und keine Peaks von Diisopropylethylamin, Diisopropylethylaminhydrochlorid und eines quaternären Phosphoniumsalzes wurden festgestellt. Die Massenspektrometrie wurde mit einem Gaschromatograph-Massenspektrometer (PolarisQ, von Thermoquest) durchgeführt.
Ein Messergebnis einer ³¹P-NMR ist in der 3 gezeigt. Der erhaltene Peak ist ein Peak für einen Triphenylphosphinliganden und es wurde bestätigt, dass eine Phosphorverbindung, die von Triphenylphosphin verschieden ist, nicht vorlag, da kein anderer Peak erhalten wurde. Die Messung der ³¹P-NMR wurde bei 600 MHz in deuteriertem Dimethylformamid (DMF-d7) unter Verwendung eines von Varian, Inc. hergestellten NMR-Geräts durchgeführt.
Ein Messergebnis einer ²⁹Si-NMR ist in der 4 gezeigt. Ein Signal bei -22,733 ppm ist ein Signal von Si₆Cl₁₂ und es wurde bestätigt, dass Si₆HCl₁₁ aufgrund des Vorliegens der restlichen 4 Signale auch in das gereinigte Produkt eingemischt war. In dem nachfolgenden Reduktionsschritt wird das Si₆HCl₁₁ in Si₆H₁₂ umgewandelt und daher ist eine Trennung nicht speziell erforderlich.
Messergebnis von ²⁹Si-NMR (600 MHz, DMF-d7):
Si₆Cl₁₂: -22,73 ppm
Si₆HCl₁₁: δ -18,89, -22,94, -24,05, -38,56 ppm
Eine Messung wurde auch als ¹H-NMR (600 MHz, DMF-d7) durchgeführt: Messergebnis: δ 7,56, 7,46 ppm.
Zusammenfassend ergibt sich aus diesen Ergebnissen, dass die Verbindung, die im Beispiel 1 erhalten wurde, ein Gemisch war, das einen neutralen Komplex enthielt, der Triphenylphosphin umfasst, das an Dodecachlorcyclohexasilan koordiniert ist ([PPh₃]₂[Si₆Cl₁₂]) und [PPh₃]₂[Si₆HCl₁₁].
Es wurde gezeigt, dass die Struktur von Dodecachlorcyclohexasilan keinerlei Siliziumatom enthält, das von den Siliziumatomen verschieden ist, welche die Ringstruktur bilden, und daher die Erzeugung von Silangas und dergleichen in der Reduktion unterdrückt wird.
(Beispiel 2)
In einen 100 ml-Zweihalskolben, der mit einem Tropftrichter und einem Rührer ausgestattet war, wurden 2,44 g des weißen Feststoffs eingebracht, der im Beispiel 1 erhalten worden ist (Dodecachlorcyclohexasilan-enthaltendes Reaktionsprodukt, 2,18 mmol), und der weiße Feststoff wurde unter vermindertem Druck getrocknet. Dann wurde das Innere des Kolbens mit Argongas gefüllt und 30 ml Cyclopentylmethylether (CPME) wurden als Lösungsmittel zugesetzt. Anschließend wurden, während die Suspension in dem Kolben gerührt wurde, 10 ml einer Lösung von Lithiumaluminiumhydrid (LiAlH₄) in Diethylether (Konzentration: etwa 1,0 mol/L) nach und nach tropfenweise als Reduktionsmittel von dem Tropftrichter bei -20 °C zugesetzt und dann wurde die Reaktion unter Rühren des Gemischs bei -20 °C für 5 Stunden fortgesetzt.
Nach der Reaktion wurde die Reaktionsflüssigkeit unter einer Stickstoffatmosphäre filtriert, so dass ein erzeugtes Salz entfernt wurde. Das Lösungsmittel wurde von dem erhaltenen Filtrat unter vermindertem Druck abdestilliert, so dass eine farblose transparente Flüssigkeit von rohem Cyclohexasilan bei einer Ausbeute von 62 % erhalten wurde. Es wird davon ausgegangen, dass die Reduktionsreaktion gemäß dem folgenden Schema ablief. Das gereinigte Cyclohexasilan, das durch Destillationsreinigen dieses rohen Cyclohexasilans erhalten worden ist, wies als Ergebnis einer Gaschromatographieanalyse 99 Flächen-% Cyclohexasilan auf. Darüber hinaus betrug die Reinheit des gereinigten Cyclohexasilans 99 %, wenn diese aus den Ergebnissen einer ¹H-NMR (400 MHz, C₆D₆) und einer ²⁹Si-NMR (400 MHz, C₆D₆) bestimmt wurde.
