JP2001002683A - 高純度ジアルキルアミノシランおよびその製造方法 - Google Patents

高純度ジアルキルアミノシランおよびその製造方法

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JP2001002683A
JP2001002683A JP11171932A JP17193299A JP2001002683A JP 2001002683 A JP2001002683 A JP 2001002683A JP 11171932 A JP11171932 A JP 11171932A JP 17193299 A JP17193299 A JP 17193299A JP 2001002683 A JP2001002683 A JP 2001002683A
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dialkylaminosilane
copper
metal silicon
copper compound
reaction
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Takashi Ono
隆 小野
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の腐食なく、さらには煩雑な精製
工程を必要としない高純度のジアルキルアミノシランを
効率よく製造する。 【解決手段】 銅触媒存在下、金属ケイ素とジアルキ
ルアミンからジアルキルアミノシランを製造する方法に
おいて、銅触媒の原料として融点が300℃以下の銅化
合物を用いる、または金属ケイ素と銅化合物の混合物を
熱処理し、活性化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高純度のジアルキ
ルアミノシランおよびその製造方法に関する。さらに詳
しくは、銅触媒存在下において金属ケイ素とジアルキル
アミンとから効率よく製造する、高純度ジアルキルアミ
ノシランおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ジアルキルアミノシランは、分子内にケ
イ素原子と窒素原子を有する化合物であり、特に近年半
導体絶縁膜材料などの電子情報材料分野において、塩素
をはじめとする腐食性の高いハロゲン含有量が低い高純
度品が望まれ、それらを安価で効率よく製造する方法が
求められている。
【0003】ジアルキルアミノシランの製造方法とし
て、クロロシラン類とジアルキルアミンの反応から合成
する方法が知られている(ジャーナル オブ ケミカル
ソサイアティー、第3429〜3436頁、1964
年)。しかし、目的とするジアルキルアミノシランの他
に塩酸や塩素を含有する化合物が多量に副生するため、
ジアルキルアミノシランを得るために精製が不可欠であ
る。その操作は容易でなく、塩酸や塩素を含有する化合
物を低レベルまで除去するためには、中和剤を用いて中
和した後に蒸留を行うなどの煩雑な操作を要する。さら
には、反応装置などの機器を腐食させる等の欠点があ
り、高級な材質を用いなくてはならない。
【0004】一方、銅活性化ケイ素粒子(銅触媒により
活性化されたケイ素粒子)とジメチルアミンとを反応さ
せてジメチルアミノシランを製造する方法が開示されて
いる(特公昭61−11957号公報)。この方法にお
ける銅活性化ケイ素粒子は、ケイ素粒子とセメント銅を
約300℃の塩化水素ガスによって、約5%のケイ素が
クロロシランとして消費されるまで流動化することによ
って得ている。しかし活性化の際に多量の塩化水素を用
いるため、塩素分が銅活性化ケイ素粒子に残留し、その
結果ジアルキルアミノシランに少なくとも塩素分が数百
ppm混入することが避けられない。そのためクロロシ
ラン類を原料にジアルキルアミノシランを製造する場合
と同様に、煩雑な精製操作が必要となる。また活性化工
程の流動層装置として、高級な材質を用いる必要があ
り、プロセスも煩雑となる。さらには活性化に伴ってケ
イ素分が消失するため、製造原価に影響する問題もあ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は装置が腐食さ
れることがなく、さらには煩雑な精製工程を必要としな
い高純度のジアルキルアミノシランおよびそれらを効率
よく製造する方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のジアルキルアミ
ノシランは、銅触媒の原料として融点が300℃以下で
ある銅化合物を用い、金属ケイ素と銅化合物の混合物を
熱処理して活性化することにより、ハロゲン含有量が極
めて少量で、効率よく製造されるものである。
【0007】すなわち、本発明は銅触媒存在下、金属ケ
イ素とジアルキルアミンからジアルキルアミノシランを
