JP2014181145A - Method of manufacturing cyclic silane - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method producing cyclic silane from a cyclic halosilane compound in good productivity and good reproductivity and also capable of easily achieving purification of the cyclic silane.SOLUTION: The method of manufacturing cyclic silane includes a pulverization process for pulverizing a solid cyclic halosilane compound and a reaction process for producing cyclic silane represented by the formula (1): SiR(1), where n is an integer of 3 to 10, and R represents hydrogen, an organic group having 1 to 10 carbon atoms or a silyl group, by contacting the resulting cyclic halosilane pulverized product with at least one kind selected from a hydride reducing agent and an organic metallic reaction agent.

Description

本発明は環状シランを製造する方法に関し、特に、環状シランを効率良く製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing cyclic silane, and more particularly to a method for producing cyclic silane efficiently.

太陽電池、半導体等の用途には、薄膜シリコンが用いられており、この薄膜シリコンは、従来モノシランを原料とする気相成長製膜法(CVD法)によって作製されている。近年、該CVD法に代わって、水素化ポリシランを用いた新たな製法が注目されている。当該方法とは、水素化ポリシラン溶液を基材に塗布した後、焼成する塗布製膜法(液体プロセス)であり、前記水素化ポリシラン溶液の原料としては、環状水素化シランであるシクロペンタシランが使用されている。このシクロペンタシランは、UV照射によって水素化ポリシランとなることが報告されている(非特許文献1)。   Thin film silicon is used for applications such as solar cells and semiconductors, and this thin film silicon has been conventionally produced by a vapor deposition method (CVD method) using monosilane as a raw material. In recent years, a new production method using hydrogenated polysilane has attracted attention in place of the CVD method. The method is a coating film forming method (liquid process) in which a hydrogenated polysilane solution is applied to a substrate and then baked. As a raw material of the hydrogenated polysilane solution, cyclopentasilane, which is a cyclic hydrogenated silane, is used. It is used. It has been reported that this cyclopentasilane becomes hydrogenated polysilane by UV irradiation (Non-patent Document 1).

ところで、原料としてシクロペンタシラン以外の環状水素化シランを用いることでも水素化ポリシランの合成ができる可能性がある。環状水素化シランとしては、シクロペンタシラン以外に、シクロヘキサシランが知られている。シクロヘキサシランは、例えば、トリクロロシランと、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタエチルジエチレントリアミン(ペデタ(pedeta))あるいはN,N,N’,N’−テトラエチルエチレンジアミン(テエダ(teeda))等の第三級ポリアミンとを接触させ、テトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオンの塩を調製し、該ヒドリド還元剤を用いて前記環状シランの前駆体(環状ハロシラン化合物)を還元することにより製造できることが知られている(特許文献1、2)。   By the way, there is a possibility that hydrogenated polysilane can be synthesized by using a cyclic hydrogenated silane other than cyclopentasilane as a raw material. In addition to cyclopentasilane, cyclohexasilane is known as the cyclic hydrogenated silane. Cyclohexasilane is, for example, trichlorosilane and N, N, N ′, N ″, N ″ -pentaethyldiethylenetriamine (pedeta) or N, N, N ′, N′-tetraethylethylenediamine (Teeda). (Teeda)) is contacted with a tertiary polyamine to prepare a tetradecachlorocyclohexasilane dianion salt, and the cyclic silane precursor (cyclic halosilane compound) is reduced using the hydride reducing agent. (Patent Documents 1 and 2).

特許第4519955号公報Japanese Patent No. 4519955 国際公開第2011/094191号パンフレットInternational Publication No. 2011/094191 Pamphlet

T.Shimoda et. al.,“Solution-processed silicon films and transistors”,Nature,2006,vol.440,p.783T. Shimoda et. Al., “Solution-processed silicon films and transistors”, Nature, 2006, vol. 440, p. 783

しかし、ヒドリド還元剤による環状ハロシラン化合物の還元は、長時間の反応時間を要し生産性が十分ではなく、また再現性も乏しかった。
従って本発明の目的は、環状ハロシラン化合物から環状シランを生産性よく、また再現性よく、製造することにある。
本発明の他の目的は、生産性及び再現性の向上だけでなく、環状シランの精製も簡便に達成できる製造方法を提供することにある。
However, the reduction of the cyclic halosilane compound with a hydride reducing agent requires a long reaction time, and the productivity is not sufficient and the reproducibility is poor.
Accordingly, an object of the present invention is to produce a cyclic silane from a cyclic halosilane compound with good productivity and reproducibility.
Another object of the present invention is to provide a production method capable of easily achieving not only improvement of productivity and reproducibility but also purification of cyclic silane.

前記課題を解決する為に鋭意検討した結果、本発明者らは、還元反応の生産性が低く、再現性に乏しいのは、原料である環状ハロシラン化合物を固体のまま使用しており、反応系が不均一になっている為ではないかと考えた。そこで環状ハロシラン化合物を溶解すれば、生産性や再現性が改善されるのではないかと検討を進めた。   As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors use a cyclic halosilane compound as a raw material as a solid, because the reduction reaction has low productivity and poor reproducibility. I thought that it was because of non-uniformity. Therefore, investigations were made to improve productivity and reproducibility by dissolving cyclic halosilane compounds.

一方、一般に原料の環状ハロシランよりも生成物である環状シランの方が反応溶媒に対する溶解度が高い。そのため原料環状ハロシランを固体のまま用い反応を不均一系にしておくと、反応後に濾過することで、反応溶媒に溶解している環状シラン(生成物)から未反応原料を、例えば、濾過などの簡便な方法により除去できる。生成物である環状シランは極めて不安定な化合物であるため、この様に未反応原料を簡便に除去可能であることは、工程の簡略化による迅速な単離が可能となるため、生成物の分解を抑制する観点から非常に重要である。環状ハロシラン化合物を溶解させてしまうと、未反応原料の除去が困難となる。従って、還元反応の生産性や再現性と、生成物の簡便な精製とを両立させることは困難であった。   On the other hand, the cyclic silane as a product is generally more soluble in the reaction solvent than the raw material cyclic halosilane. Therefore, if the raw material cyclic halosilane is used as a solid and the reaction is made heterogeneous, by filtering after the reaction, unreacted raw material can be removed from the cyclic silane (product) dissolved in the reaction solvent by, for example, filtration. It can be removed by a simple method. Since the product, cyclic silane, is an extremely unstable compound, the fact that unreacted raw materials can be easily removed in this way enables rapid isolation by simplification of the process. This is very important from the viewpoint of suppressing decomposition. If the cyclic halosilane compound is dissolved, removal of the unreacted raw material becomes difficult. Therefore, it has been difficult to achieve both the productivity and reproducibility of the reduction reaction and the simple purification of the product.

そこで、本発明者らはさらに検討を重ねた結果、環状ハロシラン化合物を固体のまま不均一系で用いることにする一方、その形態に工夫の余地があることを見出した。すなわち原料となる環状ハロシラン化合物は、生成物の環状シランに比べて極めて安定であることを見いだし、さらに粉砕しても分解しないこと、及びこの環状ハロシラン化合物は微細に粉砕しても反応溶媒に溶解しない一方、溶解していなくても微細にしておけば反応そのものは安定して進行し、かつ反応終了後に未反応物で残っても濾過等の簡便な固液分離手段によって除去できることを見出し、本発明を完成した。   Therefore, as a result of further investigation, the present inventors have found that the cyclic halosilane compound is used in a heterogeneous system while remaining in a solid state, but there is room for improvement in its form. In other words, the cyclic halosilane compound used as a raw material was found to be extremely stable compared to the product cyclic silane, and it was not decomposed even when further pulverized, and the cyclic halosilane compound dissolved in the reaction solvent even when finely pulverized. On the other hand, even if it is not dissolved, if it is made fine, the reaction itself proceeds stably, and even if it remains as an unreacted substance after completion of the reaction, it can be removed by simple solid-liquid separation means such as filtration. Completed the invention.

