JP2011201919A - 高純度トリアルキルアルミニウム及びその製法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便な方法によって、高純度トリアルキルアルミニウムを得る方法を提供する。
【解決手段】トリアルキルアルミニウムとトリアルキルアミンとを反応させてアルミニウム−アミン錯体を形成させ、次いで、反応混合物を蒸留して該アルミニウム−アミン錯体を取得した後、該アルミニウム−アミン錯体からトリアルキルアミンを解離させて、遊離のトリアルキルアルミニウムを得ることを特徴とする、高純度トリアルキルアルミニウムの製造方法。
【選択図】なし
【解決手段】トリアルキルアルミニウムとトリアルキルアミンとを反応させてアルミニウム−アミン錯体を形成させ、次いで、反応混合物を蒸留して該アルミニウム−アミン錯体を取得した後、該アルミニウム−アミン錯体からトリアルキルアミンを解離させて、遊離のトリアルキルアルミニウムを得ることを特徴とする、高純度トリアルキルアルミニウムの製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明は、高純度トリアルキルアルミニウム及びその製法に関するものである。高純度トリアルキルアルミニウムは、例えば、エピタキシャル成長法による高機能の化合物半導体の製造原料として、又、各種半導体製造等における有機金属化合物（例えば、トリアルキルガリウムやトリアルキルインジウム等）の製造原料として有用な化合物である。
従来、高純度トリアルキルアルミニウムの製法としては、例えば、金属ナトリウムをトリメチルアルミニウムに溶解させた後に蒸留精製する方法が知られているが、この方法では、取り扱いが難しい金属ナトリウムを用いなければならず、工業的な高純度トリアルキルアルミニウムの製法としては不適であった（例えば、特許文献１参照）。
本発明の課題は、上記問題点を解決し、簡便な方法によって、高純度トリアルキルアルミニウム及びその方法を提供することにある。
本発明の課題は、ケイ素原子の含有量が0.7質量ppm以下であることを特徴とする、高純度トリアルキルアルミニウムによって解決される。
本発明の課題は、又、一般式（１）
で示されるトリアルキルアルミニウムと一般式（２）
で示されるトリアルキルアミンとを反応させてアルミニウム−アミン錯体を形成させ、次いで、反応混合物を蒸留して該アルミニウム−アミン錯体を取得した後、該アルミニウム−アミン錯体からトリアルキルアミンを解離させて、遊離のトリアルキルアルミニウムを得ることを特徴とする、高純度トリアルキルアルミニウムの製法によっても解決される。
本発明により、エピタキシャル成長法による高機能の化合物半導体の製造原料として、又、各種半導体製造等における有機金属化合物（例えば、トリアルキルガリウムやトリアルキルインジウム等）の製造原料として有用な高純度トリアルキルアルミニウム及びその製法を提供することができる。
本発明に反応において使用するトリアルキルアルミニウムは、前記の一般式（１）で示される。その一般式（１）において、Ｒ１は、炭素数１〜６のアルキル基を示し、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられるが、好ましくはメチル基、エチル基である（即ち、トリアルキルアルミニウムが、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム）。なお、これらの基は、各種異性体も含む。
本発明に反応において使用するトリアルキルアミンは、前記の一般式（２）で示される。その一般式（２）において、Ｒ２は、炭素数７〜１２のアルキル基であり、例えば、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基が挙げられるが、好ましくはn-オクチル基である（即ち、トリアルキルアミンが、トリ-n-オクチルアミン）。なお、これらの基は、各種異性体も含む。
前記トリアルキルアミンの使用量は、トリアルキルアルミニウム1モルに対して、好ましくは0.6〜1.5モル、更に好ましくは0.8〜1.2モルである。なお、これらのトリアルキルアミンは、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
本発明のアルミニウム−アミン錯体の形成は、例えば、トリアルキルアルミニウムトリアルキルアミンとを混合し、攪拌させながら反応させる等の方法によって行われる。その際の温度は、好ましくは30〜150℃、更に好ましくは50〜110℃であり、圧力は特に制限されない。
本発明では、先に得られた混合物を蒸留して当該アルミニウム−アミン錯体を取得した後、当該アルミニウム−アミン錯体からトリアルキルアミンを解離させて、遊離の高純度トリアルキルアルミニウムを得ることができる。
前記反応混合物を蒸留して当該アルミニウム−アミン錯体を取得する際の温度は、好ましくは150〜220℃、更に好ましくは180〜200℃であり、圧力は、好ましくは0.5〜10kPa、更に好ましくは1〜5kPaである。
前記アルミニウム−アミン錯体からトリアルキルアミンを解離させて、遊離の高純度トリアルキルアルミニウムを得る方法としては、例えば、当該アルミニウム−アミン錯体を加熱して蒸留し、その流出物として得る等の方法によって行われる。その際の温度は、好ましくは180〜240℃、更に好ましくは200〜230℃であり、圧力は、好ましくは0.5〜5kPa、更に好ましくは1〜3kPaである。
なお、前記アルミニウム−アミン錯体の形成、蒸留によるアルミニウム−アミン錯体の取得及びアルミニウム−アミン錯体からトリアルキルアミンを解離させて、高純度トリアルキルアルミニウムを得る操作は、複数回行うことによって、より高純度のトリアルキルアルミニウムを得ることができる。
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。なお、トリアルキルアルミニウムの金属原子の分析は、誘導プラズマ発光分析法（ICP-OES法）にて行った。
実施例１（高純度トリメチルアルミニウムの合成）
攪拌装置、ヴィグリュー型蒸留塔（２つの受器を付属）及び滴下漏斗を備えた内容積500mlの反応容器に、窒素雰囲気にて、トリn-オクチルアミン144g(407mmol)を加え、トリメチルアルミニウム（ケイ素原子を47質量ppm含む）30g(416mmol)をゆるやかに加え、攪拌しながら100℃で1時間攪拌させて、アルミニウム−アミン錯体を形成させた。次いで、得られた反応混合物を減圧下で蒸留（180℃、1.4kPa）し、低沸点成分（不純物）をドライアイスで冷却した受器に捕集し、アルミニウム−アミン錯体を反応容器内に取得した。その後、アルミニウム−アミン錯体を195〜230℃に加熱して減圧蒸留（2.7kPa）し、流出物として、トリメチルアルミニウム15gを受器に得た（回収率；50％）。なお、得られたトリメチルアルミニウムは、ケイ素原子が0.5質量ppm以下、ケイ素原子以外の金属原子の合計含有量が0.30質量ppm以下（カルシウム原子；0.02質量ppm以下、カドミウム原子；0.03質量ppm以下、クロム原子；0.08質量ppm以下、銅原子；0.04質量ppm以下、鉄原子；0.02質量ppm以下、マグネシウム原子；0.02質量ppm以下、マンガン原子；0.02質量ppm以下、ナトリウム原子；0.1質量ppm未満、亜鉛原子；0.04質量ppm以下）しか混入していない高純度品であった。
攪拌装置、ヴィグリュー型蒸留塔（２つの受器を付属）及び滴下漏斗を備えた内容積500mlの反応容器に、窒素雰囲気にて、トリn-オクチルアミン144g(407mmol)を加え、トリメチルアルミニウム（ケイ素原子を47質量ppm含む）30g(416mmol)をゆるやかに加え、攪拌しながら100℃で1時間攪拌させて、アルミニウム−アミン錯体を形成させた。次いで、得られた反応混合物を減圧下で蒸留（180℃、1.4kPa）し、低沸点成分（不純物）をドライアイスで冷却した受器に捕集し、アルミニウム−アミン錯体を反応容器内に取得した。その後、アルミニウム−アミン錯体を195〜230℃に加熱して減圧蒸留（2.7kPa）し、流出物として、トリメチルアルミニウム15gを受器に得た（回収率；50％）。なお、得られたトリメチルアルミニウムは、ケイ素原子が0.5質量ppm以下、ケイ素原子以外の金属原子の合計含有量が0.30質量ppm以下（カルシウム原子；0.02質量ppm以下、カドミウム原子；0.03質量ppm以下、クロム原子；0.08質量ppm以下、銅原子；0.04質量ppm以下、鉄原子；0.02質量ppm以下、マグネシウム原子；0.02質量ppm以下、マンガン原子；0.02質量ppm以下、ナトリウム原子；0.1質量ppm未満、亜鉛原子；0.04質量ppm以下）しか混入していない高純度品であった。
比較例１（トリメチルアルミニウムの合成）
実施例１において、トリn-オクチルアミンの代わりに、N,N-ジブチルアニリン85g(414mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルアルミニウムの合成を行った。その結果、得られたトリメチルアルミニウムは、ケイ素原子が1.59質量ppm、ケイ素原子以外の金属原子の合計含有量が0.84質量ppm（カルシウム原子；0.02質量ppm以下、カドミウム原子；0.03質量ppm以下、クロム原子；0.08質量ppm以下、銅原子；0.11質量ppm、鉄原子；0.02質量ppm以下、マグネシウム原子；0.02質量ppm以下、マンガン原子；0.01質量ppm、ナトリウム原子；0.7質量ppm、亜鉛原子；0.02質量ppm）混入している低純度品であった。