製造する方法において、銅触媒の原料として融点が30
0℃以下の銅化合物を用いることを特徴とする、式H
4-nSi(NR2n(n=2〜4、Rはアルキル基)で
表される高純度ジアルキルアミノシランの製造方法、ま
たは銅触媒存在下、金属ケイ素とジアルキルアミンから
ジアルキルアミノシランを製造する方法において、銅触
媒の原料として融点が300℃以下の銅化合物を用い、
該金属ケイ素と該銅化合物の混合物を熱処理し、活性化
することを特徴とする、式H4-nSi(NR2n(n=
2〜4、Rはアルキル基)で表される高純度ジアルキル
アミノシランの製造方法に関する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明をさらに詳細に説
明する。本発明において原料の一つとして使用する金属
ケイ素は、特に限定されるものではないが、純度90重
量%以上のものが好適である。不純物としてハロゲンが
多量に含まれていると、製造するジアルキルアミノシラ
ンにハロゲンまたはハロゲン化合物が混入する恐れがあ
るので、ハロゲン含有量は1重量%以下であることが好
ましい。その他の不純物の種類および量については特に
限定されるものではない。また、表面の酸化層を除去す
ることにより転化率などが向上することから、フッ酸な
どで処理したものを用いてもよい。金属ケイ素の形状と
しては粒状が好適である。金属ケイ素の粒子径として
は、特に限定されるものではないが、10〜500μm
のものが好ましい。
【0009】もう一つの原料であるジアルキルアミンと
しては、低級アルキルアミンが好ましく、ジメチルアミ
ン、ジエチルアミンが特に好ましい。ジアルキルアミン
の純度は95重量%以上が好適である。金属ケイ素と同
様、不純物としてハロゲンが多量に含まれていると、製
造されたジアルキルアミノシランにハロゲンまたはハロ
ゲン化合物が混入する恐れがあるので、ハロゲン含有量
は0.1重量%以下であることが好ましい。その他の不
純物の種類および量については特に限定されるものでは
ない。また、脱水処理などを施すことにより水分の含有
量を1000ppm以下、さらには300ppm以下と
したものを用いるのが好ましい。
【0010】本発明における銅触媒の原料としては、融
点が300℃以下である銅化合物を用いる。例えば、酢
酸銅(融点115℃)、銅アセチルアセトネート(同2
84℃)、銅ベンゾイルアセトネート(同196℃)、
硝酸銅(同114℃)、銅メトキシド(同206℃)な
どが挙げられ、酢酸銅や硝酸銅が特に好ましい。
【0011】銅化合物の純度は90重量%以上であるこ
とが好ましい。金属ケイ素と同様、不純物としてハロゲ
ンが多量に含まれていると、製造されたジアルキルアミ
ノシランにハロゲンまたはハロゲン化合物が混入する恐
れがあるので、ハロゲン含有量は1重量%以下であるこ
とが好ましい。その他の不純物の種類および量について
は特に限定されるものではない。
【0012】銅化合物の使用量は、金属ケイ素1モルに
対し、0.001〜0.1モルが好ましく、より好まし
くは0.005〜0.05モルが好適である。この範囲
を外れると、金属ケイ素の転化率が低減したり、反応速
度が低下するので好ましくない。
【0013】銅触媒の原料として融点が300℃以下で
ある銅化合物を用い、金属ケイ素と銅化合物の混合物を
熱処理して活性化することにより効率よく製造できる理
由は次のように推測する。すなわち、熱処理によりまず
銅化合物が溶融して金属ケイ素の表面を覆うように高分
散に担持され、次いで金属ケイ素表面上に反応活性点が
高分散に多数形成される。銅化合物の融点が300℃を
越えると、金属ケイ素表面への分散性が低減するため
に、金属ケイ素の転化率が低減したり、反応速度が低下
する。
【0014】金属ケイ素と銅化合物の混合物を熱処理に
より活性化する方法は用いる銅化合物の種類により異な
るが、通常、金属ケイ素と銅化合物を物理混合し、常圧
下において、窒素やアルゴンなどの不活性ガス、水素や
メタノールなどの還元性ガス、またはその混合ガス流通
下で、金属ケイ素と銅化合物の混合物を数分間から数時
間加熱することにより行われる。熱処理の温度は800
〜1400℃の範囲であることが好ましい。熱処理の温
度が800℃未満もしくは1400℃を越えると、十分
に活性化することができないため、金属ケイ素の転化率
が低減したり、反応速度が低下する。また、流通させる
ガスは還元性ガスを含むのが好ましい。
【0015】本発明の方法では、反応を気相で行うこと
も液相で行うこともできる。反応を気相で行う場合、例
えば次のようにして行う。まず、金属ケイ素と銅化合物
を熱処理により活性化して前駆体を調製する。調製され
た前駆体を、ジアルキルアミン蒸気と接触させる。接触
方法は、固定床方式、移動床方式、流動床方式等いずれ
も採用することができる。また、回分式で接触させるこ
とも可能である。ジアルキルアミン蒸気と前駆体の接触
時間は、常温、常圧でのガス空間速度(G.H.S.