すなわち、本発明の環状シランの製造方法は、
固形の環状ハロシラン化合物を粉砕する粉砕工程と、
得られた環状ハロシラン粉砕物を、ヒドリド還元剤及び有機金属反応剤から選ばれる少なくとも一種と接触させて下記式(1):
Sin2n …(1)
(式中、nは3〜10の整数であり、Rは水素、炭素数1〜10の有機基、又はシリル基を表す。)
で表される環状シランを生成する反応工程を含むことを特徴とする(発明1)。
本発明では、前記粉砕工程後に反応工程を含むことが好ましく、前記粉砕工程後に分級工程を含み、該分級工程により環状ハロシラン粉砕物の粒径を300μm以下にすることがより好ましい態様である。
また、本発明は、
300μm以下の環状ハロシラン化合物を、ヒドリド還元剤及び有機金属反応剤から選ばれる少なくとも一種と接触させて、下記式(1):
Sin2n …(1)
(式中、nは3〜10の整数であり、Rは水素、炭素数1〜10の有機基、又はシリル基を表す。)
で表される環状シランを生成する反応工程を含むことを特徴とする環状シランの製造方法(発明2)も包含する。
本発明では、前記発明1及び2において、反応工程で用いる環状ハロシラン化合物の粒径が20μm以上であることが好ましい。また、前記反応工程は、溶媒の存在下で実施されることが好ましく、特に溶媒はエーテル系溶媒が好ましい。反応工程では、環状ハロシラン化合物若しくはヒドリド還元剤及び有機金属反応剤から選ばれる少なくとも一種、の少なくとも一方を滴下しながら反応を行うことがより望ましい態様である。
更に本発明(発明1及び2)は、反応工程で生成した環状シランの精製工程を含み、
この精製工程は、環状シランを含有する液から固体を除去する固液分離工程を含むことが望ましい。そして、前記精製工程が、軽沸不純物を環状シランから除去する軽沸成分留去工程及び高沸不純物を環状シランから除去する環状シラン蒸留工程の、少なくとも一方を含むことがより望ましい態様である。
また、本発明には、粒径が20μm以上300μm以下である環状ハロシラン粒子も含まれる。
That is, the method for producing the cyclic silane of the present invention includes:
A crushing step of crushing a solid cyclic halosilane compound;
The obtained cyclic halosilane pulverized product is brought into contact with at least one selected from a hydride reducing agent and an organometallic reactant, and the following formula (1):
Si n R 2n (1)
(In the formula, n is an integer of 3 to 10, and R represents hydrogen, an organic group having 1 to 10 carbon atoms, or a silyl group.)
The reaction process of producing | generating cyclic silane represented by these is included (invention 1).
In the present invention, it is preferable that a reaction step is included after the pulverization step, a classification step is included after the pulverization step, and a particle size of the pulverized cyclic halosilane is 300 μm or less by the classification step.
The present invention also provides:
A cyclic halosilane compound having a size of 300 μm or less is brought into contact with at least one selected from a hydride reducing agent and an organometallic reactant, and the following formula (1):
Si n R 2n (1)
(In the formula, n is an integer of 3 to 10, and R represents hydrogen, an organic group having 1 to 10 carbon atoms, or a silyl group.)
The manufacturing method (invention 2) of the cyclic silane characterized by including the reaction process of producing | generating cyclic silane represented by these is also included.
In this invention, in the said invention 1 and 2, it is preferable that the particle size of the cyclic | annular halosilane compound used at a reaction process is 20 micrometers or more. The reaction step is preferably carried out in the presence of a solvent, and the solvent is particularly preferably an ether solvent. In the reaction step, it is a more desirable embodiment to carry out the reaction while dropping at least one of at least one selected from a cyclic halosilane compound or a hydride reducing agent and an organometallic reactant.
Further, the present invention (Invention 1 and 2) includes a purification step of cyclic silane produced in the reaction step,
This purification step desirably includes a solid-liquid separation step of removing solids from the liquid containing cyclic silane. And it is a more desirable aspect that the said refinement | purification process includes at least one of the light boiling component distillation process which removes a light boiling impurity from cyclic silane, and the cyclic silane distillation process which removes a high boiling impurity from cyclic silane.
The present invention also includes cyclic halosilane particles having a particle size of 20 μm or more and 300 μm or less.

本発明によれば、環状ハロシラン化合物が反応溶媒に溶解することなく、しかし従来よりも細かな形態にして使用するため、収率よく環状シランを製造でき、更に生成物である環状シランを容易に精製できる。これにより、簡便に環状シランを生産することが可能となる。   According to the present invention, the cyclic halosilane compound is used in a finer form than before without dissolving the cyclic halosilane compound in the reaction solvent, so that the cyclic silane can be produced with high yield, and the product cyclic silane can be easily obtained. It can be purified. Thereby, it becomes possible to easily produce cyclic silane.

まず、本発明に係る環状シランの製造方法について、概略を説明する。
なお、以下の説明において、「環状水素化シラン」とは、ケイ素元素によって構成される単素環を有する化合物において、単素環を構成するケイ素元素が無置換である化合物を意味する。また、「環状有機化シラン」とは、ケイ素元素によって構成される単素環を有する化合物において、単素環を構成するケイ素原子に結合する水素原子の少なくとも一部が、他の置換基(有機基又はシリル基)によって置換されている化合物を意味する。加えて、「環状シラン」とは、ケイ素元素によって構成される単素環を有する化合物を意味し、前記環状水素化シランと前記環状有機化シランの両方を含む。
また、環状ハロシラン化合物とは、ケイ素元素によって構成される単素環を有する化合物において、単素環を構成するケイ素元素の少なくとも一部がハロゲンにより置換された化合物を意味し、前述した環状シラン(即ち、環状水素化シランや環状有機化シラン)を製造する際の前駆体となる化合物となる。前記環状ハロシラン化合物は塩又は錯体であってもよい。環状ハロシラン化合物の詳細については、以下に詳述する。
First, the outline of the method for producing a cyclic silane according to the present invention will be described.
In the following description, “cyclic hydrogenated silane” means a compound in which a silicon element constituting a monocyclic ring is unsubstituted in a compound having a monocyclic ring constituted by a silicon element. In addition, “cyclic organosilane” refers to a compound having a monocyclic ring composed of silicon elements, in which at least a part of hydrogen atoms bonded to silicon atoms constituting the monocyclic ring are substituted with other substituents (organic Or a silyl group). In addition, “cyclic silane” means a compound having a monocyclic ring composed of silicon element, and includes both the cyclic hydrogenated silane and the cyclic organosilane.
The cyclic halosilane compound means a compound in which at least a part of the silicon element constituting the elemental ring is substituted with halogen in the compound having a elemental ring composed of the silicon element. That is, it becomes a compound which becomes a precursor when producing cyclic hydrogenated silane or cyclic organosilane. The cyclic halosilane compound may be a salt or a complex. Details of the cyclic halosilane compound will be described in detail below.

本発明において、環状シランは、環状ハロシラン化合物とヒドリド還元剤及び有機金属反応剤から選ばれる少なくとも1種と反応させることにより製造される。すなわち、前記環状水素化シランは、ヒドリド還元剤を用いて前駆体の環状ハロシラン化合物を還元することにより製造され、前記環状有機化シランは、有機金属反応剤を用いた反応(場合によっては、有機金属反応剤及びヒドリド還元剤の両方を用いた反応)により製造される。以下、「ヒドリド還元剤及び有機金属反応剤から選ばれる少なくとも1種」を、単に「求核剤」と称する場合がある。   In the present invention, the cyclic silane is produced by reacting a cyclic halosilane compound with at least one selected from a hydride reducing agent and an organometallic reactant. That is, the cyclic hydrogenated silane is produced by reducing a precursor cyclic halosilane compound using a hydride reducing agent, and the cyclic organosilane is reacted with an organometallic reagent (in some cases, organic Reaction using both metal reactant and hydride reducing agent). Hereinafter, “at least one selected from a hydride reducing agent and an organometallic reactant” may be simply referred to as “nucleophilic agent”.

