JP2016017010A - モノハロシランの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規なモノハロシランの製造方法、特にモノハロシランを効率的に製造することができる製造方法を提供することを目的とする。
<1> シランガスとハロゲン化銅(II)を反応させてモノハロシランを生成させる反
応工程を含むモノハロシランの製造方法。
本発明の一態様であるモノハロシランの製造方法は、シランガスとハロゲン化銅(II)を反応させてモノハロシランを生成させる反応工程(以下、「反応工程」と略す場合がある。)を含むことを特徴とする。
なお、シラン(テトラヒドロシラン、SiH4)は沸点が−112℃であり、塩化銅(II)及び臭化銅(II)は融点が498℃(無水)であるため、反応工程は通常は気固反応となる。
反応器は、図1(a)に示されるような回分反応器、図1(b)に示されるような連続槽型反応器、図1(c)に示されるような連続管型反応器の何れのタイプの反応器を使用してもよい。
なお、以下に挙げる実施例及び比較例は、図2に示される反応装置(概念図)の反応管内の固定床に塩化銅(II)等を固定して、ヘリウムガス等で希釈したシランガスを含む反応ガスを流通させることにより行った。生成したガスは、株式会社島津製作所社製ガスクロマトグラフGC−17Aを用いて、TCD検出器で分析を行った。また、モノクロロシラン等の定性分析は、MASS(質量分析計)で行った。
和光純薬工業株式会社製塩化銅(II)(無水)3.6gを110℃で3時間乾燥させた後に、全量を反応管に入れ、反応管内を減圧ポンプで減圧にて空気を除去した後にヘリウムガスで置換した。ヘリウムガスを100mL/分の速度で流通させ、200℃に昇温後1時間流通させた。その後、混合ガス(シラン80%、アルゴン20%)5mL/分とヘリウムガス100mL/分をガスミキサーで混合し、流通させた。1時間経過後に、混合ガス(シラン80%、アルゴン20%)を1mL/分、ヘリウムガスを20mL/分、反応管内の温度を165℃に変更して反応させた。165℃に達してから6時間後に、反応ガス組成をガスクロマトグラフで分析したところ(図3にチャートを示す。)、シランの転化率は48%、モノクロロシランの収率は43%、モノクロロシランの選択率は90%であった。
和光純薬工業株式会社製塩化銅(II)(無水)1.6gを110℃で3時間乾燥させた後に、全量を反応管に入れ、反応管内を減圧ポンプで減圧にて空気を除去した後にヘリウムガスで置換した。ヘリウムガスを100mL/分の速度で流通させ、200℃に昇温後1時間流通させた。その後、100%シランガス4mL/分とヘリウムガス100mL/分をガスミキサーで混合し、流通させた。1時間経過後に、100%シランガスを0.8mL/分、ヘリウムガスを20mL/分、反応管内の温度を200℃に変更して反応させた。変更した反応条件に達してから1.5時間後に、反応ガス組成をガスクロマトグラフで分析したところ、シランの転化率は53%、モノクロロシランの収率は34%、モノクロロシランの選択率は64%であった。
和光純薬工業株式会社製塩化銅(II)(無水)1.7gをそのまま全量反応管に入れ、反応管内を減圧ポンプで減圧にて空気を除去した後にヘリウムガスで置換した。100
%シランガス4mL/分とヘリウムガス100mL/分をガスミキサーで混合し、流通させて200℃に昇温した。1時間経過後、100%シランガスを0.8mL/分、ヘリウムガスを20mL/分に変更して反応させた。変更した反応条件に達してから6.5時間後に、反応ガス組成をガスクロマトグラフで分析したところ、シランの転化率は47%、モノクロロシランの収率は12%、モノクロロシランの選択率は25%であった。
和光純薬工業株式会社製塩化銅(II)(無水)1.5gをそのまま全量を反応管に入れ、反応管内を減圧ポンプで減圧にて空気を除去した後にヘリウムガスで置換した。100%シランガス4mL/分とヘリウムガス100mL/分をガスミキサーで混合し、流通させて250℃に昇温した。2時間経過後に、100%シランガスを0.8mL/分、ヘリウムガスを20mL/分に変更して反応させた。変更した反応条件に達してから1時間後に、反応ガス組成をガスクロマトグラフで分析したところ、シランの転化率は63%、モノクロロシランの収率は32%、モノクロロシランの選択率は51%であった。
和光純薬工業株式会社製臭化銅(II)(無水)3.1gをそのまま全量反応管に入れ、反応管内を減圧ポンプで減圧にて空気を除去した後にヘリウムガスで置換した。100%シランガス4mL/分とヘリウムガス100mL/分をガスミキサーで混合し、流通させて150℃に昇温した。1時間経過後に、350℃に昇温して、100%シランガスを0.8mL/分、ヘリウムガスを20mL/分に変更して反応させた。変更した反応条件に達してから4時間後に、反応ガス組成をガスクロマトグラフで分析したところ、図4に示すチャートが得られた。図4のFR1のピークについて、GC−MASSによって改めて定性分析を行ったところ、図5の結果が得られた(図5(a):GC−MASS結果、(b):MASS結果)。MASS結果では、分子量110と112のピークが観測されるため(SiH3 79BrのMw:110、SiH3 81BrのMw:112、)、FR1のピークはモノブロモシランであると考えられる。即ち、シランの転化率は66%、モノブロモシランの収率は24%、モノブロモシランの選択率は36%であった。
和光純薬工業株式会社製塩化銅(I)1.5gをそのまま全量反応管に入れ、反応管内を減圧ポンプで減圧にて空気を除去した後にヘリウムガスで置換した。100%シランガス4mL/分とヘリウムガス100mL/分をガスミキサーで混合し、流通させて250℃に昇温した。1時間経過後に、100%シランガスを0.8mL/分、ヘリウムガスを20mL/分に変更して反応させた。変更した反応条件に達してから1時間後に、反応ガス組成をガスクロマトグラフで分析したところ、シランの転化率は61%、モノクロロシランの生成は確認できなかった。
和光純薬工業株式会社製銅粉末1.8gをそのまま全量反応管に入れ、反応管内を減圧ポンプで減圧にて空気を除去した後にヘリウムガスで置換した。100%シランガス4mL/分とヘリウムガス100mL/分をガスミキサーで混合し、流通させて250℃に昇温した。1時間経過後に、100%シランガスを0.8mL/分、ヘリウムガスを20mL/分に変更して反応させた。変更した反応条件に達してから1時間後に、反応ガス組成をガスクロマトグラフで分析したところ、シランの転化率は95%、モノクロロシランの
生成は確認できなかった。
2 ヘリウムガス(He)ボンベ
3 緊急遮断弁(ガス検連動遮断弁)
4 減圧弁
5 マスフローコントローラ(MFC)
6 圧力計
7 ガスミキサー
8 継手
9 加熱反応装置
10 トラップ
11 ロータリーポンプ
12 システムガスクロマトグラフ
13 除害装置
Claims (1)
- シランガスとハロゲン化銅(II)を反応させてモノハロシランを生成させる反応工程を含むモノハロシランの製造方法。
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