¹H-NMR (400 MHz, C₆D₆): δ 3,35 ppm, ²⁹Si-NMR (400 MHz, C₆D₆): δ -106,9 ppm
(Beispiel 3)
Ein Reduktionsschritt wurde unter Verwendung des gereinigten Produkts des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans durchgeführt, der im Beispiel 1 erhalten worden ist. In einen Kolben wurden 204 mg LiAlH₄ und 10 g Cyclopentylmethylether (CPME) unter einer Stickstoffatmosphäre eingebracht und das Gemisch wurde bei Raumtemperatur für 1 Stunde gerührt, so dass eine Aufschlämmung von LiAlH₄ hergestellt wurde. In einen weiteren 100 ml-Kolben wurden 2,0 g des gereinigten Produkts, das im Beispiel 1 erhalten worden ist, und 70 g CPME unter einer Argonatmosphäre eingebracht und das Gemisch wurde bei -60 °C gerührt. Die Aufschlämmung von LiAlH₄ wurde dem Kolben tropfenweise während 10 Minuten von einem Tropftrichter zugesetzt. Nach dem Ende des tropfenweisen Zusetzens wurde das resultierende Gemisch für 6 Stunden bei -60 °C gerührt.
Nach dem Ende der Reaktion wurde die Reaktionsflüssigkeit unter Verwendung eines Glasfilters mit einer Mikroporengröße von 20 bis 30 µm unter einer Stickstoffatmosphäre filtriert und das Lösungsmittel wurde von dem erhaltenen Filtrat unter vermindertem Druck abdestilliert, so dass eine farblose transparente Flüssigkeit von rohem Cyclohexasilan erhalten wurde (Ausbeute 80 %). Das gereinigte Cyclohexasilan, das durch Destillationsreinigen dieses rohen Cyclohexasilans erhalten worden ist, wies als Ergebnis einer Gaschromatographieanalyse 99 Flächen-% Cyclohexasilan auf. Darüber hinaus betrug die Reinheit des gereinigten Cyclohexasilans 99 %, wenn diese aus den Ergebnissen einer ¹H-NMR (400 MHz, C₆D₆) und einer ²⁹Si-NMR (400 MHz, C₆D₆) bestimmt wurde. In der vorliegenden Reaktion betrug das Äquivalent des Hydrids (5,4 mmol x 4 = 21,6 mmol) bezogen auf die Si-Cl-Bindung (1,8 mmol x 12 = 21,6 mmol) in dem Komplex 1,0.
¹H-NMR (400 MHz, C₆D₆): δ 3,35 ppm, ²⁹Si-NMR (400 MHz, C₆D₆): δ -106,9 ppm
(Beispiel 4)
Die Synthese eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurde die Koordinationsverbindung wie folgt geändert. Die Ausbeute betrug 20 % mit Triphenylphosphinoxid (Ph₃P=O), 42 % mit Tris(4-methoxyphenyl)phosphin (P(MeOPh)₃), 15 % mit p-Tolunitril, 8 % mit Diisopropylethylamin und 20 % mit Pyridin.
(Beispiel 5)
In einen trennbaren 500 ml-Kolben, der mit einem Tropftrichter und einem Rührer ausgestattet war, wurden 32,9 g des weißen Feststoffs eingebracht, der im Beispiel 1 erhalten worden ist (Dodecachlorcyclohexasilan-enthaltendes Reaktionsprodukt, 29,8 mmol), und der weiße Feststoff wurde unter vermindertem Druck getrocknet. Dann wurde das Innere des Kolbens mit Argongas gefüllt und 235 ml Cyclopentylmethylether (CPME) wurden als Lösungsmittel zugesetzt. Anschließend wurden, während die Suspension in dem Kolben gerührt wurde, 90 ml einer Lösung von Lithiumaluminiumhydrid (LiAlH₄) in Diethylether (Konzentration: etwa 1,0 mol/L) nach und nach tropfenweise als Reduktionsmittel von dem Tropftrichter bei -60 °C zugesetzt und dann wurde die Reaktion unter Rühren des Gemischs bei -60 °C für 3 Stunden fortgesetzt. Das als Nebenprodukt während der Reaktion erzeugte Monosilangas wurde mit dem Silangassensor X-am 7000, der von Drägerwerk Safety AG & Co. hergestellt worden ist, überwacht. Die gesamte ausgetragene Menge von Monosilan während der Reaktion betrug 0,09 mmol. Nach dem Ende der Reaktion wurde die Reaktionsflüssigkeit unter vermindertem Druck unter einer Stickstoffatmosphäre filtriert, so dass ein erzeugtes Salz entfernt wurde. Als Ergebnis einer Gaschromatographieanalyse des Filtrats betrug die Ausbeute des rohen Cyclohexasilans 70 %. In der vorliegenden Reaktion betrug das Äquivalent des Hydrids (90 mmol x 4 = 360 mmol) bezogen auf die Si-Cl-Bindung (29,8 mmol x 12 = 357,6 mmol) in dem Komplex 1,0.
