DK161696B - Fremgangsmaade til fremstilling af siliciumhydrogenforbindelser, isaer silan - Google Patents

Fremgangsmaade til fremstilling af siliciumhydrogenforbindelser, isaer silan Download PDF

Info

Publication number
DK161696B
DK161696B DK590083A DK590083A DK161696B DK 161696 B DK161696 B DK 161696B DK 590083 A DK590083 A DK 590083A DK 590083 A DK590083 A DK 590083A DK 161696 B DK161696 B DK 161696B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
magnesium
hydride
magnesium hydride
reaction
halide
Prior art date
Application number
DK590083A
Other languages
English (en)
Other versions
DK590083D0 (da
DK590083A (da
DK161696C (da
Inventor
Borislav Bogdanovic
Original Assignee
Studiengesellschaft Kohle Mbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Studiengesellschaft Kohle Mbh filed Critical Studiengesellschaft Kohle Mbh
Publication of DK590083D0 publication Critical patent/DK590083D0/da
Publication of DK590083A publication Critical patent/DK590083A/da
Publication of DK161696B publication Critical patent/DK161696B/da
Application granted granted Critical
Publication of DK161696C publication Critical patent/DK161696C/da

Links

Classifications

    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/0896Compounds with a Si-H linkage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

i
DK 161696 B
Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af siliciumhydrogen-forbindelser, især silan (SiH^), der finder teknisk anvendelse til fremstilling af højrent silicium.
5 Af de to gængse metoder til syntese af silan, den protolyti- ske dekomponering af magnesiumsilicid (f^Si) og omsætningen af tetrachlorsilan med metalhydrider (Gmelin's Handbuch d. Anorg.Chem., Si, Suppl. B 1, S. 59 (1982), har sidstnævnte bl.a den fordel, at silanen kan udvindes uden uønskede foru-10 reningen, især forureninger af højere silaner.
Siden opdagelsen af lithiumaluminiumhydrid og dettes anvendelse til syntese af metalr eller grundstofhydrider (Finholt, Bond, Wilzbach og Schlesinger, J.Amer.Chem.Soc. (>9, 2962 (1947)) anses omsætningen af SiCl^ med LiAlH^ som den bedste 15 og simpleste laboratoriemetode til dannelse af silan (Norman,
Webster, Jolly, Inorg.Syn. 1_1, 170 (1968)). Den ifølge denne metode fremstillede silan egner sig til dannelse af silicium til halvleder- og solcelleindustrien, da den dannes uden indhold af borhydrogenforbindelser og højere silaner (Gmelin's 20 Handbuch, loc.cit S 63). Til den tekniske anvendelse af denne reaktion i større målestok virker den relativt høje pris på lithiumaluminiumhydrid imidlertid uheldig. Det har derfor i de sidste 20-25 år ikke manglet på forsøg på at erstatte det til formålet egnede, men dyrere LialH^ med mere prisgun-25 stige, eventuelt komplekse metalhydrider. Ifølge
Zakharkin et al. (Bull.Acad.Sci. (UdSSR), Div.Chem.Sci. 1962, 1784) og Antipin et al. (J.Appl.Chem.(UdSSR) 42. 416 (1969)) reagerer SiCl^, HSiCl^ og alkoxysilaner med NaAlH^ eller KAlH^ i THF eller diglyme allerede ved lave temperaturer under dan-30 nelse af silan i gode udbytter. Om den tekniske anvendelse af denne metode til syntese af silan er intet kendt.
I sammenhæng med den foreliggende opfindelse er den kendsgerning af betydning, at de simple, binære hydrider af alka li- og jordalkalimetallerne, såsom NaH, Mgi^ og Ca^» hidtil 35 ikke som sådanne, men kun efter omdannelse til komplekshydri- 2
DK 161696 B
der af aluminium (ved omsætning med AlCl^: GB-A 832 333, C.A. 16765 (1960), Vit et al., Czech. 126672 (1962/68), C.A. 70, 39392 (1969)) eller i nærværelse af aktivatorer eller katalysatorer har kunnet anvendes til fremstilling af silan.
5 Årsagen hertil ligger formodentlig i den ringe opløselighed og/eller reaktivitet af de ved høje temperaturer og tryk af grundstofferne fremstillede binære metalhydrider. Som katalysatorer for omsætningen af NaH, Ca^ eller Mgi^ med SiCl^ anbefaledes zinkhalogenider, -hydrider og -alkylforbindelser 10 eller zinkoxid (GB-A 909 950, C.A. 58 (1963) 2185 eller zink metal eller zinklegeringer (US-A 3 050 366), C.A 58, (1960) 280). Det til omsætningen af SiCl^ med f.eks. NaH i THF som "katalysator" krævede ZnC^ anvendes herved imidlertid i molforholdet ZnCl2 : SiCl^ =1:2, dvs. i praktisk taget stø-15 kiometrisk mængde. Til anvendelsen af NaH til dannelse af
SiH^ udfra SiCl4 anbefales som katalysatorer eller aktivatorer desuden bor- eller aluminiumalkylforbindelser (DE-c 1 034 159), C.A. 5(>, 16764: Jenkner, Chemiker Ztg. R5, 264/74 (1961) samt bor- eller aluminiumhydrider (DE-C 1 085 505, 20 C.A. 21505 (1961) og DE-C 1 096 341, C.A. 26388 (1961)), hvorved den risiko foreligger, at den derved opnåede silan indeholder de uønskede alkylsilaner (i tilfælde af AlR^ som aktivatorer) eller borforbindelser (i tilfælde af boraktivatorer) som forureninger. Ifølge SU-A 126 672, C.A. 84, 25 166812 (1976) bortfalder ganske vist disse ulemper ved anven delse af NaAlH^ som aktivator.
Der skal især henvises til forsøgene på fremstilling af silan SiH^ under anvendelse af magnesiumhydrid, der er beskrevet i GB-A 909 950. Det fastslås imidlertid deri udtrykkeligt, 30 at magnesiumhydrider ikke egner sig til fremstilling af høj rent silan ved omsætning med halogensilaner.
