JP2001019418A - モノシラン及びテトラアルコキシシランの製造方法 - Google Patents
モノシラン及びテトラアルコキシシランの製造方法Info
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Abstract
ランを製造し且つ、種々のケイ素化合物の原料として有
用なテトラアルコキシシランも同時に高純度で製造す
る。 【解決手段】 ある種の触媒を用いてアルコキシシラ
ンを不均化させ、触媒及びテトラアルコキシシランを含
有する溶媒を、ある特定の条件下で分離を行う。
Description
(OR)4-nで表される水素数1〜3のアルコキシシラ
ンを不均化して、モノシラン及びテトラアルコキシシラ
ンを製造する方法に関する。
モルファスシリコン、絶縁膜(シリカ)等の原料とし
て、半導体基盤、太陽電池、シリコンエピタキシャル
膜、ファインセラミックス等広範に使用されている。ま
た、近年の半導体産業の成長に伴いその需要も急激な伸
びを示しており、さらに安価に、大量に製造する方法の
開発が望まれている。
て、反応条件が穏和なことや、腐食性ガスが発生しない
等の点からアルコキシシランの不均化による製造法が有
望視されている。また、このアルコキシシランの不均化
反応では、副生物としてテトラアルコキシシランが大量
に生成するが、このテトラアルコキシシランは、種々の
ケイ素化合物の原料として有用な物質であり、この副生
物も有効に利用することが工業的に重要である。
相中での触媒反応で行われており、得られるモノシラン
の収率は使用する触媒により大きく左右されるため、多
数の触媒の検討がなされている。例えば、特開平1−2
61216号公報では、触媒として金属のアルコキシド
や水酸化物、溶媒として含窒素有機化合物を用いるこ
と、また、特開平1−264992号公報では、触媒と
して4級アンモニウム化合物、4級ホスホニウム化合物
を用いることで、それぞれ少量の触媒で効率よくモノシ
ランを生産できることが記載されている。しかしなが
ら、液相中での反応のため、触媒が溶媒や副生物に溶解
又は懸濁し、溶媒と触媒との分離が必ずしも容易でな
く、有用な副生物であるテトラアルコキシシランを高純
度で分離する技術が確立されていないのが現状である。
この欠点を補うため反応液との分離が容易な固体触媒の
開発もなされており、例えば、特公平6−88770号
公報では触媒として陰イオン交換樹脂、特公平7−25
535号公報では周期律表1a族の金属を含有するゼオ
ライトが記載されており、何れも触媒と溶媒はろ過によ
り分離が可能と記載されている。これらの方法により、
副生物の分離は可能と考えられるが、これらの触媒は接
触効率が悪く、主生成物であるモノシランを効率よく得
るためには、大量の触媒を用いる必要がある。
率よくモノシランを製造し且つ、種々のケイ素化合物の
原料として有用なテトラアルコキシシランも同時に高純
度で製造するモノシラン及びテトラアルコキシシランの
製造方法を提供することにある。
シシランから効率よくモノシランを製造し且つ、テトラ
アルコキシシランも同時に高純度で製造する方法につい
て鋭意検討した結果、ある種の触媒を用いてアルコキシ
シランを不均化させ、触媒及びテトラアルコキシシラン
を含有する溶媒を、ある特定の条件下で分離を行うこと
で、この目的を達することを見いだした。
R)4-n[式中nは1、2または3であり、Rはアルキ
ル基もしくはシクロアルキル基を示す]で表されるアル
コキシシランを不均化させて、モノシラン及びテトラア
ルコキシシランを製造する方法において、 アルコキシシランを触媒の存在下、溶媒中で不均化反
応させ、モノシラン及びテトラアルコキシシランを得る
反応工程、 反応工程から触媒及びテトラアルコキシシランを含有
する溶媒の一部を抜き出す工程、 抜き出した触媒及びテトラアルコキシシランを含有す
る溶媒から蒸留によりテトラアルコキシシランの一部又
は全量を分離する工程、さらに、 蒸留により残留した触媒及びテトラアルコキシシラン
を含有する溶媒の一部又は全量を、再度反応工程に戻す
工程、からなるモノシラン及びテトラアルコキシシラン
の製造方法に関する。
本発明で使用する原料は、一般式HnSi(OR)
4-n[式中nは1、2または3であり、Rはアルキル基
もしくはシクロアルキル基を示す]で表されるアルコキ
シシランである。具体的にはトリメトキシシラン、ジメ
トキシシラン、トリエトキシシラン、ジエトキシシラン
等が挙げられるがこれに限定するものではない。また、
必ずしも単一組成である必要はなく、不均化反応で副生