実施例１において、トリn-オクチルアミンの代わりに、N,N-ジブチルアニリン85g(414mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルアルミニウムの合成を行った。その結果、得られたトリメチルアルミニウムは、ケイ素原子が1.59質量ppm、ケイ素原子以外の金属原子の合計含有量が0.84質量ppm（カルシウム原子；0.02質量ppm以下、カドミウム原子；0.03質量ppm以下、クロム原子；0.08質量ppm以下、銅原子；0.11質量ppm、鉄原子；0.02質量ppm以下、マグネシウム原子；0.02質量ppm以下、マンガン原子；0.01質量ppm、ナトリウム原子；0.7質量ppm、亜鉛原子；0.02質量ppm）混入している低純度品であった。
比較例２（トリメチルアルミニウムの合成）
実施例１において、トリn-オクチルアミンの代わりに、トリエチルアミン42g(413mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルアルミニウムの合成を行った。その結果、アルミニウム−アミン錯体は形成したものの、トリエチルアミンは解離せずに、遊離のトリメチルアルミニウムを得ることはできなかった。
実施例１において、トリn-オクチルアミンの代わりに、トリエチルアミン42g(413mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルアルミニウムの合成を行った。その結果、アルミニウム−アミン錯体は形成したものの、トリエチルアミンは解離せずに、遊離のトリメチルアルミニウムを得ることはできなかった。
比較例３（トリメチルアルミニウムの合成）
実施例１において、トリn-オクチルアミンの代わりに、トリn-ブチルアミン77g(413mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルアルミニウムの合成を行った。その結果、アルミニウム−アミン錯体は形成したものの、トリn-ブチルアミンは解離せずに、遊離のトリメチルアルミニウムを得ることはできなかった。
実施例１において、トリn-オクチルアミンの代わりに、トリn-ブチルアミン77g(413mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルアルミニウムの合成を行った。その結果、アルミニウム−アミン錯体は形成したものの、トリn-ブチルアミンは解離せずに、遊離のトリメチルアルミニウムを得ることはできなかった。
比較例４（トリメチルアルミニウムの合成）
実施例１において、トリn-オクチルアミンの代わりに、トリn-ヘキシルアミン111g(413mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルアルミニウムの合成を行った。その結果、アルミニウム−アミン錯体は形成したものの、トリn-ヘキシルアミンは解離せずに、遊離のトリメチルアルミニウムを得ることはできなかった。
実施例１において、トリn-オクチルアミンの代わりに、トリn-ヘキシルアミン111g(413mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルアルミニウムの合成を行った。その結果、アルミニウム−アミン錯体は形成したものの、トリn-ヘキシルアミンは解離せずに、遊離のトリメチルアルミニウムを得ることはできなかった。
比較例５（トリメチルアルミニウムの合成）
実施例１において、トリn-オクチルアミンの代わりに、N,N-ジメチルアニリン48g(396mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルアルミニウムの合成を行った。その結果、アルミニウム−アミン錯体は形成したものの、N,N-ジメチルアニリンは解離せずに、遊離のトリメチルアルミニウムを得ることはできなかった。
実施例１において、トリn-オクチルアミンの代わりに、N,N-ジメチルアニリン48g(396mmol)を使用した以外は、実施例１と同様にトリメチルアルミニウムの合成を行った。その結果、アルミニウム−アミン錯体は形成したものの、N,N-ジメチルアニリンは解離せずに、遊離のトリメチルアルミニウムを得ることはできなかった。
比較例６（トリメチルアルミニウムの合成）
攪拌装置、ヴィグリュー型蒸留塔（２つの受器を付属）及び滴下漏斗を備えた内容積500mlの反応容器に、窒素雰囲気にて、ジフェニルメチルアミン72g(393mmol)を加え、トリメチルアルミニウム（ケイ素原子を12質量ppm含む）30g(416mmol)をゆるやかに加え、攪拌しながら100℃で1時間攪拌させて、アルミニウム−アミン錯体を形成させた。次いで、得られた反応混合物を減圧下で蒸留（180℃、1.4kPa）し、低沸点成分（不純物）をドライアイスで冷却した受器に捕集し、アルミニウム−アミン錯体を反応容器内に取得した。その後、アルミニウム−アミン錯体を105〜145℃に加熱して減圧蒸留（2.7kPa）し、流出物として、トリメチルアルミニウム18gを受器に得た（回収率；60％）。なお、得られたトリメチルアルミニウムは、ケイ素原子が11質量ppm混入している低純度品であった。
攪拌装置、ヴィグリュー型蒸留塔（２つの受器を付属）及び滴下漏斗を備えた内容積500mlの反応容器に、窒素雰囲気にて、ジフェニルメチルアミン72g(393mmol)を加え、トリメチルアルミニウム（ケイ素原子を12質量ppm含む）30g(416mmol)をゆるやかに加え、攪拌しながら100℃で1時間攪拌させて、アルミニウム−アミン錯体を形成させた。次いで、得られた反応混合物を減圧下で蒸留（180℃、1.4kPa）し、低沸点成分（不純物）をドライアイスで冷却した受器に捕集し、アルミニウム−アミン錯体を反応容器内に取得した。その後、アルミニウム−アミン錯体を105〜145℃に加熱して減圧蒸留（2.7kPa）し、流出物として、トリメチルアルミニウム18gを受器に得た（回収率；60％）。なお、得られたトリメチルアルミニウムは、ケイ素原子が11質量ppm混入している低純度品であった。
比較例７（トリメチルアルミニウムの合成）
攪拌装置、ヴィグリュー型蒸留塔（２つの受器を付属）及び滴下漏斗を備えた内容積500mlの反応容器に、窒素雰囲気にて、N,N-ジエチルアニリン61g(411mmol)を加え、トリメチルアルミニウム（ケイ素原子を47質量ppm含む）30g(411mmol)をゆるやかに加え、攪拌しながら100℃で1時間攪拌させて、アルミニウム−アミン錯体を形成させた。次いで、得られた反応混合物を減圧下で蒸留（180℃、1.4kPa）し、低沸点成分（不純物）をドライアイスで冷却した受器に捕集し、アルミニウム−アミン錯体を反応容器内に取得した。その後、アルミニウム−アミン錯体を80〜120℃に加熱して減圧蒸留（6.0kPa）し、流出物として、トリメチルアルミニウム18gを受器に得た（回収率；70％）。なお、得られたトリメチルアルミニウムは、ケイ素原子が2.8質量ppm混入している低純度品であった。
攪拌装置、ヴィグリュー型蒸留塔（２つの受器を付属）及び滴下漏斗を備えた内容積500mlの反応容器に、窒素雰囲気にて、N,N-ジエチルアニリン61g(411mmol)を加え、トリメチルアルミニウム（ケイ素原子を47質量ppm含む）30g(411mmol)をゆるやかに加え、攪拌しながら100℃で1時間攪拌させて、アルミニウム−アミン錯体を形成させた。次いで、得られた反応混合物を減圧下で蒸留（180℃、1.4kPa）し、低沸点成分（不純物）をドライアイスで冷却した受器に捕集し、アルミニウム−アミン錯体を反応容器内に取得した。その後、アルミニウム−アミン錯体を80〜120℃に加熱して減圧蒸留（6.0kPa）し、流出物として、トリメチルアルミニウム18gを受器に得た（回収率；70％）。なお、得られたトリメチルアルミニウムは、ケイ素原子が2.8質量ppm混入している低純度品であった。
実施例２（高純度トリエチルアルミニウムの合成）
実施例１において、トリメチルアルミニウムの代わりにトリエチルアルミニウムを用いたこと以外、実施例１と同様に反応を行うと、ケイ素原子が0.7質量ppm以下の高純度トリエチルアルミニウムが得られる。
実施例１において、トリメチルアルミニウムの代わりにトリエチルアルミニウムを用いたこと以外、実施例１と同様に反応を行うと、ケイ素原子が0.7質量ppm以下の高純度トリエチルアルミニウムが得られる。
本発明は、高純度トリアルキルアルミニウム及びその製法に関するものである。高純度トリアルキルアルミニウムは、例えば、エピタキシャル成長法による高機能の化合物半導体の製造原料として、又、各種半導体製造等における有機金属化合物（例えば、トリアルキルガリウムやトリアルキルインジウム等）の製造原料として有用な化合物である。
Claims (4)
- ケイ素原子の含有量が0.7質量ppm以下であることを特徴とする、高純度トリアルキルアルミニウム。
- 一般式（１）
で示されるトリアルキルアルミニウムと一般式（２）
で示されるトリアルキルアミンとを反応させてアルミニウム−アミン錯体を形成させ、次いで、反応混合物を蒸留して該アルミニウム−アミン錯体を取得した後、該アルミニウム−アミン錯体からトリアルキルアミンを解離させて、遊離のトリアルキルアルミニウムを得ることを特徴とする、高純度トリアルキルアルミニウムの製法。 - トリアルキルアルミニウムが、トリメチルアルミニウム又はトリエチルアルミニウムである請求項１記載の高純度トリアルキルアルミニウムの製法。
- トリアルキルアミンが、トリn-オクチルアミンである請求項１記載の高純度トリアルキルアルミニウムの製法。
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