Af det anførte fremgår, at til anvendelse af binære metalhydrider med henblik på dannelse af silan ved omsætning med halogensilaner har der hidtil ikke foreligget nogen enkel 35 og omkostningsgunstig teknisk løsning.
3
DK 161696 B
Ifølge det europæiske patentskrift nr. 0 003 564 kan imidlertid metallisk magnesium ved hjælp af homogene overgangsmetal-katalysatorer under milde reaktionsbetingelser hydrogeneres til magnesiumhydrid, som i modsætning til magnesiumhydrid, 5 der er fremstillet ved den sædvanlige metode (højtemparatur hydrogenering), udviser en høj reaktivitet.
Der er her tale om en fremgangsmåde, ved hvilken man i nærværelse af en katalysator bestående af et halogenid af et metal fra IV. til VIII. sidegruppe i det periodiske system 10 og en organisk magnesiumforbindelse eller et magnesiumhydrid samt evt. i nærværelse af en polycyklisk aromatisk forbindelse eller en tertiær amin samt eventuelt i nærværelse af et magne-siumhalogenid MgX2, hvor X = Cl, Br, J, omsætter magnesium med hydrogen.
15 Det har nu overraskende vist sig, at det ifølge denne metode let tilgængelige magnesiumhydrid på fremragende måde egner sig til dannelse af silaner udfra tetrachlorsilan eller andre chlorsilaner, hvorved ingen yderligere katalysatorer eller aktivatorer er nødvendige.
20 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er kendetegnet ved, at man lader halogensilaner, især tetrachlorsilan, reagere med magnesiumhydrid i et opløsningsmiddel i fravær af yderligere katalysatorer og/eller aktivatorer, hvilket magnesiumhydrid opnås ved, at man i nærværelse af en katalysator be-25 stående af halogenid af et metal fra IV. til VIII. sidegruppe i det periodiske system og en organisk magnesiumforbindelse eller et magnesiumhydrid samt eventuelt i nærværelse af en polycyklisk aromatisk forbindelse eller en tertiær amin samt eventuelt i nærværelse af et magnesiumhalogenid MgX2? hvor 30 X = Cl, Br, J, omsætter magnesium med hydrogen.
4
DK 161696 B
Reaktionen forløber i en cyklisk eller lineær ether eller i en polyether, såsom THF eller glyme som opløsningsmiddel allerede ved stuetemperatur eller ved let forhøjet temperatur (50-70°C) og fører til de tilsvarende silaner i høje udbytter.
5 I kombination med den nævnte syntese af magnesiumhydrid opnås dermed en totrinssyntese af silan udfra de billige råstoffer Mg, H2 og f.eks. SiCl4:
Katalysator
Mg + H2 -> MgH2 10 Aktivator 2 MgH2 + SiCl4-5> SiH4 + 2 MgCl2·
En yderligere fordel ved denne metode er, at hydrogeneringen af magnesium og den påfølgende omsætning af MgH2 med SiCl4 kan gennemføres i en batchproces i f.eks. THF som reaktions-15 medium.
Der foreligger imidlertid også den mulighed, at det i henhold til europapatentskriftet nr. 0 003 564 fremstillede MgH2 isoleres i fast form og derpå i et andet passende opløsningsmiddel anvendes til omsætning med chlorsilaner, f.eks. SiCl4- 20 Opfindelsen forklares nærmere i de følgende eksempler.
Eksempel 1 I et apparatur bestående af en 100 ml trehalset kolbe, der var udrustet med en tildrypningstrakt, indre termometer, mag-netomrører og kølefinger (-78°C), hvilket apparatur var til-25 sluttet en med kviksølv fyldt gasburette, blev påfyldt 0,68 g af det ifølge europæisk patentskrift nr. 0 003 564
DK 161696 B
5 med Ti-katalysatoren fremstillede magnesiumhydrid under argon, som blev dækket med 20 ml absolut THF. En opløsning af 1,04 g (0,7 ml, 6,1 mmol) SiCl^ i 20 ml THF blev ved stuetemperatur og under omrøring tildryppet til MgH2-suspensionen.
5 Reaktionsblandingen blev langsomt opvarmet, hvorved gasudviklingen satte ind fra ca. 40°C, hvilken gasudvikling blev målt ved hjælp af gasburetten. Som følge af reaktionsvarmen steg reaktionsblandingens temperatur forbigående til 65°C. Efter reaktionens afslutning androg gasudviklingen 134 ml (20°C, 10 1 bar). MS-analyse af gassen viste en SiH^-mængde på 20,9 mol-% (resten argon). Under hensyntagen til apparaturets samlede volumen udregnedes deraf et SiH^-udbytte på 80%.
Eksempel 2
Forsøget blev gennemført analogt med eksempel 1, hvorved der 15 blev anvendt en insitudannet suspension af MgH2 i THF (Ti-katalysator). Omsætningen af MgH2 med SiCl^ under dannelse af SiH^ forløb i dette tilfælde allerede ved 25-28°C. Udbyttet af SiH4 androg 76%.
Eksempel 3 20 I et apparatur bestående af en 1 1 trehalset kolbe, der var udrustet med en tildrypningstragt, indre termometer, magnet-omrører og tilbagesvaler (methanol 10°C) samt tilsluttet en kølefælde (-78°C), placeredes 18,56 g af det ifølge europæisk patentskrift nr. 0 003 564 (Ti-katalysator) fremstillede mag-25 nesiumhydrid under argon og blev dækket med 250 ml absolut glyme. En opløsning af 107,20 (126 ml, 0,99 mol) (CH^SiCl i 100 ml glyme blev tildryppet i løbet af 3 timer og under omrøring af MgH2~suspensionen, hvorved blandingens temperatur steg til 25-27°C. Efter afsluttet (CH^)SiCl-tilsætning 30 blev reaktionsblandingen kortvarigt opvarmet til kogetemperatur i argonstrømmen. Udbyttet af den i kølefælden kondenserede trimethylsilan (kogepunkt 6,7°C) androg 80%.