するテトラアルコキシシラン類を含む物であっても、本
発明に何ら不都合は生じないが、単一組成である方が望
ましい。
媒は、高収率でモノシランが得られれば特に規定はしな
いが、一般式MOHもしくはM(OH)2[式中Mはア
ルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を示す]で表され
る金属水酸化物や、一般式MOR[式中Mはアルカリ金
属もしくはアルカリ土類金属を示し、Rは炭素数1〜6
のアルキル基またはシクロアルキル基を示す]で表され
るアルコキシド又は、コバルト、ニッケル、白金属の金
属又はその化合物を使用することが望ましい。具体的に
は、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バ
リウム、ナトリウメトキシド、ナトリウムエトキシド、
カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、NiF4、
CoF2等が挙げられる。
く進行し、モノシランが効率よく発生すればよく、一般
的には原料アルコキシシランに対し0.01〜1重量%
程度でよい。反応は、比較的穏和な条件で進行するた
め、通常、常圧において40〜80℃程度が好ましい。
また、通常は、窒素などの不活性ガスの雰囲気下で行わ
れるのが好ましい。
が好ましい。アルコキシシランは、本発明の目的である
反応副生物のテトラアルコキシシランを分離するという
観点から、副生物と同じ基を持つテトラアルコキシシラ
ンを用いることが特に好ましい。具体的には原料にトリ
メトキシシランを使用すれば、溶媒にはテトラメトキシ
シランを選択し、原料にトリエトキシシランを使用すれ
ば、溶媒にはテトラエトキシシランを選択することが挙
げられるがもちろんこれに限定されるものではない。
均化反応により生成するテトラアルコキシシランにより
反応器内の液量が増加するため、この増加した液を連続
的に抜き出すことで、反応器内の液量を一定に保ち、こ
の抜き出した触媒及びテトラアルコキシシランの含有す
る溶媒中からテトラアルコキシシランを分離する。
シシランの含有する溶媒中からのテトラアルコキシシラ
ンの分離は蒸留により行う。蒸留に用いる装置として
は、一般的に用いられる常圧蒸留装置又は、減圧蒸留装
置を用いることで何ら支障を生じない。その形式も、充
填塔、泡鐘塔、プレート塔等、いずれの形式であっても
問題ない。
ラアルコキシシランを分離する割合が98重量%以下に
することが好ましく、さらに好ましくは90重量%以下
である。この割合が98重量%を越えると、溶媒に過剰
な熱が加わり、重合反応等が進行することにより、テト
ラアルコキシシランの2量体、3量体等が生成し、得ら
れるテトラアルコキシシラン及び、残留するテトラアル
コキシシランの純度が低下する。
圧下で行っても特に問題ないが、減圧下で行う方がより
好ましい。さらに、本発明の蒸留方法において、蒸留さ
れずに残った触媒及びテトラアルコキシシランを含有す
る溶媒には、重合反応等の進行による不純物の生成が無
いため、そのまま、不均化反応の溶媒としての利用が可
能であるため、再利用することが望ましいが、そのまま
廃棄しても、反応上、何ら問題はない。
シシランの不均化反応を行うことで、効率よくモノシラ
ンを生成することが出きる。さらに、反応器内の液面を
一定に保つために抜き出した、触媒及びテトラアルコキ
シシランを含有する溶媒を、特定の条件下で蒸留するこ
とで、副生するテトラアルコキシシランを高純度で生成
することができる。さらに、蒸留により残留した触媒及
びテトラアルコキシシランを含有する溶媒は、反応溶媒
として再利用が可能である。
る。 実施例1 窒素ガス導入管、生成ガス排出管、原料仕込み管及び溶
媒抜き出し管を備えた内容積200mlの耐圧ガラス製
容器に、触媒として水酸化カリウムを0.05g、溶媒
としてテトラメトキシシランを60g仕込み、マグネチ
ックスターラーにより撹拌し、窒素で容器内を十分置換
した。ガラス製容器は、ウオーターバスにより加熱し、
溶媒温度を60℃の一定温度とした。その後、トリメト
キシシラン60gを原料液仕込み管より0.5g/mi
nで添加し、添加終了後に、原料仕込み管のバルブを閉
じた。反応は水酸化カリウムとトリメトキシシランが接
触した時点から起こり、モノシランが発生する。その
後、モノシランが発生しなくなるまで3時間実施した。
生成したモノシランは、ガスクロマトグラフィー(GC
−8A島津製作所製)で経時的に測定し、モノシランが
生成しなくなったことを確認した。モノシランは、3.