V.)にて、20,000〜200/hが好ましく、
5,000〜500/hがより好ましい。ジアルキルア
ミン蒸気は、単独で供給しても、原料や生成物に影響し
ない希釈ガスにより希釈して供給してもよい。反応温度
は150〜350℃が好ましく、より好ましくは180
〜300℃が好適である。反応時の圧力は特に制限され
ることはなく、加圧下や減圧下で反応を行ってもよい。
反応温度および圧力は系を気相に保ち得る範囲から適宜
選択することができる。
【0016】反応を液相で行う場合、例えば次のように
して行う。まず、金属ケイ素と銅化合物を熱処理により
活性化して前駆体を調製する。調製された前駆体を溶媒
中に分散させ、ジアルキルアミンと接触させる。溶媒と
しては反応に関与しない不活性なものであればよく、沸
点が高く安定な溶媒を用いることが好ましい。前駆体と
溶媒の好適な割合は、溶媒1Lに対して前駆体0.1〜
1kgである。ジアルキルアミンの供給方法は特に制限
されるものではなく、液体で滴下する方法や気体で吹き
込む方法などを挙げることができる。反応方式は、回分
式および連続式のいずれも採用することができる。反応
温度は100〜350℃が好ましく、より好ましくは1
50〜300℃が好適である。反応時の圧力は特に制限
されることはなく、加圧下や減圧下で反応を行ってもよ
い。
【0017】本発明において、ビスジアルキルアミノシ
ランH2Si(NR22、トリスジアルキルアミノシラ
ンHSi(NR23、テトラキスジアルキルアミノシラ
ンSi(NR24の3種類のジアルキルアミノシランを
製造でき、蒸留等の通常の分離手法を用いてこれらを分
離することができる。
【0018】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、その要旨を越えない限り、以下の実施例に
よって本発明の範囲が制限されるものではない。%は特
記しないかぎり重量基準で表す。なお、本発明における
トリスジメチルアミノシランの選択率は下記の式で算出
される値である。 ・トリスジメチルアミノシラン選択率(重量%)=
[(トリスジメチルアミノシランの重量)/(ビスジメ
チルアミノシランの重量+トリスジメチルアミノシラン
の重量+テトラキスジメチルアミノシランの重量)]×
100
【0019】実施例1 金属ケイ素(和光純薬工業株式会社製、純度98%)9
gに、酢酸第二銅一水和物(和光純薬工業株式会社製、
純度99.9%以上)3.14gを加えて十分に混合し
た。この混合物3.64gをステンレス製固定床反応器
に充填して250℃に保持し、窒素で希釈したジメチル
アミン蒸気(ジメチルアミン分圧60kPa)を3.3
g/hの速度で反応器に供給して、常圧でジメチルアミ
ノシランの製造を行った。反応生成物はドライアイス・
メタノールトラップ(約−70℃)で捕集し、ジメチル
アミン転化率が0%となった時点をもって反応終了とし
た。反応生成物の分析は、TCD型ガスクロマトグラフ
ィーにより行った。その結果、10分の誘導期の後にジ
メチルアミノシランが生成し始め、反応開始1時間後に
金属ケイ素の転化率は14%に達し、その時のジメチル
アミンの転化率は55%であった。さらに反応を続けた
ところ、反応開始8時間後に反応が終了し、金属ケイ素
の積算転化率は84%に達し、ジメチルアミンの積算転
化率は41%であった。生成物中にジメチルアミノシラ
ン以外の化合物はほとんど見られなかった。なお、トリ
スジメチルアミノシランの積算選択率は90%であっ
た。また、生成物中の塩素を分析したところ、塩素が5
ppm、フッ素、臭素ならびにヨウ素は0.1ppm以
下であり、ハロゲン含有量(塩素、フッ素、臭素ならび
にヨウ素含有量の総和)は5ppmであった。
【0020】実施例2 金属ケイ素と酢酸第二銅一水和物の混合物を、熱処理し
て活性化した後に反応に供した以外は、実施例1と同様
にしてジメチルアミノシランの製造を行った。熱処理は
以下の様にして行った。金属ケイ素と酢酸第二銅一水和
物の混合物をアルミナ製熱処理器に充填し、窒素で希釈
した水素(1容積%)を80L/h(常温、常圧換算)
で流通させながら、820℃で2時間熱処理を行い前駆
体を得た。次いで、この前駆体3.0gをステンレス製
固定床反応器に充填して250℃に保持し、窒素で希釈
したジメチルアミン蒸気を反応器に供給して、常圧でジ
メチルアミノシランの製造を行った。結果を表1に示
す。
【0021】実施例3 酢酸第二銅一水和物に代えて硝酸第二銅三水和物(和光
純薬工業株式会社製、純度99.9%)3.80gを用
いた以外は、実施例2と同様にして前駆体を調製し、実
施例1と同様の条件でジメチルアミノシランの製造を行
った。結果を表1に示す。
【0022】比較例1 酢酸第二銅一水和物に代えてシアン化第一銅(和光純薬
工業株式会社製、融点473℃)1.41gを用いた以
外は、実施例2と同様にして前駆体を調製し、実施例1
と同様の条件でジメチルアミノシランの製造を行った。
結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明によるジアルキルアミノシラン
は、装置の腐食や煩雑な精製工程が不可欠であるといっ
た、従来技術により製造されるジアルキルアミノシラン
では解決できなかった問題点を解決でき、ハロゲン含有
量が極めて少量である高純度のジアルキルアミノシラン
である。また、本発明の方法によれば、ハロゲン含有量
が極めて少量である高純度のジアルキルアミノシランを
効率よく製造することができる。よって本発明の工業的
意義は大きい。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅触媒存在下、金属ケイ素とジアルキ
    ルアミンからジアルキルアミノシランを製造する方法に
    おいて、銅触媒の原料として融点が300℃以下の銅化
    合物を用いることを特徴とする、式H4-nSi(NR2
    n(n=2〜4、Rはアルキル基)で表される高純度ジ
    アルキルアミノシランの製造方法。
  2. 【請求項2】 銅触媒存在下、金属ケイ素とジアルキ
    ルアミンからジアルキルアミノシランを製造する方法に
    おいて、銅触媒の原料として融点が300℃以下の銅化
    合物を用い、該金属ケイ素と該銅化合物の混合物を熱処
    理し、活性化することを特徴とする、式H4-nSi(N
    2n(n=2〜4、Rはアルキル基)で表される高純
    度ジアルキルアミノシランの製造方法。
  3. 【請求項3】 ジアルキルアミノシランのハロゲン含
    有量が10ppm以下である請求項1または2記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 金属ケイ素のハロゲン含有量が1重量
    %以下である請求項1または2記載の方法。
  5. 【請求項5】 ジアルキルアミンのハロゲン含有量が
    0.1重量%以下である請求項1または2記載の方法。
  6. 【請求項6】 銅化合物のハロゲン含有量が1重量%
    以下である請求項1または2記載の方法。
  7. 【請求項7】 金属ケイ素と銅化合物の混合物を熱処
    理し、活性化する温度が800〜1400℃である請求
    項2記載の方法。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の製造方法により得られ
    る高純度ジアルキルアミノシラン。
  9. 【請求項9】 請求項2記載の製造方法により得られ
    る高純度ジアルキルアミノシラン。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101040325B1 (ko) 2009-08-25 2011-06-10 (주)디엔에프 알킬아미노실란의 제조방법
JP2012136472A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 精製アミノシランの製造方法

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