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af siliciumhydrogenfor-bindelser, især silan (SiH^), ud fra halogensilaner under 5 anvendelse af magnesiumhydrid, kendetegnet ved, at man lader halogensilaner, især tetrachlorsilan, reagere med magnesiumhydrid i et opløsningsmiddel i fravær af yderligere katalysatorer og/eller aktivatorer, hvilket magnesiumhydrid opnås ved, at man i nærværelse af en katalysator be-10 stående af halogenid af et metal fra IV. til VIII. sidegruppe i det periodiske system og en organisk magnesiumforbindelse eller et magnesiumhydrid samt eventuelt i nærværelse af en polycyklisk aromatisk forbindelse eller en tertiær amin samt eventuelt i nærværelse af et magnesiumhalogenid MgX2, hvor 15 X = Cl, Br, J, omsætter magnesium med hydrogen.
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man som opløsningsmiddel anvender åbenkædede og cycliske mono- og polyethere, fortrinsvis THF eller glycoldimethyl-ether.
3. Fremgangsmåde ifølge 1 eller 2, kendetegnet ved, at reaktionen gennemføres i temperaturområdet fra 0 til 150°C, fortrinsvis fra 20 til 70°C.
4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at hydrogeneringen af magnesiumet og den 25 påfølgende omsætning af magnesiumhydridet med chlorsilaner, fortrinsvis tetrachlorsilaner, gennemføres ved en batch-proces.
DK590083A 1982-12-22 1983-12-21 Fremgangsmaade til fremstilling af siliciumhydrogenforbindelser, isaer silan DK161696C (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823247362 DE3247362A1 (de) 1982-12-22 1982-12-22 Verfahren zur herstellung von silicium-wasserstoff-verbindungen, insbesondere des silans
DE3247362 1982-12-22