(Beispiel 6)
In einen 100 ml-Zweihalskolben, der mit einem Tropftrichter und einem Rührer ausgestattet war, wurden 2,0 g des weißen Feststoffs eingebracht, der im Beispiel 1 erhalten worden ist (Dodecachlorcyclohexasilan-enthaltendes Reaktionsprodukt, 1,8 mmol), und der weiße Feststoff wurde unter vermindertem Druck getrocknet. Dann wurde das Innere des Kolbens mit Argongas gefüllt und 94 ml Cyclopentylmethylether (CPME) wurden als Lösungsmittel zugesetzt. Anschließend wurden, während die Suspension in dem Kolben gerührt wurde, 11 ml einer Lösung von Lithiumaluminiumhydrid (LiAlH₄) in Diethylether (Konzentration: etwa 1,0 mol/L) nach und nach tropfenweise als Reduktionsmittel von dem Tropftrichter bei -60 °C zugesetzt und dann wurde die Reaktion unter Rühren des Gemischs bei -60 °C für 3 Stunden fortgesetzt.
Nach dem Ende der Reaktion wurde die Reaktionsflüssigkeit unter Verwendung eines Glasfilters mit einer Mikroporengröße von 20 bis 30 µm unter einer Stickstoffatmosphäre filtriert und das Lösungsmittel wurde von dem erhaltenen Filtrat unter vermindertem Druck abdestilliert, so dass eine farblose transparente Flüssigkeit von rohem Cyclohexasilan erhalten wurde (Ausbeute 65 %). In der vorliegenden Reaktion betrug das Äquivalent des Hydrids (11 mmol x 4 = 44 mmol) bezogen auf die Si-Cl-Bindung (1,8 mmol x 12 = 21,6 mmol) in dem Komplex 2,0.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Der neutrale Komplex eines cyclischen Silans der vorliegenden Erfindung ist als Zwischenprodukt für die Synthese von cyclischen hydrierten Silanen, wie z.B. Cyclohexasilan, oder cyclischen organischen Silanen, wie z.B. Dodecamethylcyclohexasilan, geeignet. Der neutrale Komplex eines cyclischen Silans weist eine hervorragende Löslichkeit auf und daher können eine Cyclisierungsreaktion zur Synthese eines neutralen Komplexes eines cyclischen Halogensilans und eine Synthesereaktion für ein cyclisches hydriertes Silan oder ein cyclisches organisches Silan in dem Zustand einer homogenen Lösung oder einer Suspension mit einer hohen Dispergierbarkeit durchgeführt werden. Das cyclische hydrierte Silan ist als ein Siliziummaterial nützlich, das z.B. für Solarzellen oder Halbleiter verwendet wird. Ferner kann das cyclische hydrierte Silan auf dem Gebiet der Halbleiter auch für die Herstellung von SiGe-Verbindungen oder SiGe-Filmen durch Mischen oder Umsetzen des cyclischen hydrierten Silans mit einer Ge-Verbindung verwendet werden.

Claims

Neutraler Komplex eines cyclischen Silans, dargestellt durch die allgemeine Formel [Y]_l[Si_mZ_2m-aH_a], worin Y mindestens eine Koordinationsverbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (1) einer Verbindung, die als X¹R¹ _n dargestellt ist (wenn X¹ P, P=O oder N ist, ist n = 3 und jedes R¹ stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar und die R¹ sind gleich oder verschieden, wenn X¹ S, S=O oder O ist, ist n = 2 und jedes R¹ stellt die gleiche Gruppe dar, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, und die R¹ sind gleich oder verschieden, und die Anzahl von Aminogruppen in X¹R¹ _n ist 0 oder 1), und (2) mindestens einer heterocyclischen Verbindung, die aus der Gruppe, bestehend aus substituierten oder unsubstituierten N-, O-, S- oder P-enthaltenden heterocyclischen Verbindungen, die ein freies Elektronenpaar im Ring aufweisen (die Anzahl von Aminogruppen in der heterocyclischen Verbindung ist 0 oder 1), ausgewählt ist, wobei jedes Z ein Halogenatom von jedwedem von Cl, Br, I und F darstellt und die Z gleich oder verschieden sind, I 1 oder 2 ist, m 3 bis 8 ist und a 0 bis m ist.
Neutraler Komplex eines cyclischen Silans nach Anspruch 1, bei dem Y in der allgemeinen Formel mindestens eine Verbindung ist, die aus der Gruppe, bestehend aus PR₃ und einer substituierten oder unsubstituierten N-enthaltenden heterocyclischen Verbindung, die ein freies Elektronenpaar im Ring aufweist, ausgewählt ist.
Neutraler Komplex eines cyclischen Silans nach Anspruch 1 oder 2, wobei der neutrale Komplex eines cyclischen Silans [Y]_l[Si₆Cl₁₂] (I ist 1 oder 2) enthält.
Neutraler Komplex eines cyclischen Silans nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der neutrale Komplex eines cyclischen Silans ein Zwischenprodukt zur Synthese eines cyclischen hydrierten Silans oder eines cyclischen organischen Silans ist.
Verfahren zur Herstellung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, umfassend einen Schritt des Durchführens einer Cyclisierungsreaktion einer Halogensilanverbindung in der Gegenwart von mindestens einer Koordinationsverbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den folgenden (3) und (4): (3) Einer Verbindung, die als X²R² _q dargestellt ist (wenn X² P oder P=O ist, ist q = 3 und jedes R² stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar, und die R² sind gleich oder verschieden, wenn X² S, S=O oder O ist, ist q = 2 und jedes R² stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar, und die R² sind gleich oder verschieden, wenn X² CN ist, ist q = 1 und R² stellt eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe oder Arylgruppe dar und die Anzahl von Aminogruppen in X²R² _q ist 0 oder 1), und (4) mindestens einer heterocyclischen Verbindung, die aus der Gruppe, bestehend aus substituierten oder unsubstituierten N-, O-, S- oder P-enthaltenden heterocyclischen Verbindungen, die ein freies Elektronenpaar im Ring aufweisen (die Anzahl von Aminogruppen in der heterocyclischen Verbindung ist 0 oder 1), ausgewählt ist.
Verfahren zur Herstellung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans nach Anspruch 5, bei dem die Cyclisierungsreaktion in der Gegenwart eines tertiären Amins (ausgenommen ein tertiäres Polyamin) durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines neutralen Komplexes eines cyclischen Silans nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der neutrale Komplex eines cyclischen Silans einen neutralen Komplex von Dodecachlorcyclohexasilan enthält, einschließlich die Koordinationsverbindung(en), die an Dodecachlorcyclohexasilan koordiniert ist oder sind.
Verfahren zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans, umfassend einen Schritt des Reduzierens des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der in dem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 erhalten worden ist.
Verfahren zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans nach Anspruch 8, bei dem in dem Reduktionsschritt mindestens ein Reduktionsmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Reduktionsmittel auf Aluminiumbasis und einem Reduktionsmittel auf Borbasis, als Reduktionsmittel verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Hydridäquivalent in dem Reduktionsmittel relativ zu einer Silizium-Halogen-Bindung in dem neutralen Komplex eines cyclischen Silans 0,9 bis 2,0 in dem Reduktionsschritt ist.
Verfahren zur Herstellung eines cyclischen hydrierten Silans nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Reduktionsschritt bei -198 °C bis -10 °C durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines cyclischen organischen Silans, umfassend einen Schritt des Alkylierens oder Arylierens des neutralen Komplexes eines cyclischen Silans, der durch das Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 erhalten worden ist, mit mindestens einem Reagenz, das aus der Gruppe, bestehend aus einem Grignard-Reagenz und einem Organolithiumreagenz, ausgewählt ist.