そして本発明では、前記環状ハロシラン化合物を、続く反応工程(ヒドリド還元剤を用いる還元反応や、有機金属反応剤を用いる有機基置換反応)に供する際に、予め微細化する点に特徴を有する。環状ハロシラン化合物を微細化することにより、ヒドリド還元剤や有機金属反応剤との反応性を維持しながら、生成物である環状シランとの簡便な分離との両立が可能となる。   And in this invention, when it uses for the subsequent reaction process (Reduction reaction using a hydride reducing agent, Organic group substitution reaction using an organometallic reagent), it has the characteristics in the point refine | miniaturized beforehand. By miniaturizing the cyclic halosilane compound, it is possible to achieve both a simple separation from the product cyclic silane while maintaining the reactivity with the hydride reducing agent and the organometallic reactant.

≪環状シラン≫
環状シランとは、ケイ素元素によって構成される単素環を有する化合物であり、具体的には、下記式(1):
Sin2n …(1)
(式中、nは3〜10の整数であり、Rは水素、炭素数1〜10の有機基、又はシリル基を表す。)
で表される化合物である。
≪Cyclic silane≫
Cyclic silane is a compound having a monocyclic ring composed of silicon element. Specifically, the following formula (1):
Si n R 2n (1)
(In the formula, n is an integer of 3 to 10, and R represents hydrogen, an organic group having 1 to 10 carbon atoms, or a silyl group.)
It is a compound represented by these.

前記式(1)において、nは単素環を構成するケイ素原子数を意味し、通常、単素環を構成する原子数nは、3〜10である。単素環を構成する原子数nは、特に限定されるものではないが、好ましくは4以上であり、より好ましくは5以上であり、9以下であることが好ましく、より好ましくは8以下であり、更に好ましくは7以下である。薄膜シリコンの形成に有用なことから、単素環を構成するケイ素原子数は6個(即ち、nは6)であることが最も好ましい。   In the formula (1), n means the number of silicon atoms constituting the monocyclic ring, and the number of atoms n constituting the monocyclic ring is usually 3 to 10. The number of atoms n constituting the monocyclic ring is not particularly limited, but is preferably 4 or more, more preferably 5 or more, and preferably 9 or less, more preferably 8 or less. More preferably, it is 7 or less. Since it is useful for forming thin film silicon, it is most preferable that the number of silicon atoms constituting the elemental ring is 6 (that is, n is 6).

本発明により製造される環状シランは、例えば、前記式(1)において、Rが水素原子である環状水素化シランや、前記式(1)において、Rが炭素数1〜10の有機基又はシリル基である環状有機化シラン等が挙げられる。   The cyclic silane produced by the present invention is, for example, a cyclic hydrogenated silane in which R is a hydrogen atom in the formula (1), or an organic group having 1 to 10 carbon atoms or silyl in the formula (1). Examples thereof include cyclic organosilanes.

環状有機化シランの有機基としては、例えば、炭素数が1〜10、より好ましくは炭素数が1〜8、更に好ましくは炭素数が1〜6のアルキル基;炭素数が6〜10、より好ましくは炭素数が6〜9、更に好ましくは炭素数が6〜8のアリール基;等が例示でき、より具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、フェニル基が例示できる。   Examples of the organic group of the cyclic organosilane include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and still more preferably 1 to 6 carbon atoms; Preferred examples include aryl groups having 6 to 9 carbon atoms, more preferably 6 to 8 carbon atoms; and more specifically, methyl groups, ethyl groups, propyl groups, iso-propyl groups, and n-butyl groups. Group, sec-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group and phenyl group.

また、環状有機化シランのシリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリiso−プロピルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、tert−ブチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等が例示できる。   Examples of the silyl group of the cyclic organosilane include a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a triiso-propylsilyl group, a tert-butyldimethylsilyl group, a tert-butyldiphenylsilyl group, and a triphenylsilyl group.

≪環状ハロシラン化合物≫
環状シランの原料となる環状ハロシラン化合物としては、ヒドリド還元剤や有機金属反応剤を用いた反応(場合によっては、有機金属反応剤及びヒドリド還元剤の両方を用いた反応)により、環状シランを生成できる化合物が使用され、例えば、ケイ素数がn個のケイ素原子が連なり単素環を形成し、この単素環を構成するケイ素の残りの2個の結合手のうち、1つ又は2つ(特に2つ)にハロゲン原子が結合している、環状ハロシラン構造を有する化合物が挙げられる。また、環状ハロシラン化合物としては、前記環状ハロシラン構造を有する化合物がさらにハロゲン原子を含み全体としてアニオン構造を形成し、この形成されたアニオンと、対を成すカチオンとで形成する塩(即ち、環状ハロシラン構造を有する塩)であってもよい。本発明では、合成が簡便であり前駆体として安定に保存できることから、環状ハロシラン化合物は、環状ハロシラン構造を有する塩であることが好ましい。以下、本明細書では、環状ハロシラン構造を有する化合物と環状ハロシラン構造を有する塩とを総称して、環状ハロシラン化合物と称する。
≪Cyclic halosilane compound≫
Cyclic halosilane compounds used as raw materials for cyclic silanes generate cyclic silanes by reactions using hydride reducing agents and organometallic reagents (in some cases, reactions using both organometallic and hydride reducing agents). A compound that can be used is used. For example, one or two of the remaining two bonds of silicon constituting the monocyclic ring are formed by connecting silicon atoms with n silicon atoms to form a monocyclic ring ( In particular, a compound having a cyclic halosilane structure in which a halogen atom is bonded to 2). Further, as the cyclic halosilane compound, the compound having the cyclic halosilane structure further contains a halogen atom to form an anion structure as a whole, and a salt formed by the formed anion and a paired cation (that is, cyclic halosilane) Salt having a structure). In the present invention, the cyclic halosilane compound is preferably a salt having a cyclic halosilane structure because synthesis is simple and can be stably stored as a precursor. Hereinafter, in the present specification, a compound having a cyclic halosilane structure and a salt having a cyclic halosilane structure are collectively referred to as a cyclic halosilane compound.

前記環状ハロシラン構造を有する塩としては、例えば、6個のケイ素原子からなる単素環(6員環)が、14個の塩素原子と共にジアニオン化しているテトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオン([Si6Cl14 2-])、テトラデカブロモシクロヘキサシラン・ジアニオン([Si6Br14 2-])を含む塩が挙げられる。当該ジアニオンの対イオンは、当該ジアニオンと安定な塩を形成しうる限り限定されるものではないが、例えば、第3級ポリアミンとクロロシラン残基とが結合した化合物や、オニウム類等が挙げられる。 Examples of the salt having a cyclic halosilane structure include a tetradecachlorocyclohexasilane dianion ([Si] in which a monocyclic ring (6-membered ring) composed of 6 silicon atoms is dianioned with 14 chlorine atoms. 6 Cl 14 2- ]), and a salt containing tetradecabromocyclohexasilane dianion ([Si 6 Br 14 2- ]). The counter ion of the dianion is not limited as long as it can form a stable salt with the dianion, and examples thereof include compounds in which a tertiary polyamine and a chlorosilane residue are bonded, and oniums.

前記第3級ポリアミンには、N、N、N’、N’’、N’’−ペンタエチルジエチレントリアミン(「ペデタ(pedeta)」と称する)等の、窒素原子にアルキレン基(特に、エチレン基等の炭素数1〜6のアルキレン基が好ましい)とアルキル基(特に、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基が好ましい)とが結合したポリアルキレンアミン類が含まれる。前記アルキレンアミンの繰り返し単位は、例えば、2以上が好ましく、より好ましくは2〜6、更に好ましくは2〜4である。また前記クロロシラン残基は、ケイ素原子に前記第3級ポリアミン、塩素原子及び水素原子が配位したクロロシラン類である。   Examples of the tertiary polyamine include N, N, N ′, N ″, N ″ -pentaethyldiethylenetriamine (referred to as “pedeta”), an alkylene group (particularly an ethylene group, etc.) Are preferably alkylene groups having 1 to 6 carbon atoms) and an alkyl group (particularly, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as an ethyl group is preferably bonded). The number of repeating units of the alkylene amine is, for example, preferably 2 or more, more preferably 2 to 6, and still more preferably 2 to 4. The chlorosilane residue is a chlorosilane in which the tertiary polyamine, chlorine atom and hydrogen atom are coordinated to a silicon atom.

前記オニウム類には、ホスホニウム類(R3 4P(R3は炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基))で示されるテトラアルキルホスホニウムやテトラアリールホスホニウム等)、アンモニウム類(R3 4N(R3は炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基))で示されるテトラアルキルアンモニウムやテトラアリールアンモニウム等)等が含まれる。 Examples of the oniums include phosphoniums (R 3 4 P (R 3 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms)), ammonium, and the like And the like (R 3 4 N (R 3 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms)) and the like.

≪環状シランの製造方法≫
<環状ハロシラン化合物の調製>
環状シランは、前記環状ハロシラン化合物を、ヒドリド還元剤及び有機金属反応剤から選ばれる少なくとも一種と接触させて反応させることにより製造される。本発明では、原料となる固形の環状ハロシラン化合物を、これらの反応工程(ヒドリド還元剤を用いる還元反応や、有機金属反応剤(場合によっては、有機金属反応剤及びヒドリド還元剤の両方を用いた反応)を用いる有機基置換反応)に供する際に、予め微細化する点に特徴を有している。
≪Method for producing cyclic silane≫
<Preparation of cyclic halosilane compound>
Cyclic silane is produced by bringing the cyclic halosilane compound into contact with at least one selected from a hydride reducing agent and an organometallic reactant. In the present invention, the solid cyclic halosilane compound used as a raw material is subjected to these reaction steps (reduction reaction using a hydride reducing agent or an organometallic reactant (in some cases, both an organometallic reactant and a hydride reducing agent are used). It is characterized in that it is refined in advance when it is subjected to an organic group substitution reaction) using (reaction).

前記環状ハロシラン化合物を微細化する方法としては、例えば、固形の環状ハロシラン化合物を粉砕する方法が挙げられる。固形の環状ハロシラン化合物を粉砕する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、乳鉢等を用いて、環状ハロシラン化合物をすり潰す方法;ボールミル、ディスクミル、ビーズミル、ジェットミル等の粉砕機を用いる方法;等を適宜採用するとよい。中でも、試料が少量であれば、乳鉢を用いてすり潰す方法を採用することが好ましく、試料が多くなれば、粉砕機を使用することが望ましく、特にボールミルは、操作が簡便であるため好ましい。   Examples of the method for refining the cyclic halosilane compound include a method of pulverizing a solid cyclic halosilane compound. The method for pulverizing the solid cyclic halosilane compound is not particularly limited. For example, a method for grinding the cyclic halosilane compound using a mortar or the like; a pulverizer such as a ball mill, a disk mill, a bead mill, or a jet mill is used. Method; etc. may be adopted as appropriate. Among them, if the amount of the sample is small, it is preferable to employ a method of crushing using a mortar. If the number of samples is large, it is desirable to use a pulverizer, and a ball mill is particularly preferable because the operation is simple.

反応工程に供する際、環状ハロシラン化合物の粒子径は、例えば、300μm以下であることが好ましく、より好ましくは250μm以下であり、更に好ましくは、200μm以下であり、20μm以上であることが好ましく、より好適には53μm以上であり、更に好適には100μm以上である。反応工程に供する際の環状ハロシラン化合物の粒子径が300μmを超えると、続く反応工程での反応速度が遅くなり、生産性が低下する虞がある。また、粒子径が20μmよりも小さくなると、残留環状ハロシラン化合物が濾過フィルターを通過し、未反応の環状ハロシラン化合物を反応混合物から分離することが難しくなる虞がある。また、環状ハロシラン化合物(例えば、環状ハロシラン粉砕物)は粒子状であることが望ましい。   When subjected to the reaction step, the particle size of the cyclic halosilane compound is, for example, preferably 300 μm or less, more preferably 250 μm or less, still more preferably 200 μm or less, and preferably 20 μm or more. Preferably it is 53 micrometers or more, More preferably, it is 100 micrometers or more. When the particle diameter of the cyclic halosilane compound used in the reaction step exceeds 300 μm, the reaction rate in the subsequent reaction step becomes slow, and the productivity may be reduced. On the other hand, if the particle diameter is smaller than 20 μm, the residual cyclic halosilane compound may pass through the filtration filter, making it difficult to separate the unreacted cyclic halosilane compound from the reaction mixture. The cyclic halosilane compound (for example, a pulverized product of cyclic halosilane) is preferably in the form of particles.

なお、環状ハロシラン化合物の粒子径は、例えばJIS Z8801の標準ふるいを用いれば、簡便に上記範囲に制御できる(粒径300μm以下は、50メッシュのふるい下成分が該当する)。   The particle diameter of the cyclic halosilane compound can be easily controlled within the above range by using, for example, a standard sieve of JIS Z8801 (the particle size of 300 μm or less corresponds to a 50-mesh sieve component).

また、本発明においては、予め粒子径が調整されている市販の環状ハロシラン化合物や、粉砕以外の方法により所定の範囲内に粒子径が調整されている環状ハロシラン化合物を使用することも可能である。これらの粒径が調整された環状ハロシラン化合物を使用することにより、粉砕工程を省略することも可能となる。   In the present invention, it is also possible to use a commercially available cyclic halosilane compound whose particle diameter is adjusted in advance, or a cyclic halosilane compound whose particle diameter is adjusted within a predetermined range by a method other than pulverization. . By using a cyclic halosilane compound in which these particle sizes are adjusted, the pulverization step can be omitted.

本発明では、前記環状ハロシラン化合物を粉砕する粉砕工程を実施した後、又は市販の環状ハロシラン化合物を、分級するための分級工程を実施するとよい。分級工程を行うことにより、環状ハロシラン化合物の粒径を所定の範囲内(例えば、20μm〜300μm、より好ましくは53μm〜250μm、更に好ましくは100μm〜200μm)に調整できるため好ましい。   In the present invention, after the pulverizing step of pulverizing the cyclic halosilane compound, or a classification step for classifying a commercially available cyclic halosilane compound may be performed. By performing the classification step, it is preferable because the particle size of the cyclic halosilane compound can be adjusted within a predetermined range (for example, 20 μm to 300 μm, more preferably 53 μm to 250 μm, still more preferably 100 μm to 200 μm).

分級方法は、特に限定されるものではないが、篩い分け分級、重力分級、慣性分級、遠心分級(サイクロン式分級)等の乾式分級;沈降分級、水力分級等の湿式分級;等の各種分級方法を適宜採用することができる。本発明では、環状ハロシラン化合物を溶解させないことから、乾式分級が好ましい。特に、分級の精度が高く、操作が簡便であることから、篩い分け分級を採用することが望ましい。   The classification method is not particularly limited, but various classification methods such as sieving classification, gravity classification, inertia classification, dry classification such as centrifugal classification (cyclonic classification); wet classification such as sedimentation classification and hydraulic classification; Can be adopted as appropriate. In the present invention, dry classification is preferable because the cyclic halosilane compound is not dissolved. In particular, it is desirable to employ sieving classification because classification accuracy is high and operation is simple.

粒子径が所定の範囲内に調整された環状ハロシラン化合物(以降、「微細な環状ハロシラン化合物」と称する)は、溶媒への溶解性と反応性のバランスを考慮して、固体のまま反応工程に供することが望ましい。   A cyclic halosilane compound (hereinafter referred to as a “fine cyclic halosilane compound”) having a particle diameter adjusted within a predetermined range can be used as a solid in the reaction process in consideration of the balance between solubility in a solvent and reactivity. It is desirable to provide.

<還元反応>
前記環状ハロシラン化合物の還元には、ヒドリド還元剤を使用する。ヒドリド還元剤は、特に限定されるものではないが、例えば、水素化リチウムアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム等のアルミニウム系還元剤;水素化ホウ素ナトリウム、水素化トリエチルホウ素リチウム等のホウ素系還元剤等の金属水素化物が挙げられる。なお、これらのヒドリド還元剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Reduction reaction>
A hydride reducing agent is used for the reduction of the cyclic halosilane compound. The hydride reducing agent is not particularly limited. For example, aluminum-based reducing agents such as lithium aluminum hydride, diisobutylaluminum hydride, sodium bis (2-methoxyethoxy) aluminum hydride; sodium borohydride, hydrogen Metal hydrides such as boron-based reducing agents such as lithium triethylborohydride. In addition, these hydride reducing agents may use only 1 type and may use 2 or more types together.

前記ヒドリド還元剤の使用量は、適宜設定すればよく、例えば、前記微細な環状ハロシラン化合物の、ケイ素−ハロゲン結合1個に対するヒドリド還元剤のモル当量が、少なくとも1当量以上であればよく、好ましくは2当量以上50当量以下、より好ましくは5当量以上40当量以下、更に好ましくは10当量以上30当量以下である。ヒドリド還元剤の量が多すぎると、後処理に時間を要し、生産性が低下する傾向にある。また、ヒドリド還元剤の量が少なすぎると、収率が低下する傾向にあるため好ましくない。   The amount of the hydride reducing agent used may be appropriately set. For example, the molar equivalent of the hydride reducing agent per one silicon-halogen bond in the fine cyclic halosilane compound may be at least 1 equivalent, preferably Is from 2 equivalents to 50 equivalents, more preferably from 5 equivalents to 40 equivalents, and even more preferably from 10 equivalents to 30 equivalents. If the amount of the hydride reducing agent is too large, it takes time for the post-treatment and the productivity tends to decrease. Moreover, since there exists a tendency for a yield to fall when there is too little quantity of a hydride reducing agent, it is unpreferable.

<有機基置換反応>
前記環状ハロシラン化合物の有機基置換反応には、有機金属反応剤を使用する。また、有機金属反応剤は、特に限定されるものではないが、例えば、グリニャール試薬又は有機リチウム試薬が挙げられる。
<Organic group substitution reaction>
An organometallic reactant is used for the organic group substitution reaction of the cyclic halosilane compound. The organometallic reactant is not particularly limited, and examples thereof include a Grignard reagent or an organolithium reagent.

グリニャール試薬としては、臭化メチルマグネシウムの如きハロゲン化アルキルマグネシウム;臭化フェニルマグネシウムの如きハロゲン化アリールマグネシウム;等が例示できる。これらグリニャール試薬は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of Grignard reagents include alkylmagnesium halides such as methylmagnesium bromide; arylmagnesium halides such as phenylmagnesium bromide; and the like. These Grignard reagents may be used alone or in combination of two or more.

また、有機リチウム試薬としては、メチルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム等のアルキルリチウム化合物;フェニルリチウム等のアリールリチウム化合物;等が例示できる。これら有機リチウム試薬は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of the organic lithium reagent include alkyl lithium compounds such as methyl lithium, n-butyl lithium, sec-butyl lithium, and tert-butyl lithium; aryl lithium compounds such as phenyl lithium; These organolithium reagents may be used alone or in combination of two or more.

前記有機金属反応剤の使用量は、適宜設定すればよく、例えば、前記微細な環状ハロシラン化合物の、ケイ素−ハロゲン結合1個に対する有機金属反応剤のモル当量が、少なくとも1当量以上であればよく、好ましくは1.1当量以上10当量以下、より好ましくは1.2当量以上5当量以下、更に好ましくは1.5当量以上3当量以下である。有機金属反応剤の量が多すぎると、後処理に時間を要し、生産性が低下する傾向にある。一方、有機金属反応剤の量が少なすぎると、収率が低下する傾向にあるため好ましくない。また、有機基置換反応では、前述した有機金属反応剤だけでなく、ヒドリド還元剤を併用して使用することも可能である。   What is necessary is just to set the usage-amount of the said organometallic reactant suitably, for example, the molar equivalent of the organometallic reactant with respect to one silicon-halogen bond of the said fine cyclic | annular halosilane compound should just be at least 1 equivalent or more. Preferably, it is 1.1 equivalents or more and 10 equivalents or less, More preferably, it is 1.2 equivalents or more and 5 equivalents or less, More preferably, it is 1.5 equivalents or more and 3 equivalents or less. If the amount of the organometallic reactant is too large, post-treatment takes time and the productivity tends to decrease. On the other hand, if the amount of the organometallic reactant is too small, the yield tends to decrease, such being undesirable. In addition, in the organic group substitution reaction, not only the organometallic reactant described above but also a hydride reducing agent can be used in combination.

<反応手順等>
前記還元反応及び有機基置換反応で使用する溶媒や反応手順等は共通する為、以下、まとめて記載する。還元反応及び有機基置換反応では、前述した環状ハロシラン化合物の粉砕工程により得られた環状ハロシラン化合物;分級工程により得られた環状ハロシラン化合物;市販品などの予め粒径の調整された環状ハロシラン化合物;等の微細な環状ハロシラン化合物を使用することができる。
<Reaction procedure, etc.>
Since the solvents and reaction procedures used in the reduction reaction and the organic group substitution reaction are common, they will be collectively described below. In the reduction reaction and the organic group substitution reaction, the cyclic halosilane compound obtained by the above-mentioned pulverization step of the cyclic halosilane compound; the cyclic halosilane compound obtained by the classification step; Fine cyclic halosilane compounds such as can be used.

これらの反応工程は、いずれも溶媒の存在下で実施される。溶媒としては、例えば、ヘキサン、トルエン等の炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテル等のエーテル系溶媒;等の各種溶媒が挙げられる。これらの溶媒は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。中でも、反応工程で使用される溶媒は、エーテル系溶媒が好ましく、シクロペンチルメチルエーテルがより好適である。エーテル系溶媒は、不均一反応系であっても、環状ハロシラン化合物を微細にしておくだけで反応を高収率かつ再現性よく進行させるという特性が他の溶媒に比べて優れている。また反応後の反応液において、目的物である環状シランを溶解させつつ、不純物(例えば、環状ハロシラン化合物)は溶解させずに、固体として析出させることができるという特性が他の溶媒に比べて優れている。そのため、濾過等の固液分離により、効率良く環状シランを単離することができ、これにより、高純度の環状シランを効率よく製造することができるため好ましい。   These reaction steps are all carried out in the presence of a solvent. Examples of the solvent include various solvents such as hydrocarbon solvents such as hexane and toluene; ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran, cyclopentyl methyl ether, diisopropyl ether, and methyl tertiary butyl ether. These solvent may use only 1 type and may use 2 or more types together. Among them, the solvent used in the reaction step is preferably an ether solvent, and more preferably cyclopentyl methyl ether. Even if the ether solvent is a heterogeneous reaction system, it is superior to other solvents in that the reaction proceeds with high yield and reproducibility simply by making the cyclic halosilane compound fine. In addition, the reaction liquid after the reaction is superior to other solvents in that it can be precipitated as a solid while dissolving the target cyclic silane, without dissolving impurities (for example, cyclic halosilane compounds). ing. Therefore, it is preferable because the cyclic silane can be efficiently isolated by solid-liquid separation such as filtration, and thereby high-purity cyclic silane can be efficiently produced.

環状シランは、禁酸素性・禁水性の物質である。そのため、反応工程で使用される溶媒を、溶媒中に含有される水や溶存酸素を取り除くため、反応前に蒸留や脱水等により精製しておくことが望ましい。前記溶媒の含水量は、例えば、質量基準で100ppm以下であることが好ましく、より好ましくは50ppm以下であり、更に好ましくは20ppm以下である。また、溶媒の含水量は、0ppm以上であることが好ましいが、含水量を0ppmとすることは実施上困難な場合もあるため、溶媒の含水量は少なくとも0.01ppm以上とすることが好ましい態様である。   Cyclic silane is an oxygen- and water-absorptive substance. For this reason, it is desirable to purify the solvent used in the reaction step by distillation or dehydration before the reaction in order to remove water and dissolved oxygen contained in the solvent. The water content of the solvent is, for example, preferably 100 ppm or less on a mass basis, more preferably 50 ppm or less, and still more preferably 20 ppm or less. Further, the water content of the solvent is preferably 0 ppm or more, but since it may be difficult in practice to set the water content to 0 ppm, the water content of the solvent is preferably at least 0.01 ppm. It is.

反応工程で用いる溶媒の使用量としては、前記環状ハロシラン化合物の濃度が0.005mol/L以上1mol/L以下となるように調整することが好ましく、より好ましくは0.01mol/L以上0.7mol/L以下、更に好ましくは0.025mol/L以上0.5mol/L以下である。環状ハロシラン化合物の濃度が1mol/Lを超える場合、反応により発生した熱が充分に除熱されない虞がある。また、生成物が溶解しにくいため、反応速度が低下する等の問題が生じる可能性もある。一方、環状ハロシラン化合物の濃度が0.005mol/Lを下回る場合、反応後に、溶媒と目的生成物とを分離する際に留去すべき溶媒量が多くなるため、生産性が低下する傾向があるため好ましくない。   The amount of the solvent used in the reaction step is preferably adjusted so that the concentration of the cyclic halosilane compound is 0.005 mol / L or more and 1 mol / L or less, more preferably 0.01 mol / L or more and 0.7 mol. / L or less, more preferably 0.025 mol / L or more and 0.5 mol / L or less. When the concentration of the cyclic halosilane compound exceeds 1 mol / L, the heat generated by the reaction may not be sufficiently removed. In addition, since the product is difficult to dissolve, problems such as a decrease in reaction rate may occur. On the other hand, when the concentration of the cyclic halosilane compound is less than 0.005 mol / L, the amount of the solvent to be distilled off when the solvent and the target product are separated after the reaction increases, and thus the productivity tends to decrease. Therefore, it is not preferable.

反応工程では、微細な環状ハロシラン化合物と、求核剤を接触させることにより行うことができる。微細な環状ハロシラン化合物と求核剤との接触は、溶媒の存在下で行うことが望ましく、溶媒の存在下で環状ハロシラン化合物と求核剤とを接触させる方法としては、例えば、1)環状ハロシラン化合物及び求核剤のそれぞれを、予め溶媒中に溶解又は分散させることにより、環状ハロシラン化合物の溶液(又は分散液)と求核剤の溶液(又は分散液)を調製した後、これらの溶液(又は分散液)を混合する方法、2)溶媒に、環状ハロシラン化合物と求核剤を、同時に又は順次、直接加える方法、等の接触方法が挙げられる。中でも、反応効率が良いことから、1)の接触方法を採用することが好ましい。   The reaction step can be performed by bringing a fine cyclic halosilane compound into contact with a nucleophile. The contact between the fine cyclic halosilane compound and the nucleophile is preferably carried out in the presence of a solvent. Examples of methods for contacting the cyclic halosilane compound and the nucleophile in the presence of a solvent include 1) cyclic halosilane. Each of the compound and the nucleophile is dissolved or dispersed in advance in a solvent to prepare a solution (or dispersion) of the cyclic halosilane compound and a solution (or dispersion) of the nucleophile, and then these solutions ( Or a dispersion method), and 2) a contact method such as a method in which a cyclic halosilane compound and a nucleophile are directly or sequentially added to a solvent. Among them, it is preferable to employ the contact method 1) because of high reaction efficiency.

反応工程における環状ハロシラン化合物と求核剤との接触に際しては、環状ハロシラン化合物若しくはヒドリド還元剤及び有機金属反応剤から選ばれる少なくとも一種(求核剤)の少なくとも一方を滴下しながら行うとよい。滴下方法としては、例えば、(I)反応を実施する反応系内に環状ハロシラン化合物及び求核剤の少なくとも一方又はこれらの混合物を仕込み、そこへ反応器内に仕込んでいない他方の溶液(又は分散液)を滴下する方法;(II)空の反応系内(反応器)に、環状ハロシラン化合物の溶液(又は分散液)と求核剤の溶液(又は分散液)を、それぞれ同時に又は順次滴下して加える方法;が挙げられる。このように、反応原料を滴下により加えると、滴下速度をコントロールできるため、反応で生じる発熱量を制御することができる。これにより、例えば、コンデンサー等の小型化が可能になる等、生産性が向上することが期待できる。   In contacting the cyclic halosilane compound and the nucleophile in the reaction step, it is preferable to drop at least one (nucleophilic agent) selected from a cyclic halosilane compound or a hydride reducing agent and an organometallic reactant. As the dropping method, for example, (I) at least one of a cyclic halosilane compound and a nucleophile or a mixture thereof is charged in a reaction system for carrying out the reaction, and the other solution (or dispersion) not charged in the reactor therein. (II) A solution (or dispersion) of a cyclic halosilane compound and a solution (or dispersion) of a nucleophile are dropped simultaneously or sequentially into an empty reaction system (reactor). And adding it. Thus, when the reaction raw material is added dropwise, the dropping rate can be controlled, so that the amount of heat generated by the reaction can be controlled. Thereby, for example, it is expected that productivity can be improved, such as miniaturization of a capacitor or the like.

環状ハロシラン化合物を溶質とする溶液又は分散媒の溶質濃度は、0.005mol/L以上であることが好ましく、より好ましくは0.01mol/L以上、更に好ましくは0.02mol/L以上である。溶質濃度が低すぎると、目的生成物を単離する際に留去しなければならない溶媒量が増加するため、生産性が低下する虞がある。一方、溶質濃度の上限は、1mol/L以下であることが好ましく、より好ましくは0.8mol/L以下であり、更に好ましくは0.6mol/L以下である。溶質濃度(特に、滴下に供する溶液又は分散液の溶質濃度)が高すぎると、反応における発熱量を制御し難くなる傾向にある。
なお、環状ハロシラン化合物を溶質とする溶液又は分散液と、求核剤を溶質とする溶液又は分散液とは、溶質量がほぼ同量となるように、各溶液又は分散液の溶質濃度を調整することが好ましい。
The solute concentration of the solution or dispersion medium containing the cyclic halosilane compound as a solute is preferably 0.005 mol / L or more, more preferably 0.01 mol / L or more, and further preferably 0.02 mol / L or more. If the solute concentration is too low, the amount of solvent that must be distilled off when isolating the target product increases, which may reduce productivity. On the other hand, the upper limit of the solute concentration is preferably 1 mol / L or less, more preferably 0.8 mol / L or less, and still more preferably 0.6 mol / L or less. If the solute concentration (particularly the solute concentration of the solution or dispersion used for the dropwise addition) is too high, the amount of heat generated in the reaction tends to be difficult to control.
In addition, the solute concentration of each solution or dispersion is adjusted so that the solution mass or the dispersion solution containing the cyclic halosilane compound as the solute and the solution or dispersion solution containing the nucleophilic agent as the solute have substantially the same dissolved mass. It is preferable to do.

滴下時の温度(詳しくは、滴下に供する溶液又は分散液の温度、及び/又は、反応器内に仕込んでおく溶液又は分散液の温度)は、−30℃以上80℃以下であることが好ましく、より好ましくは0℃以上50℃以下であり、更に好ましくは10℃以上40℃以下である。   The temperature at the time of dropping (specifically, the temperature of the solution or dispersion used for dropping and / or the temperature of the solution or dispersion charged in the reactor) is preferably −30 ° C. or more and 80 ° C. or less. More preferably, it is 0 degreeC or more and 50 degrees C or less, More preferably, it is 10 degreeC or more and 40 degrees C or less.

滴下速度は、溶液又は分散液中の濃度によるものの、例えば、0.01mL/分以上100mL/分以下が好ましく、より好ましくは0.2mL/分以上50mL/分であり、更に好ましくは1mL/分以上20mL/分以下である。   Although the dropping rate depends on the concentration in the solution or dispersion, for example, 0.01 mL / min to 100 mL / min is preferable, more preferably 0.2 mL / min to 50 mL / min, and still more preferably 1 mL / min. It is 20 mL / min or more.

滴下時間は特に限定されないものの、生産性の観点から、例えば、10分以上20時間以下であることが好ましく、より好ましくは30分以上10時間以下であり、更に好ましくは1時間以上6時間以下である。   Although the dropping time is not particularly limited, from the viewpoint of productivity, for example, it is preferably 10 minutes or longer and 20 hours or shorter, more preferably 30 minutes or longer and 10 hours or shorter, and further preferably 1 hour or longer and 6 hours or shorter. is there.

反応時の反応温度は、環状ハロシラン化合物や求核剤の種類に応じて適宜設定すればよく、通常−20℃以上が好ましく、より好ましくは−10℃以上であり、更に好ましくは0℃以上であり、150℃以下が好ましく、より好ましくは100℃以下、更に好ましくは70℃以下である。   The reaction temperature during the reaction may be appropriately set according to the kind of the cyclic halosilane compound and the nucleophile, and is usually preferably −20 ° C. or higher, more preferably −10 ° C. or higher, and further preferably 0 ° C. or higher. Yes, it is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, still more preferably 70 ° C. or lower.

また、反応時間は、反応の進行の程度に応じて適宜決定すればよく、例えば、10分以上72時間以下が好ましく、より好ましくは1時間以上48時間以下であり、更に好ましくは2時間以上24時間以下である。   The reaction time may be appropriately determined according to the progress of the reaction, and is preferably, for example, 10 minutes to 72 hours, more preferably 1 hour to 48 hours, and further preferably 2 hours to 24 hours. Below time.

反応工程では、原料である環状ハロシラン化合物が残らず全て反応するのが好ましいが、その一部が未反応で残ったときには、該未反応物が溶け残っている一方、生成する環状水素化シランが全て溶解していることが望ましい。   In the reaction step, it is preferable that all the cyclic halosilane compounds as raw materials are reacted, but when a part of them remains unreacted, the unreacted substances remain undissolved, while the produced cyclic hydrogenated silane It is desirable that all are dissolved.

環状シランは、禁酸素性物質である。そのため、反応工程は、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスの雰囲気下で行うことが望ましい。   Cyclic silane is an oxygen-free substance. Therefore, it is desirable that the reaction process be performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas or argon gas.

<精製工程>
本発明の環状シランの製造方法では、前記反応工程後、反応工程で生成した環状シラン(環状水素化シラン化合物又は環状有機化シラン化合物)を精製するための精製工程を実施することが望ましい。精製工程では、例えば、環状シランを含有する液から反応液中の固体(副生した塩等の不純物等)を分離する固液分離工程を実施するとよい。固液分離の手法としては、濾過、遠心分離、デカンテーション等が例示でき、分離が簡便なことから、濾過がより好適である。
<Purification process>
In the method for producing a cyclic silane of the present invention, it is desirable to carry out a purification step for purifying the cyclic silane (cyclic hydrogenated silane compound or cyclic organosilane compound) generated in the reaction step after the reaction step. In the purification step, for example, a solid-liquid separation step of separating solids (impurities such as by-produced salts) in the reaction solution from a solution containing cyclic silane may be performed. Examples of solid-liquid separation methods include filtration, centrifugation, decantation, and the like, and filtration is more preferable because separation is simple.

固液分離工程後の溶液中には、常温で液体の環状シランだけでなく、環状シランよりも沸点の低い軽沸不純物や、環状シランよりも沸点の高い高沸不純物が溶解している。そのため前記分離工程では、前記固液分離工程の後、更に、溶媒中の軽沸不純物を環状シランから除去する軽沸成分留去工程;高沸不純物を環状シランから除去する環状シラン蒸留工程;等を適宜実施するとよい。このように、溶媒中の軽沸成分を留去したり、高沸不純物を蒸留によって分離することにより、環状シランの純度をより高めることができるため好ましい。   In the solution after the solid-liquid separation step, not only cyclic silane that is liquid at room temperature, but also light-boiling impurities having a boiling point lower than that of cyclic silane and high-boiling impurities having a boiling point higher than that of cyclic silane are dissolved. Therefore, in the separation step, after the solid-liquid separation step, a light boiling component distillation step for removing light boiling impurities in the solvent from the cyclic silane; a cyclic silane distillation step for removing high boiling impurities from the cyclic silane; May be implemented as appropriate. Thus, since the purity of cyclic silane can be raised more by distilling off the light boiling component in a solvent or separating a high boiling impurity by distillation, it is preferable.

軽沸不純物の留去方法は、特に限定されるものではないが、蒸留、濃縮等の各種分離方法を採用するとよい。また、高沸不純物を環状シランから分離する際には、蒸留を採用することが望ましい。当該精製工程では、軽沸成分留去工程及び環状シラン蒸留工程は、その両方を実施してもよく、軽沸成分留去工程又は環状シラン蒸留工程のいずれか一方を実施してもよい。また、これらの液液分離工程を実施せずに、前述した固液分離工程のみを実施することも可能である。   The method for distilling off the light boiling impurities is not particularly limited, but various separation methods such as distillation and concentration may be employed. Further, it is desirable to employ distillation when separating high boiling impurities from cyclic silane. In the purification step, both the light boiling component distillation step and the cyclic silane distillation step may be performed, or either the light boiling component distillation step or the cyclic silane distillation step may be performed. Moreover, it is also possible to implement only the solid-liquid separation process described above without performing these liquid-liquid separation processes.

本発明の環状シランは、薄膜シリコン原料として使用することができ、太陽電池、半導体等の用途に好適に利用される。   The cyclic silane of the present invention can be used as a thin film silicon raw material, and is suitably used for applications such as solar cells and semiconductors.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.

実施例1
窒素ガス雰囲気下、二つ口フラスコにヒドリド還元剤として水素化リチウムアルミニウム12.6g(330mmol)と、溶媒としてシクロペンチルメチルエーテル(CPME)500mLとを加え、水酸化リチウムアルミニウムのスラリー溶液を調製した。
別途、環状ハロシラン化合物として、[ペデタ・SiH2Cl+2[Si6Cl14 2-]を乳鉢ですり潰した後、50メッシュ(基準寸法300μm)の篩いを通過させ、次いで20μmのフィルター上に残った結晶を回収した。
アルゴンガス雰囲気下、四つ口フラスコ(3L)に、この分級後の環状ハロシラン化合物95.0g(74.1mmol)と、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)2Lとを入れ、室温で攪拌した。
この四つ口フラスコの中に、先に調製した水酸化リチウムアルミニウムのスラリー溶液を、滴下漏斗を用いて3時間かけて滴下し、滴下終了後、室温で8時間攪拌することにより反応させた。なお、反応中はアルゴンガスをフラスコ内に流通させ、水酸化カリウム水溶液が入ったトラップ2つに通すことにより、副生成物として発生するシランガスを捕捉し、無害化して排出した。
反応終了後、反応液を窒素ガス雰囲気下で、細孔径20μmのガラスフィルターを用いて濾過し、得られた濾液から溶媒を減圧留去して、無色透明の液体としてシクロヘキサシランを製造した。シクロヘキサシランの収率は90%であった。
Example 1
Under a nitrogen gas atmosphere, 12.6 g (330 mmol) of lithium aluminum hydride as a hydride reducing agent and 500 mL of cyclopentyl methyl ether (CPME) as a solvent were added to a two-necked flask to prepare a slurry solution of lithium aluminum hydroxide.
Separately, [Pedeta · SiH 2 Cl + ] 2 [Si 6 Cl 14 2− ] as a cyclic halosilane compound was ground in a mortar, passed through a 50 mesh (standard size 300 μm) sieve, and then passed over a 20 μm filter. The remaining crystals were collected.
Under an argon gas atmosphere, 95.0 g (74.1 mmol) of the classified cyclic halosilane compound and 2 L of cyclopentyl methyl ether (CPME) were placed in a four-necked flask (3 L) and stirred at room temperature.
Into this four-necked flask, the previously prepared slurry of lithium aluminum hydroxide was added dropwise using a dropping funnel over 3 hours, and after completion of the addition, the reaction was carried out by stirring at room temperature for 8 hours. During the reaction, argon gas was circulated in the flask and passed through two traps containing an aqueous potassium hydroxide solution, whereby silane gas generated as a by-product was captured, detoxified and discharged.
After completion of the reaction, the reaction solution was filtered using a glass filter having a pore diameter of 20 μm under a nitrogen gas atmosphere, and the solvent was distilled off from the obtained filtrate under reduced pressure to produce cyclohexasilane as a colorless transparent liquid. The yield of cyclohexasilane was 90%.

比較例1
環状ハロシラン化合物([ペデタ・SiH2Cl+2[Si6Cl14 2-])を乳鉢ですり潰す工程、及びメッシュの篩いを通過させる篩い分け工程を省略したこと以外、実施例1と同様の方法により、無色透明の液体としてシクロヘキサシランを製造した。なお、反応工程に供する際の環状ハロシラン化合物([ペデタ・SiH2Cl+2[Si6Cl14 2-])の粒子径は、約600μmであった。得られたシクロヘキサシランの収率は64%であった。
Comparative Example 1
Example 1 except that the step of grinding a cyclic halosilane compound ([Pedeta · SiH 2 Cl + ] 2 [Si 6 Cl 14 2- ]) with a mortar and the sieving step for passing through a mesh sieve are omitted. By this method, cyclohexasilane was produced as a colorless and transparent liquid. The particle size of the cyclic halosilane compound ([Pedeta · SiH 2 Cl + ] 2 [Si 6 Cl 14 2− ]) used in the reaction step was about 600 μm. The yield of the obtained cyclohexasilane was 64%.

Claims (11)

固形の環状ハロシラン化合物を粉砕する粉砕工程と、
得られた環状ハロシラン粉砕物を、ヒドリド還元剤及び有機金属反応剤から選ばれる少なくとも一種と接触させて下記式(1):
Sin2n …(1)
(式中、nは3〜10の整数であり、Rは水素、炭素数1〜10の有機基、又はシリル基を表す。)
で表される環状シランを生成する反応工程を含むことを特徴とする環状シランの製造方法。
A crushing step of crushing a solid cyclic halosilane compound;
The obtained cyclic halosilane pulverized product is brought into contact with at least one selected from a hydride reducing agent and an organometallic reactant, and the following formula (1):
Si n R 2n (1)
(In the formula, n is an integer of 3 to 10, and R represents hydrogen, an organic group having 1 to 10 carbon atoms, or a silyl group.)
The manufacturing method of cyclic silane characterized by including the reaction process which produces | generates cyclic silane represented by these.
前記粉砕工程後に反応工程を含む請求項1に記載の環状シランの製造方法。   The manufacturing method of the cyclic silane of Claim 1 including a reaction process after the said grinding | pulverization process. 前記粉砕工程後に分級工程を含み、該分級工程により環状ハロシラン粉砕物の粒径を300μm以下にする請求項1又は2に記載の環状シランの製造方法。   The method for producing a cyclic silane according to claim 1, further comprising a classification step after the pulverization step, wherein the particle size of the pulverized cyclic halosilane is 300 μm or less by the classification step. 300μm以下の環状ハロシラン化合物を、ヒドリド還元剤及び有機金属反応剤から選ばれる少なくとも一種と接触させて、下記式(1):
Sin2n …(1)
(式中、nは3〜10の整数であり、Rは水素、炭素数1〜10の有機基、又はシリル基を表す。)
で表される環状シランを生成する反応工程を含むことを特徴とする環状シランの製造方法。
A cyclic halosilane compound having a size of 300 μm or less is brought into contact with at least one selected from a hydride reducing agent and an organometallic reactant, and the following formula (1):
Si n R 2n (1)
(In the formula, n is an integer of 3 to 10, and R represents hydrogen, an organic group having 1 to 10 carbon atoms, or a silyl group.)
The manufacturing method of cyclic silane characterized by including the reaction process which produces | generates cyclic silane represented by these.
前記反応工程で用いる環状ハロシラン化合物の粒径が20μm以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の環状シランの製造方法。   The method for producing a cyclic silane according to any one of claims 1 to 4, wherein a particle diameter of the cyclic halosilane compound used in the reaction step is 20 µm or more. 前記反応工程が、溶媒の存在下で実施される請求項1〜5のいずれか1項に記載の環状シランの製造方法。   The method for producing a cyclic silane according to claim 1, wherein the reaction step is performed in the presence of a solvent. 前記溶媒が、エーテル系溶媒である請求項6に記載の環状シランの製造方法。   The method for producing a cyclic silane according to claim 6, wherein the solvent is an ether solvent. 前記反応工程で、環状ハロシラン化合物若しくはヒドリド還元剤及び有機金属反応剤から選ばれる少なくとも一種、の少なくとも一方を滴下しながら反応を行う請求項1〜7のいずれか1項に記載の環状シランの製造方法。   The production of cyclic silane according to any one of claims 1 to 7, wherein in the reaction step, at least one selected from a cyclic halosilane compound or a hydride reducing agent and an organometallic reactant is added dropwise. Method. 反応工程で生成した環状シランの精製工程を含み、
この精製工程は、環状シランを含有する液から固体を除去する固液分離工程を含む請求項1〜8のいずれか1項に記載の環状シランの製造方法。
Including a purification step of cyclic silane produced in the reaction step,
The method for producing cyclic silane according to any one of claims 1 to 8, wherein the purification step includes a solid-liquid separation step of removing a solid from a liquid containing cyclic silane.
前記精製工程が、
軽沸不純物を環状シランから除去する軽沸成分留去工程及び高沸不純物を環状シランから除去する環状シラン蒸留工程の、少なくとも一方を含む請求項9に記載の環状シランの製造方法。
The purification step comprises
The method for producing cyclic silane according to claim 9, comprising at least one of a light boiling component distillation step for removing light boiling impurities from the cyclic silane and a cyclic silane distillation step for removing high boiling impurities from the cyclic silane.
粒径が20μm以上300μm以下である環状ハロシラン粒子。   Cyclic halosilane particles having a particle size of 20 μm or more and 300 μm or less.
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