Publications (4)

Publication Number Publication Date
DK590083D0 DK590083D0 (da) 1983-12-21
DK590083A DK590083A (da) 1984-06-23
DK161696B true DK161696B (da) 1991-08-05
DK161696C DK161696C (da) 1992-01-27

Family

ID=6181324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK590083A DK161696C (da) 1982-12-22 1983-12-21 Fremgangsmaade til fremstilling af siliciumhydrogenforbindelser, isaer silan

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0111924B1 (da)
JP (1) JPS59131519A (da)
AT (1) ATE40815T1 (da)
AU (1) AU577035B2 (da)
CA (1) CA1218828A (da)
DE (2) DE3247362A1 (da)
DK (1) DK161696C (da)
ES (1) ES528246A0 (da)
IE (1) IE56457B1 (da)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3340492A1 (de) * 1983-11-09 1985-05-15 Studiengesellschaft Kohle mbH, 4330 Mülheim Verfahren zur herstellung von feinverteiltem, hochreaktivem magnesium und dessen verwendung
DE3409172A1 (de) * 1984-03-13 1985-09-26 D. Swarovski & Co., Wattens, Tirol Verfahren zur herstellung von silan
EP0316472A1 (en) * 1987-11-17 1989-05-24 Ethyl Corporation Silane production from magnesium hydride
US4725419A (en) * 1985-05-17 1988-02-16 Ethyl Corporation Silane production from magnesium hydride
US4824657A (en) * 1985-11-27 1989-04-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for reducing silicon, germanium and tin halides
US5061470A (en) * 1990-08-03 1991-10-29 Ethyl Corporation Silane production from hydridomagnesium chloride
JPH0548070U (ja) * 1991-11-28 1993-06-25 喜和 石渡 紙幣の収納、払い出し装置
DE4239246C1 (de) * 1992-11-21 1993-12-16 Goldschmidt Ag Th Verfahren zur Herstellung von SiH-Gruppen aufweisenden Organopolysiloxanen
DE4313130C1 (de) * 1993-04-22 1994-05-26 Goldschmidt Ag Th Verfahren zur Herstellung von Silanen bzw. Organosiliciumhydriden durch Reduktion der entsprechenden Siliciumhalogenide bzw. Organosiliciumhalogenide
DE102004062449A1 (de) * 2004-12-17 2006-07-06 Klaus Dr. Rennebeck Brennstoffzellensystem auf Mikrohohlfaser-Basis zur Wassermineralisierung
NO326254B1 (no) * 2005-12-22 2008-10-27 Sinvent As Fremgangsmate for fremstilling av silan
DE102009056731A1 (de) 2009-12-04 2011-06-09 Rev Renewable Energy Ventures, Inc. Halogenierte Polysilane und Polygermane
BR112013015955A2 (pt) * 2010-12-23 2018-11-21 Memc Electronic Mat Inc métodos e sistemas para produzir silano
US8388914B2 (en) 2010-12-23 2013-03-05 Memc Electronic Materials, Inc. Systems for producing silane
US8821825B2 (en) 2010-12-23 2014-09-02 Sunedison, Inc. Methods for producing silane