54g生成し、トリメトキシシランの転化率は90%で
あった。反応により生成したテトラメトキシシランによ
り溶媒量が増加するため、反応器内の液量が一定になる
ように、連続的に抜き出し管より溶媒を抜き出した。抜
き出した液量は40gであった。反応終了後、抜き出し
た水酸化カリウムを含むテトラメトキシシランを単蒸留
装置に移し、オイルバスにより130℃に加熱した。留
出液の回収を、容器内の液体が全液量の95%蒸発する
まで実施し、蒸留終了後、回収液及び残留液の上澄み液
をガスクロマトグラフィーで分析した結果、共にテトラ
メトキシシランのみのピークが検出された。
水酸化カリウムを含有する溶液2gを取り出し、実施例
1と同様の反応器に投入した。その中に、触媒のKOH
0.05g加えた後、溶媒のテトラメトキシシランを加
え、全体で60.05gとした。その後、実施例1と同
様の条件で原料のトリメトキシシラン60gを添加し、
生成したモノシランは、ガスクロマトグラフィー(GC
−8A島津製作所製)で経時的に測定し、3時間後には
モノシランが生成しなくなったことを確認した。この際
のトリメトキシシランの転化率は、実施例1と同様に9
0%であった。反応終了後、実施例1と同様に抜き出し
た水酸化カリウムを含むテトラメトキシシランを単蒸留
装置に移し、オイルバスにより130℃に加熱した。留
出液の回収を、容器内の液体が全液量の95%蒸発する
まで実施し、蒸留終了後、回収液及び残留液の上澄み液
をガスクロマトグラフィーで分析した結果、共にテトラ
メトキシシランのみのピークが検出された。
液及び残留液の上澄み液をガスクロマトグラフィーで分
析した結果、共にテトラメトキシシランのみのピークが
検出された。また、トリメトキシシランの転化率は90
%で変化しなかった。
コキシシランを製造すれば、モノシランを効率よく製造
できると同時に、不純物のないテトラアルコキシシラン
も回収することができる。また、本発明の蒸留法によれ
ば、蒸留残液中にもテトラアルコキシシラン以外の副生
物がないことから、容易に溶媒として循環再利用でき
る。よってモノシランを効率よく生成すると同時に高純
度のテトラアルコキシシランも生成できることから本発
明の工業的意義は大きい。
Claims (4)
- 【請求項1】 一般式HnSi(OR)4-n[式中nは
1、2または3であり、Rはアルキル基もしくはシクロ
アルキル基を示す]で表されるアルコキシシランを不均
化させて、モノシラン及びテトラアルコキシシランを製
造する方法において、 アルコキシシランを触媒の存在下、溶媒中で不均化反
応させ、モノシラン及びテトラアルコキシシランを得る
反応工程、 反応工程から触媒及びテトラアルコキシシランを含有
する溶媒の一部を抜き出す工程、 抜き出した触媒及びテトラアルコキシシランを含有す
る溶媒から蒸留によりテトラアルコキシシランの一部又
は全量を分離する工程、からなるモノシラン及びテトラ
アルコキシシランの製造方法。 - 【請求項2】 一般式HnSi(OR)4-n[式中nは
1、2または3であり、Rはアルキル基もしくはシクロ
アルキル基を示す]で表されるアルコキシシランを不均
化させて、モノシラン及びテトラアルコキシシランを製
造する方法において、 アルコキシシランを触媒の存在下、溶媒中で不均化反
応させ、モノシラン及びテトラアルコキシシランを得る
反応工程、 反応工程から触媒及びテトラアルコキシシランを含有
する溶媒の一部を抜き出す工程、 抜き出した触媒及びテトラアルコキシシランを含有す
る溶媒から蒸留によりテトラアルコキシシランの一部を
分離する工程、 蒸留により残留した触媒及びテトラアルコキシシラン
を含有する溶媒の一部又は全量を、再度反応工程に戻す
工程、からなるモノシラン及びテトラアルコキシシラン
の製造方法。 - 【請求項3】 溶媒から蒸留によりテトラアルコキシ
シランを分離する割合が98重量%以下である請求項1
または2記載のモノシラン及びテトラアルコキシシラン
の製造方法。 - 【請求項4】 溶媒がアルコキシシランである請求項1
または2記載のモノシラン及びテトラアルコキシシラン
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11184698A JP2001019418A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | モノシラン及びテトラアルコキシシランの製造方法 |
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JP11184698A JP2001019418A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | モノシラン及びテトラアルコキシシランの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=16157826
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP11184698A Pending JP2001019418A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | モノシラン及びテトラアルコキシシランの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2001019418A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010050579A1 (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | 昭和電工株式会社 | モノシランおよびテトラアルコキシシランの製造方法 |
CN102666554A (zh) * | 2009-11-25 | 2012-09-12 | 昭和电工株式会社 | 甲硅烷和四烷氧基硅烷的制造方法 |
-
1999
- 1999-06-30 JP JP11184698A patent/JP2001019418A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102666554A (zh) * | 2009-11-25 | 2012-09-12 | 昭和电工株式会社 | 甲硅烷和四烷氧基硅烷的制造方法 |
KR101344356B1 (ko) | 2009-11-25 | 2014-01-22 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 모노실란 및 테트라알콕시실란의 제조방법 |
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US9045503B2 (en) | 2009-11-25 | 2015-06-02 | Showa Denko K.K. | Method for producing monosilane and tetraalkoxysilane |
US9233987B2 (en) | 2009-11-25 | 2016-01-12 | Showa Denko K.K. | Method for producing monosilane and tetraalkoxysilane |
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