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3050366A (en) * 1959-07-15 1962-08-21 Du Pont Production of silane by the use of a zinc catalyst
DE2804445A1 (de) * 1978-02-02 1979-08-09 Studiengesellschaft Kohle Mbh Verfahren zur herstellung von magnesiumhydriden
DE2908928A1 (de) * 1979-03-07 1980-09-18 Studiengesellschaft Kohle Mbh Verfahren zur herstellung von organolithiumverbindungen neben lithiumhydrid
DE3536797A1 (de) * 1985-10-16 1987-04-16 Studiengesellschaft Kohle Mbh Verfahren zur herstellung von halogen-magnesium-alanat und dessen verwendung

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0553727B2 (da) 1993-08-10
DK590083D0 (da) 1983-12-21
CA1218828A (en) 1987-03-10
AU2275583A (en) 1984-06-28
ES8406982A1 (es) 1984-08-16
ATE40815T1 (de) 1989-03-15
DK590083A (da) 1984-06-23
EP0111924B1 (de) 1989-02-15
DE3247362A1 (de) 1984-06-28
AU577035B2 (en) 1988-09-15
JPS59131519A (ja) 1984-07-28
IE833016L (en) 1984-06-22
EP0111924A2 (de) 1984-06-27
EP0111924A3 (en) 1986-10-29
DK161696C (da) 1992-01-27
DE3379199D1 (en) 1989-03-23
ES528246A0 (es) 1984-08-16
IE56457B1 (en) 1991-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK161696B (da) Fremgangsmaade til fremstilling af siliciumhydrogenforbindelser, isaer silan
US5455367A (en) Method for the synthesis of silanes or organosilicon hydrides by the reduction of the corresponding silicon halides or organosilicon halides
US4276424A (en) Methods for the production of organic polysilanes
US8975429B2 (en) Method of producing cyclohexasilane compounds
KR20060131690A (ko) 보란의 제조 방법
US3057686A (en) Process for preparing silanes
Hurd The Vapor Phase Alkylation and Hydrogenation of Chlorosilanes
US3926833A (en) Preparation of mixed chlorohydrides of aluminum
KR920006800B1 (ko) 실란의 제조방법
US2900225A (en) Process for the production of sih2cl2
WO2019060475A2 (en) SYNTHESIS OF ORGANO-CHLOROSILANES FROM ORGANOSILANES
GB851962A (en) Production of pure silane
US11691883B2 (en) Synthesis of trichlorosilane from tetrachlorosilane and hydridosilanes
JPS63159215A (ja) シランおよびアミンアランの調製
Jackson et al. Chemistry of silane. I. Preparation of silane
US3279886A (en) Preparation of silane
WO2014181194A2 (en) Apparatus and method for the condensed phase production of trisilylamine
WO1984002332A1 (en) Process for production of silane
US4855120A (en) Production of silane and useful coproducts
CA2477622A1 (en) Preparation of mixed-halogen halo-silanes
US3324159A (en) Process for the production of aluminum trialkyls and alkoxy aluminum dialkyls
JP3249966B2 (ja) 環状ビスヒドロシリル化合物
KR950010797B1 (ko) 실란 및 아민 알란의 제조방법
US3437456A (en) Stable diborane diammoniate and method of preparing same
US3106454A (en) Preparation of diborane

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed