JP2019156689A - Polysilane composition, and manufacturing method of hetero element-introduced polysilane composition - Google Patents

Polysilane composition, and manufacturing method of hetero element-introduced polysilane composition Download PDF

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Abstract

To provide a polysilane composition, etc., having reduced amounts of metal impurities such as aluminum content and to which a hetero element can be introduced without using a metal halide for halogenation of a hydrogenated silane.SOLUTION: The polysilane composition is characterized by containing a halosilane represented by a general formula of SiX(m=3-8, X is a halogen) and a hydrogenated silane represented by a general formula of SiH(n=3-8) and having an aluminum content of, on a mass basis, 0.01 ppb-1000 ppm.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ポリシラン組成物、及びヘテロ元素導入ポリシラン組成物の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a polysilane composition and a method for producing a heteroelement-introduced polysilane composition.

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)によって製造されている。シリコン膜の他の製造方法としては、一般式(SiH2n(n=4,5,又は6)で表される水素化シラン化合物を原料とするCVD法(特許文献1)、シクロヘキサシランを原料とするCVD法(特許文献2)、基板上にシクロペンタシランやシクロヘキサシランを溶質とする溶液層を形成し、光重合によりポリシランを作製する方法(特許文献3)などが報告されている。 Thin film silicon is used for applications such as solar cells and semiconductors, and this thin film silicon is conventionally produced by a vapor deposition method (CVD method) using monosilane as a raw material. As another method for producing a silicon film, a CVD method using a hydrogenated silane compound represented by the general formula (SiH 2 ) n (n = 4, 5, or 6) as a raw material (Patent Document 1), cyclohexasilane A method of producing polysilane by photopolymerization by forming a solution layer using cyclopentasilane or cyclohexasilane as a solute on a substrate (Patent Document 2) has been reported. Yes.

水素化シラン化合物を製造する方法としては、特定の配位化合物の存在下で、ハロシランの環化反応を行ってハロゲン化シラン中性錯体を得た後、これを還元することにより水素化シラン化合物を製造する方法が開示されている(特許文献4)。   As a method of producing a hydrogenated silane compound, a halosilane cyclization reaction is performed in the presence of a specific coordination compound to obtain a halogenated silane neutral complex, and then this is reduced to reduce the hydrogenated silane compound. Has disclosed a method for producing a lipase (Patent Document 4).

他方、太陽電池、半導体等を低温でかつ大面積で製造する上で、ドーパントとして13や15族のヘテロ元素を導入した液体シランが使用されるところ、ドーパントの分布を均一にする観点から、ヘテロ元素で置換可能なハロゲン含有ポリシランも必要とされている。
このヘテロ元素で置換可能なハロゲン含有ポリシランの調製方法として、例えば水素化シランをハロゲン化試薬でハロゲン化し、ヘテロ元素含有求核試薬と反応させる方法が開示されている(特許文献5)。
On the other hand, when manufacturing solar cells, semiconductors, etc. at a low temperature and in a large area, liquid silane introduced with a heteroelement of group 13 or 15 is used as a dopant. There is also a need for halogen-containing polysilanes that can be substituted with elements.
As a method for preparing a halogen-containing polysilane that can be substituted with a heteroelement, for example, a method in which a silane hydride is halogenated with a halogenating reagent and reacted with a heteroelement-containing nucleophile is disclosed (Patent Document 5).

特開昭60−26664号公報JP 60-26664 A 特表2013−537705号公報Special table 2013-537705 gazette 特開2013−187261号公報JP 2013-187261 A 特開2015−134755号公報JP2015-134755A 特表2011−521953号公報Special table 2011-521953 gazette

しかしながら、特許文献5の技術では、ハロゲン化シランを得るために対応する水素化シランをハロゲン化しており、この時ハロゲン化するためのハロゲン化試薬として金属ハロゲン化物を用いていることから、ハロゲン化の反応は、光感受性であったり、有害物質が生成したり、未反応物も多く存在してしまい、反応の制御が困難となっており、しかも金属ハロゲン化物は固体として過剰量で添加する為、金属ハロゲン化物由来の金属不純物が含まれ、結果として、生成物の精製も困難になるという問題があった。
他方、この金属不純物には、例えば反応原料に由来するアルミニウム含有物、ハロシランの遊離物や還元剤を使用して得られる水素化シラン化合物に由来するアルミニウム含有物が含まれ、アルミニウム含有量が多くなると、水素化シラン化合物が重合する虞があり、水素化シランの長期保存性の面で問題となる傾向がある。
そこで、本発明は、水素化シランをハロゲン化するための金属ハロゲン化物を使用せずに、アルミニウム含有量等の金属不純物量が低減され、ヘテロ元素を導入可能なポリシラン組成物、及びヘテロ元素を導入可能なポリシラン組成物の製造方法を提供することを課題として掲げた。
However, in the technique of Patent Document 5, the corresponding hydrogenated silane is halogenated in order to obtain a halogenated silane, and a metal halide is used as a halogenating reagent for halogenation at this time. This reaction is light sensitive, produces harmful substances, and has many unreacted substances, making it difficult to control the reaction, and the metal halide is added as a solid in an excessive amount. There is a problem that metal impurities derived from metal halides are contained, and as a result, purification of the product becomes difficult.
On the other hand, the metal impurities include, for example, aluminum-containing materials derived from reaction raw materials, aluminum-containing materials derived from hydrogenated silane compounds obtained by using free halosilanes and reducing agents, and have a high aluminum content. If it becomes, there exists a possibility that a hydrogenated silane compound may superpose | polymerize and there exists a tendency which becomes a problem in terms of the long-term storage property of hydrogenated silane.
Therefore, the present invention provides a polysilane composition in which the amount of metal impurities such as aluminum content can be reduced without using a metal halide for halogenating silane hydride, and a heteroelement can be introduced. An object of the present invention is to provide a method for producing an introduceable polysilane composition.

本発明の要旨は以下の通りである。   The gist of the present invention is as follows.

[1]一般式Sim2mで表されるハロシラン(m=3〜8、Xはハロゲン元素)と、一般式Sin2nで表される水素化シラン(n=3〜8)とを含み、アルミニウム含有量が、質量基準で0.01ppb〜1000ppmであることを特徴とするポリシラン組成物。
[2]前記水素化シランが、水素化シラン調製用ハロシランと還元剤との反応生成物であり、前記ハロシランが、外添用ハロシランである[1]に記載のポリシラン組成物。
[3]前記水素化シランの純度が90質量%以上である[1]または[2]に記載のポリシラン組成物。
[4]前記ハロシランの含有量(質量基準)が、前記水素化シラン1モルに対して0.01〜10モルである[1]〜[3]のいずれかに記載のポリシラン組成物。
[5]前記ハロシランに含まれるハロゲン元素の少なくとも一部が、13族及び15族から選ばれる少なくとも1種の元素で置換されている[1]〜[4]のいずれかに記載のポリシラン組成物。
[6]前記ハロシランが一般式Sim2mで表される環状ハロシラン(m=5〜6、Xはハロゲン元素)である[1]〜[5]のいずれかに記載のポリシラン組成物。
[7]前記環状ハロシランが、環状クロロシランである[6]に記載のポリシラン組成物。
[8]前記環状クロロシランが、ドデカクロロシクロヘキサシランである[7]に記載のポリシラン組成物。
[9]前記水素化シランが一般式Sin2nで表される環状水素化シラン(n=5〜6)である[1]〜[8]のいずれかに記載のポリシラン組成物。
[10]前記環状水素化シランが、シクロヘキサシランである[9]に記載のポリシラン組成物。
[11]ヘテロ元素を導入したポリシラン組成物の製造方法であって、
一般式Sim2mで表されるハロシラン(m=3〜8、Xはハロゲン元素)と、一般式Sin2nで表される水素化シラン(n=3〜8)とを混合および/または接触させる工程を含み、アルミニウム含有量が、質量基準で0.01ppb〜1000ppmであることを特徴とする製造方法。
[12]前記ハロシランと前記水素化シランの混合物が溶液である[11]に記載の製造方法。
[13]さらに13族及び15族から選ばれる少なくとも1種の元素を有する化合物を混合および/または接触させる工程を含む[11]または[12]に記載の製造方法。
[1] A halosilane represented by the general formula Si m X 2m (m = 3 to 8, X is a halogen element) and a hydrogenated silane represented by the general formula Si n H 2n (n = 3 to 8). A polysilane composition comprising an aluminum content of 0.01 ppb to 1000 ppm on a mass basis.
[2] The polysilane composition according to [1], wherein the hydrogenated silane is a reaction product of a halosilane for preparing a hydrogenated silane and a reducing agent, and the halosilane is a halosilane for external addition.
[3] The polysilane composition according to [1] or [2], wherein the purity of the hydrogenated silane is 90% by mass or more.
[4] The polysilane composition according to any one of [1] to [3], wherein the content (mass basis) of the halosilane is 0.01 to 10 mol with respect to 1 mol of the hydrogenated silane.
[5] The polysilane composition according to any one of [1] to [4], wherein at least a part of the halogen element contained in the halosilane is substituted with at least one element selected from Group 13 and Group 15. .
[6] The polysilane composition according to any one of [1] to [5], wherein the halosilane is a cyclic halosilane represented by the general formula Si m X 2m (m = 5 to 6, X is a halogen element).
[7] The polysilane composition according to [6], wherein the cyclic halosilane is cyclic chlorosilane.
[8] The polysilane composition according to [7], wherein the cyclic chlorosilane is dodecachlorocyclohexasilane.
[9] The polysilane composition according to any one of [1] to [8], wherein the hydrogenated silane is a cyclic hydrogenated silane (n = 5 to 6) represented by a general formula Si n H 2n .
[10] The polysilane composition according to [9], wherein the cyclic hydrogenated silane is cyclohexasilane.
[11] A method for producing a polysilane composition into which a hetero element is introduced,
Mixing and / or mixing a halosilane represented by the general formula Si m X 2m (m = 3 to 8, X is a halogen element) and a hydrogenated silane represented by the general formula Si n H 2n (n = 3 to 8) Or the process made to contact is mentioned, The aluminum content is 0.01 ppb-1000 ppm by mass reference | standard, The manufacturing method characterized by the above-mentioned.
[12] The production method according to [11], wherein the mixture of the halosilane and the hydrogenated silane is a solution.
[13] The production method according to [11] or [12], further comprising a step of mixing and / or contacting a compound having at least one element selected from Group 13 and Group 15.

本発明によれば、水素化シランをハロゲン化するための金属ハロゲン化物を使用せずに、アルミニウム含有量等の金属不純物量が低減され、ヘテロ元素を導入可能なポリシラン組成物、及びヘテロ元素を導入可能なポリシラン組成物の製造方法を提供することが可能となる。また、種々の官能基を任意の割合で含む(ドープ用)ポリシラン組成物を提供することができる。   According to the present invention, a polysilane composition capable of introducing a heteroelement in which the amount of metal impurities such as aluminum content is reduced without using a metal halide for halogenating a silane hydride, and a heteroelement is provided. It is possible to provide a method for producing a polysilane composition that can be introduced. Moreover, the polysilane composition (for dope) containing various functional groups in arbitrary ratios can be provided.

1.ポリシラン組成物
本発明のポリシラン組成物は、一般式Sim2mで表されるハロシラン(m=3〜8、Xはハロゲン元素)と、一般式Sin2nで表される水素化シラン(n=3〜8)とを含み、アルミニウム含有量が、質量基準で0.01ppb〜1000ppmであることを特徴とする。
本発明のポリシラン組成物は、ハロシランに含まれるハロゲン元素の数や、水素化シラン量に対するハロシラン量を調節することにより、任意の割合でヘテロ元素を含むことができ、水素化シランをハロゲン化するための金属ハロゲン化物を使用せずに液体中で反応を進めることができることから金属不純物量を低減することが可能となる。
1. Polysilane Composition The polysilane composition of the present invention comprises a halosilane represented by the general formula Si m X 2m (m = 3 to 8, X is a halogen element) and a hydrogenated silane represented by the general formula Si n H 2n ( n = 3 to 8), and the aluminum content is 0.01 ppb to 1000 ppm on a mass basis.
The polysilane composition of the present invention can contain a hetero element at an arbitrary ratio by adjusting the number of halogen elements contained in the halosilane and the amount of halosilane with respect to the amount of hydrogenated silane, and halogenates the hydrogenated silane. Therefore, it is possible to reduce the amount of metal impurities because the reaction can proceed in a liquid without using a metal halide.

ハロシランは、一般式Sim2m(m=3〜8、Xはハロゲン元素)で表される環状ハロシランである。
ハロゲン元素は、塩素元素、フッ素元素、臭素元素、ヨウ素元素であることが好ましい。mは、好ましくは4〜7であり、より好ましくは5〜6である。
The halosilane is a cyclic halosilane represented by the general formula Si m X 2m (m = 3 to 8, X is a halogen element).
The halogen element is preferably a chlorine element, a fluorine element, a bromine element, or an iodine element. m is preferably 4 to 7, and more preferably 5 to 6.

ハロシランは、環状ハロシランであり、すなわち、ケイ素原子が連なって単素環を形成し、当該単素環を構成する少なくとも1つのケイ素原子にハロゲン原子が結合した構造(環状ハロシラン構造)を有する化合物であることが好ましい。   A halosilane is a cyclic halosilane, that is, a compound having a structure (cyclic halosilane structure) in which silicon atoms are linked to form a monocyclic ring, and a halogen atom is bonded to at least one silicon atom constituting the monocyclic ring. Preferably there is.

環状ハロシランは、単素環を構成しないケイ素原子を含むものであってもよく、例えば、単素環を構成するケイ素原子に、ケイ素原子を含む置換基(例えばシリル基)が結合していてもよい。ケイ素原子から形成された単素環には、少なくとも1つのハロゲン原子が結合していればよく、好ましくは、単素環を構成するケイ素原子のそれぞれにハロゲン原子が1つまたは2つ(好ましくは2つ)結合している。   The cyclic halosilane may contain a silicon atom that does not constitute a simple ring, for example, a silicon atom that constitutes a simple ring may have a substituent (for example, a silyl group) containing a silicon atom bonded thereto. Good. It is sufficient that at least one halogen atom is bonded to a monocyclic ring formed from silicon atoms, and preferably, one or two halogen atoms (preferably, each silicon atom constituting the monocyclic ring). 2) It is connected.

中でも、環状ハロシランは、環状クロロシランであることがより好ましく、ケイ素数が5又は6である環状クロロシランであることがさらに好ましく、ドデカクロロシクロヘキサシランであることがさらに好ましい。   Among them, the cyclic halosilane is more preferably a cyclic chlorosilane, further preferably a cyclic chlorosilane having 5 or 6 silicon, and even more preferably dodecachlorocyclohexasilane.

ハロシランの含有量(質量基準)は、水素化シラン1モルに対して、好ましくは0.01〜10モル、より好ましくは0.05〜9モル、さらに好ましくは0.1〜7モル、さらにより好ましくは0.2〜5モルである。   The content (mass basis) of the halosilane is preferably 0.01 to 10 mol, more preferably 0.05 to 9 mol, still more preferably 0.1 to 7 mol, and even more based on 1 mol of the hydrogenated silane. Preferably it is 0.2-5 mol.

水素化シランは、一般式Sin2n(n=3〜8)で表される環状水素化シランである。
ハロゲン元素は、塩素元素、フッ素元素、臭素元素、ヨウ素元素であることが好ましい。nは、好ましくは4〜7であり、より好ましくは5〜6である。
The hydrogenated silane is a cyclic hydrogenated silane represented by the general formula Si n H 2n (n = 3 to 8).
The halogen element is preferably a chlorine element, a fluorine element, a bromine element, or an iodine element. n is preferably 4 to 7, and more preferably 5 to 6.

水素化シランは、環状水素化シランであり、すなわち、ケイ素原子が連なって構成される単素環を有し、ケイ素原子と水素原子から構成される化合物であることが好ましい。環状水素化シランは、単素環を構成するケイ素原子の全ての置換位置に水素原子が結合してもよく、単素環を構成するケイ素原子に無置換のシリル基が結合しているものであってもよい。ただし、保存安定性の観点から、単素環を構成するケイ素原子以外のケイ素原子を含まないことが好ましい。   The hydrogenated silane is a cyclic hydrogenated silane, that is, a compound having a monocyclic ring composed of continuous silicon atoms and composed of a silicon atom and a hydrogen atom. Cyclic hydrogenated silanes are those in which hydrogen atoms may be bonded to all substitution positions of silicon atoms constituting the monocyclic ring, and unsubstituted silyl groups are bonded to silicon atoms constituting the monocyclic ring. There may be. However, from the viewpoint of storage stability, it is preferable that no silicon atoms other than silicon atoms constituting the monocyclic ring are contained.

中でも、環状水素化シランは、ケイ素数が5又は6である環状水素化シランであることがより好ましく、シクロヘキサシランであることがさらに好ましい。   Among them, the cyclic hydrogenated silane is more preferably a cyclic hydrogenated silane having 5 or 6 silicon, and further preferably cyclohexasilane.

水素化シランの純度は、例えばガスクロマトグラフィーに基づくものであってもよく、90質量%以上であることが好ましく、93質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることがさらに好ましく、97質量%以上であることがさらにより好ましく、98質量%以上であることが特に好ましい。水素化シランの純度の上限は、100質量%に近いほどよく、例えば99.99質量%である。   The purity of the hydrogenated silane may be based on, for example, gas chromatography, preferably 90% by mass or more, more preferably 93% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more. Preferably, it is still more preferably 97% by mass or more, and particularly preferably 98% by mass or more. The upper limit of the purity of the hydrogenated silane is better as it is closer to 100% by mass, for example, 99.99% by mass.

かかる純度は、例えば以下のガスクロマトグラフィー条件を使用して求めることが可能である。
検出:FID
カラム:ポリ(5%ジフェニル/95%ジメチル)シロキサン相のキャピラリーカラム、0.25μm×0.25mm×30m
気化室温度:250℃
検出器温度:280℃
昇温条件:1)50℃5分保持、2)昇温速度20℃/分で250℃まで昇温、3)昇温速度10℃/分で280℃まで昇温、4)280℃で10分保持
Such purity can be determined, for example, using the following gas chromatography conditions.
Detection: FID
Column: Capillary column of poly (5% diphenyl / 95% dimethyl) siloxane phase, 0.25 μm × 0.25 mm × 30 m
Vaporization chamber temperature: 250 ° C
Detector temperature: 280 ° C
Temperature rising conditions: 1) Holding at 50 ° C. for 5 minutes, 2) Heating up to 250 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min, 3) Heating up to 280 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, 4) Minute hold

本発明の水素化シランは、例えば、環状水素化シランのシクロヘキサシランを調製したものであってもよく、シクロヘキサシランを固液分離したものであってもよく、シクロヘキサシランを蒸留したものであってもよい。   The hydrogenated silane of the present invention may be, for example, one prepared from cyclohexasilane as a cyclic hydrogenated silane, one obtained by solid-liquid separation of cyclohexasilane, or one obtained by distilling cyclohexasilane. It may be.

本発明の水素化シランは、例えばハロゲン化モノシランの環化、環状ハロシラン塩の調製、環状ハロシラン塩の遊離、環状ハロシラン化合物の還元を経たものであってもよく、水素化シランは、還元剤により得られるものであることが好ましい。   The hydrogenated silane of the present invention may have undergone, for example, cyclization of a halogenated monosilane, preparation of a cyclic halosilane salt, liberation of a cyclic halosilane salt, reduction of a cyclic halosilane compound, It is preferable to be obtained.

還元剤としては、アルミニウム系還元剤、およびホウ素系還元剤からなる群より選ばれる1種以上を用いることが好ましい。アルミニウム系還元剤としては、例えば、水素化リチウムアルミニウム(LiAlH4;LAH)、水素化ジイソブチルアルミニウム(DIBAL)、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[「Red−Al」(シグマアルドリッチ社の登録商標)]等の金属水素化物等が挙げられる。ホウ素系還元剤としては、例えば、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金属水素化物や、ジボラン等が挙げられ、金属水素化物を用いることが好ましい。 As the reducing agent, it is preferable to use one or more selected from the group consisting of an aluminum-based reducing agent and a boron-based reducing agent. Examples of the aluminum reducing agent include lithium aluminum hydride (LiAlH 4 ; LAH), diisobutylaluminum hydride (DIBAL), sodium bis (2-methoxyethoxy) aluminum hydride [“Red-Al” (manufactured by Sigma-Aldrich). (Registered trademark)] and the like. Examples of the boron-based reducing agent include metal hydrides such as sodium borohydride and lithium triethylborohydride, and diborane. It is preferable to use a metal hydride.

ポリシラン組成物中のアルミニウム含有量は、質量基準で0.01ppb〜1000ppmであり、好ましくは100ppm以下、より好ましくは1000ppb以下、さらに好ましくは500ppb以下である。
水素化シランが還元工程を経て得られる場合、還元剤由来の金属元素が数千ppm〜数%程度含まれている。また、還元工程で水素化シランと未反応のハロシランとの混合物を得た場合は、混合状態を維持したまま精製することは難しい為、上記アルミニウム含有量とすることは困難である。
The aluminum content in the polysilane composition is 0.01 ppb to 1000 ppm on a mass basis, preferably 100 ppm or less, more preferably 1000 ppb or less, and even more preferably 500 ppb or less.
When hydrogenated silane is obtained through a reduction process, a metal element derived from a reducing agent is contained in the order of several thousand ppm to several percent. Further, when a mixture of hydrogenated silane and unreacted halosilane is obtained in the reduction step, it is difficult to purify while maintaining the mixed state, so it is difficult to obtain the aluminum content.

アルミニウム含有量は、例えばICP質量分析法、ICP発光分析法、原子吸光分析法等により求めることができ、Agilent 7700S(Agilent Technologies社製)を用いてもよい。   The aluminum content can be determined by, for example, ICP mass spectrometry, ICP emission spectrometry, atomic absorption spectrometry, or the like, and Agilent 7700S (manufactured by Agilent Technologies) may be used.

ポリシラン組成物は、溶媒を含んでいなくてもよく、溶媒を含んでいてもよい。
溶媒は、ハロシラン、水素化シランと反応しない溶媒であればよく、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒;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等のエーテル系溶媒であってもよい。
The polysilane composition may not contain the solvent and may contain the solvent.
The solvent may be any solvent that does not react with halosilane or hydrogenated silane; aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, octane; aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene; diethyl ether, tetrahydrofuran, cyclopentylmethyl An ether solvent such as ether may be used.

溶媒の量は、ハロシラン及び水素化シランの合計100質量部に対して、好ましくは1〜10000質量部、より好ましくは10〜8000質量部、さらに好ましくは100〜6000質量部である。   The amount of the solvent is preferably 1 to 10000 parts by mass, more preferably 10 to 8000 parts by mass, and further preferably 100 to 6000 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the halosilane and the hydrogenated silane.

水素化シランとハロシランを含むポリシラン組成物は、必要に応じて、引き続き、ドープ化してもよい。
本発明において、ハロシランに含まれるハロゲン元素の少なくとも一部が、13族及び15族から選ばれる少なくとも1種の元素(ヘテロ元素ともいう)およびその元素を含む置換基で置換されていることが好ましく、ハロシランに含まれるハロゲン元素の全てが、13族及び15族から選ばれる少なくとも1種の元素およびその元素を含む置換基で置換されていることがより好ましい。
The polysilane composition containing hydrogenated silane and halosilane may be subsequently doped as needed.
In the present invention, it is preferable that at least a part of the halogen element contained in the halosilane is substituted with at least one element selected from Group 13 and Group 15 (also referred to as a hetero element) and a substituent containing the element. More preferably, all of the halogen elements contained in the halosilane are substituted with at least one element selected from Group 13 and Group 15 and a substituent containing the element.

13族の元素としては、B、Al、Ga、In、Tl等が挙げられ、15族の元素としては、N、P、As、Sb、Bi等が挙げられる。   Examples of the Group 13 element include B, Al, Ga, In, and Tl. Examples of the Group 15 element include N, P, As, Sb, and Bi.

これら元素は、求核試薬を用いることにより、ハロシランに導入することができる。
当該求核試薬としては、BR3、B26、NR3、PR3、AsR3(R=H、又は炭素数1〜6のアルキル基)、アルカリ金属塩XMR3(X=Na、Li等のアルカリ金属、M=13族又は15族の元素、R=H、又は炭素数1〜6のアルキル基)等が挙げられる。
These elements can be introduced into the halosilane by using a nucleophile.
Examples of the nucleophile include BR 3 , B 2 H 6 , NR 3 , PR 3 , AsR 3 (R = H or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), alkali metal salt XMR 3 (X = Na, Li Alkali metal such as M = 13 or 15 group element, R = H, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms).

ヘテロ原子として13族及び15族から選ばれる元素は、ハロシランに結合するハロゲン元素と置換される。ハロシランに含まれるハロゲン元素の数や水素化シランに対するハロシランの量を適切に調節することにより、種々のヘテロ元素が所定量導入されたポリシラン組成物を調製することができる。   An element selected from Groups 13 and 15 as a hetero atom is substituted with a halogen element bonded to halosilane. By appropriately adjusting the number of halogen elements contained in the halosilane and the amount of the halosilane relative to the hydrogenated silane, a polysilane composition into which various amounts of various heteroelements are introduced can be prepared.

ヘテロ元素が導入されたポリシラン組成物において、水素化シランとハロゲン元素がヘテロ元素に置換されたシランとの割合は、ヘテロ元素が導入される前の、水素化シランとハロシランの割合と同じであってもよい。   In the polysilane composition into which the hetero element is introduced, the ratio between the hydrogenated silane and the silane in which the halogen element is substituted with the hetero element is the same as the ratio between the hydrogenated silane and the halosilane before the hetero element is introduced. May be.

2.ヘテロ元素を導入可能なポリシラン組成物の製造方法
本発明のヘテロ元素を導入したポリシラン組成物の製造方法は、一般式Sim2mで表されるハロシラン(m=3〜8、Xはハロゲン元素)と、一般式Sin2nで表される水素化シラン(n=3〜8)とを混合および/または接触させる工程を含み、アルミニウム含有量が、質量基準で0.01ppb〜1000ppmであることを特徴とする。
2. Manufacturing method of polysilane composition capable of introducing heteroelements The manufacturing method of a polysilane composition into which heteroelements of the present invention are introduced is a halosilane represented by the general formula Si m X 2m (m = 3 to 8, X is a halogen element) ) And a hydrogenated silane represented by the general formula Si n H 2n (n = 3 to 8) are mixed and / or contacted, and the aluminum content is 0.01 ppb to 1000 ppm on a mass basis It is characterized by that.

ハロシランの製造方法は、特に限定されず、種々の公知の製造方法を採用でき、ハロゲン化モノシランの環化により調製された環状ハロシラン塩を遊離する方法が好適である。
水素化シランの製造方法は、特に限定されず、種々の公知の製造方法を採用でき、遊離した環状ハロシランを還元する方法が好適である。
The production method of halosilane is not particularly limited, and various known production methods can be adopted, and a method of liberating a cyclic halosilane salt prepared by cyclization of a halogenated monosilane is preferable.
The production method of the hydrogenated silane is not particularly limited, and various known production methods can be adopted, and a method of reducing the released cyclic halosilane is preferable.

<ハロゲン化モノシランの環化反応>
上記ハロゲン化モノシランとしては、例えば、ジクロロシラン、ジブロモシラン、ジヨードシラン、ジフルオロシラン等のジハロシラン;トリクロロシラン、トリブロモシラン、トリヨードシラン、トリフルオロシラン等のトリハロシラン;テトラクロロシラン、テトラブロモシラン、テトラヨードシラン、テトラフルオロシラン等のテトラハロシラン;等を用いることができる。これらの中でも好ましくはトリハロシランであり、特に好ましくはトリクロロシランである。
<Cyclization reaction of halogenated monosilane>
Examples of the halogenated monosilane include dihalosilanes such as dichlorosilane, dibromosilane, diiodosilane, and difluorosilane; trihalosilanes such as trichlorosilane, tribromosilane, triiodosilane, and trifluorosilane; tetrachlorosilane, tetrabromosilane, and tetra Tetrahalosilanes such as iodosilane and tetrafluorosilane; etc. can be used. Among these, trihalosilane is preferable, and trichlorosilane is particularly preferable.

上記ハロゲン化モノシランを環化する方法は特に制限されないが、例えば、下記(A)または(B)の方法が好ましい。
(A)ハロゲン化モノシランと、ホスホニウム塩および/またはアンモニウム塩とを接触させる工程を含み、環状ハロシランの塩を得る方法[以下、方法Aという場合がある]。
(B)ハロゲン化モノシランと、下記(I)および(II)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物とを接触させる工程を含み、環状ハロシラン中性錯体を得る方法[以下、方法Bという場合がある]。
The method for cyclizing the halogenated monosilane is not particularly limited. For example, the following method (A) or (B) is preferable.
(A) A method of obtaining a salt of a cyclic halosilane, which comprises a step of bringing a halogenated monosilane into contact with a phosphonium salt and / or an ammonium salt [hereinafter sometimes referred to as Method A].
(B) a method of obtaining a cyclic halosilane neutral complex, comprising a step of contacting a halogenated monosilane with at least one compound selected from the group consisting of the following (I) and (II) [hereinafter referred to as Method B] May be.]

(I)XRnとして表される化合物[以下、化合物Iという場合がある]。XがPまたはP=Oのときはn=3であり、Rは同一または異なって置換または無置換のアルキル基またはアリール基を表す。XがS、S=O、Oのときはn=2であり、Rは同一または異なって置換または無置換のアルキル基またはアリール基を表す。XがCNのときはn=1であり、Rは置換または無置換のアルキル基またはアリール基を表す。但し、XRn中のアミノ基の数は0または1である。 (I) compounds represented by the XR n [hereinafter sometimes referred to as the compound I]. When X is P or P═O, n = 3, and R is the same or different and represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. When X is S, S═O or O, n = 2, and R is the same or different and represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. When X is CN, n = 1, and R represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. However, the number of amino groups in the XR n is 0 or 1.

(II)環中に非共有電子対を有するN、O、SまたはPを含む置換または無置換の複素環化合物からなる群より選択される少なくとも1種の複素環化合物[以下、化合物IIという場合がある]。但し、複素環化合物が有する置換基としての第3級アミノ基の数は0または1である。   (II) At least one heterocyclic compound selected from the group consisting of substituted or unsubstituted heterocyclic compounds containing N, O, S or P having an unshared electron pair in the ring [hereinafter referred to as Compound II There are]. However, the number of tertiary amino groups as substituents of the heterocyclic compound is 0 or 1.

まず、上記方法(A)について説明する。   First, the method (A) will be described.

上記ホスホニウム塩は、第4級ホスホニウム塩であることが好ましく、下記式(11)で表される塩が好ましく挙げられる。下記式(11)において、R1〜R4は各々異なっていてもよいが、全て同じ基であることが好ましい。 The phosphonium salt is preferably a quaternary phosphonium salt, preferably a salt represented by the following formula (11). In the following formula (11), R 1 to R 4 may be different from each other, but are preferably all the same group.

Figure 2019156689
Figure 2019156689

また、上記アンモニウム塩は、第4級アンモニウム塩であることが好ましく、下記式(12)で表される塩が好ましく挙げられる。下記式(12)において、R5〜R8は各々異なっていてもよいが、全て同じ基であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said ammonium salt is a quaternary ammonium salt, and the salt represented by following formula (12) is mentioned preferably. In the following formula (12), R 5 to R 8 may be different from each other, but are preferably all the same group.

Figure 2019156689
Figure 2019156689

上記式(11)、上記式(12)において、R1〜R4およびR5〜R8は各々独立して、水素原子、アルキル基、アリール基を表し、A-は1価のアニオンを示す。 In the above formula (11) and the above formula (12), R 1 to R 4 and R 5 to R 8 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and A represents a monovalent anion. .

上記R1〜R4およびR5〜R8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、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、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基等の直鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等が挙げられる。
アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜16、より好ましくは1〜8である。
Examples of the alkyl group for R 1 to R 4 and R 5 to R 8 include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group. Linear alkyl groups such as a group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group; cyclic alkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclohexyl group, etc. .
Carbon number of an alkyl group becomes like this. Preferably it is 1-16, More preferably, it is 1-8.

上記R1〜R4およびR5〜R8のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基等の炭素数6〜18のアリール基が好ましく挙げられ、炭素数6〜12のアリール基がより好ましい。 Preferred examples of the aryl groups of R 1 to R 4 and R 5 to R 8 include aryl groups having 6 to 18 carbon atoms such as phenyl groups and naphthyl groups, and aryl groups having 6 to 12 carbon atoms are more preferable.

上記R1〜R4およびR5〜R8は、アルキル基またはアリール基であることが好ましく、アリール基がより好ましい。R1〜R4およびR5〜R8がアリール基であれば、後述するように、環状ハロシランの塩を製造する際に、環状ハロシランの塩が反応液中で沈殿生成して、環状ハロシランの塩を高純度で得ることが容易になる。また、同様の理由から、アンモニウム塩よりもホスホニウム塩を用いる方が好ましい。 R 1 to R 4 and R 5 to R 8 are preferably an alkyl group or an aryl group, and more preferably an aryl group. If R 1 to R 4 and R 5 to R 8 are aryl groups, the cyclic halosilane salt precipitates in the reaction solution when the cyclic halosilane salt is produced, as described later. It becomes easy to obtain a salt with high purity. For the same reason, it is preferable to use a phosphonium salt rather than an ammonium salt.

上記式(11)、式(12)において、A-で示される1価のアニオンとしては、ハロゲン化物イオン(例えば、Cl-、Br-、I-等)、ボレートイオン(例えば、BF4 -)、リン系アニオン(例えば、PF6 -)等が挙げられる。これらの中でも入手の容易さの点からハロゲン化物イオンが好ましく、より好ましくはCl-、Br-、I-、特に好ましくはCl-、Br-である。 In the above formulas (11) and (12), examples of the monovalent anion represented by A include halide ions (for example, Cl , Br , I − and the like), borate ions (for example, BF 4 ). And phosphorus anions (for example, PF 6 ) and the like. Among these, halide ions are preferable from the viewpoint of availability, more preferably Cl , Br , I , and particularly preferably Cl and Br .

上記ホスホニウム塩とアンモニウム塩は、どちらか一方のみ用いてもよく、両方用いてもよい。ホスホニウム塩は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アンモニウム塩は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   Only one or both of the phosphonium salt and ammonium salt may be used. Only one type of phosphonium salt may be used, or two or more types may be used in combination. Only one ammonium salt may be used, or two or more ammonium salts may be used in combination.

上記ホスホニウム塩および/またはアンモニウム塩の使用量(2種以上を用いる場合はその合計使用量)は、ハロシラン1molに対して、好ましくは0.01mol以上、より好ましくは0.05mol以上、さらに好ましくは0.08mol以上、また好ましくは1.0mol以下、より好ましくは0.7mol以下、さらに好ましくは0.5mol以下である。ホスホニウム塩および/またはアンモニウム塩の使用量が上記範囲であると、環状ハロシランの塩の収率が向上する傾向にある。   The amount of the phosphonium salt and / or ammonium salt used (when two or more are used, the total amount used) is preferably 0.01 mol or more, more preferably 0.05 mol or more, and still more preferably with respect to 1 mol of halosilane. It is 0.08 mol or more, preferably 1.0 mol or less, more preferably 0.7 mol or less, still more preferably 0.5 mol or less. When the amount of the phosphonium salt and / or ammonium salt is in the above range, the yield of the cyclic halosilane salt tends to be improved.

上記方法(A)は、ポリエーテル、ポリチオエーテル、多座ホスフィン等のキレート型配位子の存在下で行うことが好ましい。環化カップリング反応をキレート型配位子の存在下で行うことにより、環状ハロシランの塩を効率良く製造できる。また、用いるキレート型配位子の種類を適宜選択することにより、得られる環状ハロシラン中の水素数や組成比を調整できる。   The method (A) is preferably performed in the presence of a chelate ligand such as polyether, polythioether, and polydentate phosphine. By carrying out the cyclization coupling reaction in the presence of a chelate ligand, a salt of a cyclic halosilane can be produced efficiently. In addition, the number of hydrogens and the composition ratio in the obtained cyclic halosilane can be adjusted by appropriately selecting the type of chelate-type ligand to be used.

上記ポリエーテルとしては、例えば、1,1−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジプロポキシエタン、1,2−ジイソプロポキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、1,3−ジエトキシプロパン、1,3−ジプロポキシプロパン、1,3−ジイソプロポキシプロパン、1,3−ジブトキシプロパン、1,4−ジメトキシブタン、1,4−ジエトキシブタン、1,4−ジプロポキシブタン、1,4−ジイソプロポキシブタン、1,4−ジブトキシブタン等のジアルコキシアルカン類、1,2−ジフェノキシエタン、1,3−ジフェノキシプロパン、1,4−ジフェノキシブタン等のジアリールオキシアルカン類等が挙げられる。これらの中でも、特に好ましくは1,2−ジメトキシエタンが挙げられる。   Examples of the polyether include 1,1-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dipropoxyethane, 1,2-diisopropoxyethane, 1,2 -Dibutoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, 1,3-diethoxypropane, 1,3-dipropoxypropane, 1,3-diisopropoxypropane, 1,3-dibutoxypropane, 1,4-dimethoxy Dialkoxyalkanes such as butane, 1,4-diethoxybutane, 1,4-dipropoxybutane, 1,4-diisopropoxybutane, 1,4-dibutoxybutane, 1,2-diphenoxyethane, 1 , 3-diphenoxypropane, diaryloxyalkanes such as 1,4-diphenoxybutane, and the like. Among these, 1,2-dimethoxyethane is particularly preferable.

上記ポリチオエーテルとしては、前記例示したポリエーテルの酸素原子を硫黄原子に置換したものが挙げられる。   As said polythioether, what substituted the oxygen atom of the illustrated polyether by the sulfur atom is mentioned.

上記多座ホスフィンとしては、例えば、1,2−ビス(ジメチルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジエチルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジプロピルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジブチルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジメチルホスフィノ)プロパン、1,3−ビス(ジエチルホスフィノ)プロパン、1,3−ビス(ジプロピルホスフィノ)プロパン、1,3−ビス(ジブチルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジメチルホスフィノ)ブタン、1,4−ビス(ジエチルホスフィノ)ブタン、1,4−ビス(ジプロピルホスフィノ)ブタン、1,4−ビス(ジブチルホスフィノ)ブタン等のビス(ジアルキルホスフィノ)アルカン類;1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン等のビス(ジアリールホスフィノ)アルカン類が挙げられる。これらの中でも、特に好ましくは1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタンが挙げられる。   Examples of the polydentate phosphine include 1,2-bis (dimethylphosphino) ethane, 1,2-bis (diethylphosphino) ethane, 1,2-bis (dipropylphosphino) ethane, 1,2- Bis (dibutylphosphino) ethane, 1,3-bis (dimethylphosphino) propane, 1,3-bis (diethylphosphino) propane, 1,3-bis (dipropylphosphino) propane, 1,3-bis (Dibutylphosphino) propane, 1,4-bis (dimethylphosphino) butane, 1,4-bis (diethylphosphino) butane, 1,4-bis (dipropylphosphino) butane, 1,4-bis ( Bis (dialkylphosphino) alkanes such as dibutylphosphino) butane; 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane, 1,3-bis (diphenylphospho) Fino) propane, 1,4-bis (diphenylphosphino) bis (diarylphosphino) alkanes such as butane. Among these, 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane is particularly preferable.

上記キレート型配位子の使用量は適宜設定すればよいが、例えば、ハロシラン1molに対して、好ましくは0.01mol以上、より好ましくは0.05mol以上、さらに好ましくは0.1mol以上、また好ましくは50mol以下、より好ましくは40mol以下、さらに好ましくは30mol以下である。   The amount of the chelate-type ligand used may be appropriately set. For example, with respect to 1 mol of halosilane, it is preferably 0.01 mol or more, more preferably 0.05 mol or more, still more preferably 0.1 mol or more, and preferably Is 50 mol or less, more preferably 40 mol or less, still more preferably 30 mol or less.

上記方法(A)で得られる環状ハロシランの塩は、例えば、下記式(13)で表されるものが好適である。   The cyclic halosilane salt obtained by the above method (A) is preferably, for example, one represented by the following formula (13).

Figure 2019156689
Figure 2019156689

上記式(13)において、X1とX2はそれぞれ独立してハロゲン原子を表し、Lはアニオン性配位子を表し、pは配位子Lの価数として−2〜0の整数を表し、Kは対カチオンを表し、qは対カチオンKの価数として0〜2の整数を表し、nは0〜5の整数を表し、aとbとcは0以上、“2n+6”以下の整数(ただし、a+b+c=2n+6であり、aとcは同時に0ではない)を表し、dは0〜3の整数(ただし、aとdは同時に0ではない)、eは0〜3の整数(ただし、d+e=3)を表し、mは1〜2であり、sは1以上の整数を表し、tは1以上の整数を表す。 In the above formula (13), X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, L represents an anionic ligand, and p represents an integer of −2 to 0 as the valence of the ligand L. , K represents a counter cation, q represents an integer of 0 to 2 as the valence of the counter cation K, n represents an integer of 0 to 5, a, b and c are integers of 0 or more and “2n + 6” or less. (Where a + b + c = 2n + 6, a and c are not 0 at the same time), d is an integer of 0 to 3 (where a and d are not 0 at the same time), and e is an integer of 0 to 3 (however, D + e = 3), m is 1 to 2, s represents an integer of 1 or more, and t represents an integer of 1 or more.

<環状ハロシラン塩の遊離方法>
上記環状ハロシランの塩は、ルイス酸と接触させて反応させることにより、フリーの環状ハロシランとしてもよい。フリーの環状ハロシランとは、例えば、Si5Cl10やSi6Cl12などの非錯体型の環状ハロシランを意味する。具体的には、環状ハロシランの塩をルイス酸と接触させると、ルイス酸が環状ハロシランの塩に含まれるアニオン性配位子に求電子的に作用して、環状ハロシランの塩からアニオン性配位子を引き抜くとともに対カチオンが遊離し、対応するフリーの環状ハロシランを得ることができる。
<Method for liberating cyclic halosilane salt>
The cyclic halosilane salt may be free cyclic halosilane by reacting it with a Lewis acid. The free cyclic halosilane means a non-complex type cyclic halosilane such as Si 5 Cl 10 or Si 6 Cl 12 , for example. Specifically, when a salt of a cyclic halosilane is brought into contact with a Lewis acid, the Lewis acid acts electrophilically on an anionic ligand contained in the salt of the cyclic halosilane, and the anionic coordination from the salt of the cyclic halosilane. As the child is pulled out, the counter cation is released, and the corresponding free cyclic halosilane can be obtained.

上記ルイス酸の種類は特に限定されないが、金属ハロゲン化物を用いることが好ましい。金属ハロゲン化物としては、例えば、金属塩化物、金属臭化物、金属ヨウ化物等が挙げられるが、反応性や反応の制御の容易性の点から、金属塩化物を用いることが好ましい。金属ハロゲン化物を構成する金属元素としては、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等の13族元素、銅、銀、金等の11族元素、チタン、ジルコニウム等の4族元素、鉄、亜鉛、カルシウム等が挙げられる。ルイス酸としては、具体的に、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素等のハロゲン化ホウ素;塩化アルミニウム、臭化アルミニウム等のハロゲン化アルミニウム;塩化ガリウム、臭化ガリウム等のハロゲン化ガリウム;塩化インジウム、臭化インジウム等のハロゲン化インジウム;塩化タリウム、臭化タリウム等のハロゲン化タリウム;塩化銅、臭化銅等のハロゲン化銅;塩化銀、臭化銀等のハロゲン化銀;塩化金、臭化金等のハロゲン化金;塩化チタン、臭化チタン等のハロゲン化チタン;塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウムなどのハロゲン化ジルコニウム;塩化鉄、臭化鉄等のハロゲン化鉄;塩化亜鉛、臭化亜鉛などのハロゲン化亜鉛;塩化カルシウム、臭化カルシウム等のハロゲン化カルシウム;等が挙げられる。   The kind of the Lewis acid is not particularly limited, but it is preferable to use a metal halide. Examples of the metal halide include metal chlorides, metal bromides, metal iodides, and the like, and metal chlorides are preferably used from the viewpoint of reactivity and ease of reaction control. The metal elements constituting the metal halide include group 13 elements such as boron, aluminum, gallium, indium and thallium, group 11 elements such as copper, silver and gold, group 4 elements such as titanium and zirconium, iron, zinc, Examples include calcium. Specific examples of Lewis acids include boron halides such as boron trifluoride, boron trichloride and boron tribromide; aluminum halides such as aluminum chloride and aluminum bromide; halogenations such as gallium chloride and gallium bromide. Indium halides such as indium chloride and indium bromide; Thallium halides such as thallium chloride and thallium bromide; Copper halides such as copper chloride and copper bromide; Silver halides such as silver chloride and silver bromide; Gold halides such as gold chloride and gold bromide; Titanium halides such as titanium chloride and titanium bromide; Zirconium halides such as zirconium chloride and zirconium bromide; Iron halides such as iron chloride and iron bromide; Zinc chloride And zinc halides such as zinc bromide; calcium halides such as calcium chloride and calcium bromide;

上記ルイス酸の使用量は、環状ハロシランの塩とルイス酸との反応性に応じて適宜調整すればよいが、例えば、環状ハロシランの塩1molに対して、好ましくは0.5mol以上、より好ましくは1.5mol以上、また好ましくは20mol以下、より好ましくは10mol以下である。   The amount of the Lewis acid used may be appropriately adjusted according to the reactivity between the cyclic halosilane salt and the Lewis acid. For example, the amount is preferably 0.5 mol or more, more preferably, 1 mol of the cyclic halosilane salt. The amount is 1.5 mol or more, preferably 20 mol or less, more preferably 10 mol or less.

上記環状ハロシランの塩とルイス酸との反応は、溶媒または分散媒(これらを単に溶媒という)中で行うことが好ましい。反応において使用する溶媒(反応溶媒)としては、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が挙げられる。これらの有機溶媒は1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。なお反応溶媒は、その中に含ま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の精製を施しておくことが好ましい。   The reaction between the cyclic halosilane salt and the Lewis acid is preferably carried out in a solvent or dispersion medium (these are simply referred to as solvents). Examples of the solvent (reaction solvent) used in the reaction include 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 organic solvents may use only 1 type and may use 2 or more types together. The reaction solvent is preferably subjected to purification such as distillation or dehydration before the reaction in order to remove water and dissolved oxygen contained therein.

上記環状ハロシランの塩とルイス酸との反応を行う際の反応温度は、反応性に応じて適宜調整すればよいが、例えば、好ましくは−80℃以上、より好ましくは−50℃以上、さらに好ましくは−30℃以上、また好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、さらに好ましくは100℃以下である。   The reaction temperature for the reaction between the cyclic halosilane salt and the Lewis acid may be appropriately adjusted according to the reactivity. For example, the reaction temperature is preferably −80 ° C. or higher, more preferably −50 ° C. or higher, and still more preferably. Is −30 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, and still more preferably 100 ° C. or lower.

次に、上記方法(B)について説明する。   Next, the method (B) will be described.

上記化合物IのXRnでは、Xが環状ハロシランに配位して環状ハロシラン中性錯体を形成する。XがPまたはP=Oである場合、Xは3価であり、Rの数を示すnは3である。Rは同一または異なって置換または無置換のアルキル基またはアリール基を表す。Rは置換または無置換のアリール基であることがより好ましい。Rがアルキル基の場合は、直鎖状、分岐状または環状のアルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、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、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基等の直鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基等の環状アルキル基等の炭素数1〜16のアルキル基が好ましく挙げられる。また、Rがアリール基の場合は、フェニル基、ナフチル基等の炭素数6〜18程度のアリール基が好ましく挙げられる。 In XR n of the compounds I, X is coordinated to the annular halosilane to form an annular halosilane neutral complex. When X is P or P = O, X is trivalent and n indicating the number of R is 3. R is the same or different and represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. R is more preferably a substituted or unsubstituted aryl group. When R is an alkyl group, examples thereof include a linear, branched or cyclic alkyl group, and include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a nonyl group. Linear alkyl groups such as decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group; cyclic such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group An alkyl group having 1 to 16 carbon atoms such as an alkyl group is preferred. In addition, when R is an aryl group, an aryl group having about 6 to 18 carbon atoms such as a phenyl group and a naphthyl group is preferable.

上記化合物IのXRnにおいて、XがNのときも、Xが環状ハロシランに配位して環状ハロシラン中性錯体を形成する。但し、XRn中のアミノ基の数は1である。XがNである場合、Xは3価であり、Rの数を示すnは3である。Rは同一または異なって置換または無置換のアルキル基またはアリール基を表す。Rは置換または無置換のアルキル基がより好ましい。Rがアルキル基の場合は、直鎖状、分岐状または環状のアルキル基が挙げられ、炭素数1〜16のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜3のアルキル基がさらに好ましいものとして挙げられる。また、Rがアリール基の場合は、フェニル基、ナフチル基等の炭素数6〜18程度のアリール基が好ましく挙げられる。 In XR n of the compound I, also when X is N, X is coordinated to the annular halosilane to form an annular halosilane neutral complex. However, the number of amino groups in the XR n is 1. When X is N, X is trivalent and n indicating the number of R is 3. R is the same or different and represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. R is more preferably a substituted or unsubstituted alkyl group. When R is an alkyl group, examples thereof include a linear, branched or cyclic alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, and having 1 carbon atom such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group. -4 alkyl groups are more preferable, and alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms are more preferable. In addition, when R is an aryl group, an aryl group having about 6 to 18 carbon atoms such as a phenyl group and a naphthyl group is preferable.

上記XがP、P=Oのときや、XがNのときのXRnにおいて、上記アルキル基が有していてもよい置換基としては、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基、カルボニル基、スルホニル基等が挙げられ、アリール基が有していてもよい置換基としては、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基、カルボニル基、スルホニル基等が挙げられる。アミノ基としては、ジメチルアミノ基やジエチルアミノ基が挙げられるが、アミノ基の数はXR3中1つ以下であり、第3級ポリアミンを除く趣旨である。なお、3個のRは、同一であっても、異なっていてもよい。 In XR n when X is P and P = O or when X is N, the alkyl group may have an alkoxy group, amino group, cyano group, carbonyl group, sulfonyl group. Examples of the substituent that the aryl group may have include an alkoxy group, an amino group, a cyano group, a carbonyl group, and a sulfonyl group. Examples of the amino group include a dimethylamino group and a diethylamino group, but the number of amino groups is 1 or less in XR 3 and is intended to exclude tertiary polyamines. The three Rs may be the same or different.

上記XがS、S=O、Oのとき、Xは2価であり、Rの数を示すnは2である。Rは、XがP、P=Oである場合のRと同じ意味であり、置換または無置換のアルキル基またはアリール基である。Rは置換または無置換のアリール基であることがより好ましい。また、XがCNのとき、Xは1価であり、Rの数を示すnは1である。この場合も、Rは、XがP、P=Oである場合のRと同じ意味であり、置換または無置換のアルキル基またはアリール基である。Rは置換または無置換のアリール基であることがより好ましい。   When X is S, S = O, O, X is divalent and n indicating the number of R is 2. R has the same meaning as R in the case where X is P and P = O, and is a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. R is more preferably a substituted or unsubstituted aryl group. When X is CN, X is monovalent and n indicating the number of R is 1. Also in this case, R has the same meaning as R in the case where X is P and P = O, and is a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. R is more preferably a substituted or unsubstituted aryl group.

上記化合物Iの具体例としては、トリフェニルホスフィン(PPh3)、トリフェニルホスフィンオキシド(Ph3P=O)、トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィン(P(MeOPh)3)等のXがPまたはP=Oの化合物;ジメチルスルホキシド等のXがS=Oの化合物;p−トルニトリル(p−メチルベンゾニトリルともいう)等のXがCNの化合物等が挙げられる。 Specific examples of the compound I include triphenylphosphine (PPh 3 ), triphenylphosphine oxide (Ph 3 P═O), tris (4-methoxyphenyl) phosphine (P (MeOPh) 3 ), Compounds in which P = O; compounds in which X is S═O such as dimethyl sulfoxide; compounds in which X is CN such as p-tolunitrile (also referred to as p-methylbenzonitrile).

上記(II)の複素環化合物(化合物II)においては、環中に非共有電子対を有していることが必要であり、この非共有電子対が環状ハロシランに配位して環状ハロシラン中性錯体を形成する。このような複素環化合物としては、環中にローンペアを有するN,O,SまたはPを含む置換または無置換の複素環化合物1種以上が挙げられる。複素環化合物が有していてもよい置換基は、上記Rがアリール基の場合に有していてもよい置換基と同じである。複素環化合物としては、ピリジン類、イミダゾール類、ピラゾール類、オキサゾール類、チアゾール類、イミダゾリン類、ピラジン類、チオフェン類、フラン類等が挙げられる。具体例としては、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、テトラヒドロチオフェン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。   In the heterocyclic compound (Compound II) of (II) above, it is necessary to have an unshared electron pair in the ring, and this unshared electron pair is coordinated to the cyclic halosilane to neutralize the cyclic halosilane. Form a complex. Examples of such a heterocyclic compound include one or more substituted or unsubstituted heterocyclic compounds containing N, O, S, or P having a loan pair in the ring. The substituent that the heterocyclic compound may have is the same as the substituent that R may have when it is an aryl group. Examples of the heterocyclic compound include pyridines, imidazoles, pyrazoles, oxazoles, thiazoles, imidazolines, pyrazines, thiophenes, and furans. Specific examples include N, N-dimethyl-4-aminopyridine, tetrahydrothiophene, tetrahydrofuran and the like.

上記化合物Iおよび上記化合物IIのうち、反応温度において液体である化合物は溶媒の役目も兼ねることができる。   Of the compounds I and II, a compound that is liquid at the reaction temperature can also serve as a solvent.

上記化合物Iおよび上記化合物IIの使用量は適宜決定すればよく、ハロシラン6molに対し、上記化合物を、例えば、0.1〜50mol用いてもよく、0.5〜3mol用いることが好ましい。   The usage-amount of the said compound I and the said compound II should just be determined suitably, and 0.1-50 mol may be used for the said compound with respect to 6 mol of halosilanes, and it is preferable to use 0.5-3 mol.

上記方法(B)で得られる上記環状ハロシラン中性錯体は、原料とするハロシランのケイ素原子が3〜8個(好ましくは5個または6個、特に6個)から形成され、ケイ素原子が連なった環を含む錯体であり、一般式[Y]l[Sim2m-aa]で表すことができる。上記一般式で、Yは上記化合物Iまたは上記化合物IIであり、Zは、同一または異なって、Cl、Br、I、Fのいずれかのハロゲン原子を表し、lは1または2、mは3〜8、好ましくは5または6、特に好ましくは6、aは0〜2m−1、好ましくは0〜mである。 The cyclic halosilane neutral complex obtained by the method (B) is formed from 3 to 8 (preferably 5 or 6, especially 6) silicon atoms of the halosilane used as a raw material, and the silicon atoms are connected. It is a complex containing a ring and can be represented by the general formula [Y] l [Si m Z 2m-a H a ]. In the above general formula, Y is the above compound I or the above compound II, Z is the same or different and represents a halogen atom of Cl, Br, I or F, l is 1 or 2, and m is 3 -8, preferably 5 or 6, particularly preferably 6, a is 0-2 m-1, preferably 0-m.

上記方法(A)、上記方法(B)におけるハロシランの環化反応は、第3級アミンを添加して行うことが好ましい。第3級アミンを添加することにより生成する塩酸を中和することができる。   The halosilane cyclization reaction in the method (A) and the method (B) is preferably performed by adding a tertiary amine. By adding a tertiary amine, the hydrochloric acid produced can be neutralized.

上記環化反応で用いられる第3級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、トリイソブチルアミン、トリイソペンチルアミン、ジエチルメチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)、ジメチルブチルアミン、ジメチル−2−エチルヘキシルアミン、ジイソプロピル−2−エチルヘキシルアミン、メチルジオクチルアミン等が好ましく挙げられる。   Examples of the tertiary amine used in the cyclization reaction include triethylamine, tripropylamine, tributylamine, trioctylamine, triisobutylamine, triisopentylamine, diethylmethylamine, diisopropylethylamine (DIPEA), dimethylbutylamine. , Dimethyl-2-ethylhexylamine, diisopropyl-2-ethylhexylamine, methyl dioctylamine and the like are preferable.

上記第3級アミンは、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、第3級アミンには、環状ハロシランに配位するものも含まれ、例えば、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン等の、比較的嵩高くなく、対称性の高いアミン等は、比較的効率よく配位すると考えられる。しかし、前記化合物IのXRnで表される第3級アミンだけでは、環状ハロシラン中性錯体の収率が低くなる傾向にあるため、第3級アミン以外の化合物Iを併用することが好ましい。 1 type may be used for the said tertiary amine and it may use 2 or more types together. Tertiary amines also include those coordinated to cyclic halosilanes. For example, amines that are not relatively bulky and highly symmetric, such as diethylmethylamine and triethylamine, coordinate relatively efficiently. It is thought that. However, since only the tertiary amine represented by XR n of the compound I tends to lower the yield of the cyclic halosilane neutral complex, it is preferable to use a compound I other than the tertiary amine in combination.

上記第3級アミンは、ハロシラン1molに対して、0.5〜4mol用いることが好ましく、1molとすることが特に好ましい。   The tertiary amine is preferably used in an amount of 0.5 to 4 mol, particularly preferably 1 mol, relative to 1 mol of halosilane.

なお、本発明では、限定はされないが、炭素原子を2個以上有し、アミノ基を3個以上有する第3級ポリアミンは用いないことが好ましい。上記第3級ポリアミンを用いると、対カチオンにケイ素を含む環状ハロシランの塩が生成し、保管時や還元反応時にシランガスが発生するため、安全性の観点から好ましくない。   In the present invention, although not limited, it is preferable not to use a tertiary polyamine having 2 or more carbon atoms and 3 or more amino groups. Use of the tertiary polyamine is not preferable from the viewpoint of safety because a salt of cyclic halosilane containing silicon as a counter cation is generated and silane gas is generated during storage or reduction reaction.

上記方法(A)、上記方法(B)における上記ハロシランの環化反応は、必要に応じて有機溶媒中で実施できる。この有機溶媒としては、環化反応を妨げない溶媒が好ましく、例えば、炭化水素系溶媒(例えば、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン等)、ハロゲン化炭化水素系溶媒(例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン等)、エーテル系溶媒(例えば、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)、アセトニトリル等の非プロトン性極性溶媒が好ましく挙げられる。これらの中でも、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン等の塩素化炭化水素系溶媒が好ましく、特に1,2−ジクロロエタンが好ましい。なお、これら有機溶媒は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   The halosilane cyclization reaction in the above method (A) and the above method (B) can be carried out in an organic solvent, if necessary. As the organic solvent, a solvent that does not interfere with the cyclization reaction is preferable. For example, a hydrocarbon solvent (for example, hexane, heptane, benzene, toluene, etc.), a halogenated hydrocarbon solvent (for example, chloroform, dichloromethane, 1, Preferred are aprotic polar solvents such as 2-dichloroethane), ether solvents (for example, diethyl ether, tetrahydrofuran, cyclopentyl methyl ether, diisopropyl ether, methyl tertiary butyl ether), and acetonitrile. Among these, chlorinated hydrocarbon solvents such as chloroform, dichloromethane and 1,2-dichloroethane are preferable, and 1,2-dichloroethane is particularly preferable. In addition, these organic solvents may use 1 type and may use 2 or more types together.

上記有機溶媒の使用量は、特に制限されないが、通常、ハロシランの濃度が0.5〜10mol/Lとなるように調整することが好ましく、より好ましい濃度は0.8〜8mol/L、さらに好ましい濃度は1〜5mol/Lである。   The amount of the organic solvent used is not particularly limited, but it is usually preferable to adjust the halosilane concentration to be 0.5 to 10 mol / L, and more preferable concentration is 0.8 to 8 mol / L, even more preferable. The concentration is 1 to 5 mol / L.

環化反応における反応温度は、反応性に応じて適宜設定でき、例えば0〜120℃程度、好ましくは15〜70℃程度である。また環化反応は、窒素等の不活性ガス雰囲気下で行うことが推奨される。   The reaction temperature in the cyclization reaction can be appropriately set according to the reactivity, and is, for example, about 0 to 120 ° C, preferably about 15 to 70 ° C. The cyclization reaction is recommended to be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen.

環化反応後は、環状ハロシランを含む反応液を非ハロゲン溶媒で洗浄する工程を含むことが好ましい。即ち、環化反応が終われば、環状ハロシラン(環状ハロシランの塩、フリーの環状ハロシラン、環状ハロシラン中性錯体等)の溶液あるいは分散液が生成する。これを濃縮あるいは濾過し、得られた固体を例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン溶媒やアセトニトリル等の非プロトン性極性溶媒、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒の非ハロゲン溶媒等で洗浄することで、精製してもよい。   After the cyclization reaction, it is preferable to include a step of washing the reaction solution containing the cyclic halosilane with a non-halogen solvent. That is, when the cyclization reaction is completed, a solution or dispersion of a cyclic halosilane (a cyclic halosilane salt, a free cyclic halosilane, a cyclic halosilane neutral complex, etc.) is formed. The resulting solid is concentrated or filtered, and the resulting solid is, for example, a halogen solvent such as chloroform, dichloromethane or 1,2-dichloroethane, an aprotic polar solvent such as acetonitrile, or a hydrocarbon solvent such as hexane, heptane, benzene or toluene. It may be purified by washing with a non-halogen solvent.

上記非ハロゲン溶媒で洗浄するに先立って、ハロゲン溶媒で洗浄する工程を含むことが好ましい。ハロゲン溶媒で洗浄することによりアミン塩酸塩を除去でき、非ハロゲン溶媒で洗浄することによりハロゲン溶媒を除去できる。   It is preferable to include a step of washing with a halogen solvent prior to washing with the non-halogen solvent. The amine hydrochloride can be removed by washing with a halogen solvent, and the halogen solvent can be removed by washing with a non-halogen solvent.

上記ハロゲン溶媒を用いた洗浄、および上記非ハロゲン溶媒を用いた洗浄は、それぞれ1回ずつでもよいし、それぞれ2回以上であってもよい。
これら洗浄、ろ過工程や晶析、吸着などにより、環状ハロシラン中のアルミニウム含有量は十分低減されることになる。
The cleaning using the halogen solvent and the cleaning using the non-halogen solvent may be performed once each or twice or more.
The aluminum content in the cyclic halosilane is sufficiently reduced by these washing, filtration steps, crystallization, adsorption and the like.

上記環状ハロシランは、精製により、高純度な固体として得ることが可能である。しかし、所望により、不純物を含む環状ハロシランを含む組成物として得ることも可能である。環状ハロシランを含む組成物は、環状ハロシランを80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましい。上限は例えば99.99質量%である。上記不純物としては、溶剤や上記化合物Iまたは上記化合物IIの残渣、環状ハロシランの分解物やハロシランポリマー等である。環状ハロシランを含む組成物における上記不純物の含有量は、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下がさらに好ましく、下限は例えば0.01質量%である。
この様にして得られた環状ハロシランは、本発明のハロシランとして使用することが好ましい。
The cyclic halosilane can be obtained as a highly pure solid by purification. However, if desired, it can be obtained as a composition containing a cyclic halosilane containing impurities. The composition containing cyclic halosilane preferably contains 80% by mass or more of cyclic halosilane, more preferably 90% by mass or more, and still more preferably 95% by mass or more. The upper limit is, for example, 99.99% by mass. Examples of the impurity include a solvent, a residue of the compound I or the compound II, a decomposition product of a cyclic halosilane, a halosilane polymer, and the like. The content of the impurity in the composition containing cyclic halosilane is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, further preferably 5% by mass or less, and the lower limit is, for example, 0.01% by mass. %.
The cyclic halosilane thus obtained is preferably used as the halosilane of the present invention.

<環状ハロシランの還元方法(環状水素化シランの調製方法)>
上記環状ハロシラン(環状ハロシランの塩、フリーの環状ハロシラン、環状ハロシラン中性錯体等)を、還元する工程(還元工程)を含むことにより、環状水素化シランを含む水素化シランを製造できる。上記還元工程は、好ましくは還元剤の存在下で行われる。
<Reduction method of cyclic halosilane (preparation method of cyclic hydrogenated silane)>
By including a step (reduction step) of reducing the cyclic halosilane (a cyclic halosilane salt, a free cyclic halosilane, a cyclic halosilane neutral complex, etc.), a hydrogenated silane containing a cyclic hydrogenated silane can be produced. The reduction step is preferably performed in the presence of a reducing agent.

上記還元工程で用いることのできる還元剤は特に制限されないが、アルミニウム系還元剤、およびホウ素系還元剤からなる群より選ばれる1種以上を用いることが好ましい。アルミニウム系還元剤としては、例えば、水素化リチウムアルミニウム(LiAlH4;LAH)、水素化ジイソブチルアルミニウム(DIBAL)、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[「Red−Al」(シグマアルドリッチ社の登録商標)]等の金属水素化物等が挙げられる。ホウ素系還元剤としては、例えば、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金属水素化物や、ジボラン等が挙げられ、金属水素化物を用いることが好ましい。なお、還元剤は1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 The reducing agent that can be used in the reduction step is not particularly limited, but it is preferable to use one or more selected from the group consisting of an aluminum-based reducing agent and a boron-based reducing agent. Examples of the aluminum reducing agent include lithium aluminum hydride (LiAlH 4 ; LAH), diisobutylaluminum hydride (DIBAL), sodium bis (2-methoxyethoxy) aluminum hydride [“Red-Al” (manufactured by Sigma-Aldrich). (Registered trademark)] and the like. Examples of the boron-based reducing agent include metal hydrides such as sodium borohydride and lithium triethylborohydride, and diborane. It is preferable to use a metal hydride. In addition, 1 type may be used for a reducing agent and it may use 2 or more types together.

上記還元工程における還元剤の使用量は、適宜設定すればよく、例えば、環状ハロシランのケイ素−ハロゲン結合1個に対する還元剤中のヒドリドの当量を、少なくとも0.9当量以上とすることが好ましい。上記還元剤の使用量は、より好ましくは1.0〜50当量、さらに好ましくは1.0〜30当量、特に好ましくは1.0〜15当量、最も好ましくは1.0〜2当量である。還元剤の使用量が多すぎると、後処理に時間を要し生産性が低下する傾向がある。一方、還元剤の使用量が少なすぎると、ハロゲンが還元されずに残り、収率が低下する傾向がある。   What is necessary is just to set the usage-amount of the reducing agent in the said reduction | restoration process suitably, for example, it is preferable that the equivalent of the hydride in a reducing agent with respect to one silicon-halogen bond of cyclic halosilane shall be 0.9 equivalent or more. The amount of the reducing agent used is more preferably 1.0 to 50 equivalents, still more preferably 1.0 to 30 equivalents, particularly preferably 1.0 to 15 equivalents, and most preferably 1.0 to 2 equivalents. When the amount of the reducing agent used is too large, post-treatment takes time and the productivity tends to decrease. On the other hand, when the amount of the reducing agent used is too small, the halogen remains without being reduced, and the yield tends to decrease.

環状ハロシラン/還元剤のモル比は、好ましくは1:3〜4であり、より好ましくは1:3である。当該範囲を超えると、還元反応が過剰に進んで、開環物であるノルマルヘキサシランの生成量が多くなる場合がある。   The molar ratio of cyclic halosilane / reducing agent is preferably 1: 3-4, more preferably 1: 3. When the range is exceeded, the reduction reaction proceeds excessively, and the amount of normal hexasilane that is a ring-opened product may be increased.

上記還元工程では、還元助剤としてルイス酸触媒を上記還元剤と併用してもよい。ルイス酸触媒としては、塩化アルミニウム、塩化チタン、塩化亜鉛、塩化スズ、塩化鉄等の塩化物;臭化アルミニウム、臭化チタン、臭化亜鉛、臭化スズ、臭化鉄等の臭化物;ヨウ化アルミニウム、ヨウ化チタン、ヨウ化亜鉛、ヨウ化スズ、ヨウ化鉄等のヨウ化物;フッ化アルミニウム、フッ化チタン、フッ化亜鉛、フッ化スズ、フッ化鉄等のフッ化物;等のハロゲン化金属化合物が挙げられる。これらは1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   In the reduction step, a Lewis acid catalyst may be used in combination with the reducing agent as a reduction aid. Lewis acid catalysts include chlorides such as aluminum chloride, titanium chloride, zinc chloride, tin chloride and iron chloride; bromides such as aluminum bromide, titanium bromide, zinc bromide, tin bromide and iron bromide; Iodides such as aluminum, titanium iodide, zinc iodide, tin iodide and iron iodide; fluorides such as aluminum fluoride, titanium fluoride, zinc fluoride, tin fluoride and iron fluoride; A metal compound is mentioned. These may use 1 type and may use 2 or more types together.

上記還元工程における反応は、必要に応じて、有機溶媒の存在下で行うことができる。上記有機溶媒としては、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;等が挙げられる。これら有機溶媒は1種を用いてもよいし2種以上を併用してもよい。また、環状ハロシランを製造するときに得られた有機溶媒溶液を、そのまま還元工程における有機溶媒溶液として用いてもよいし、環状ハロシランを含む有機溶媒溶液から、有機溶媒を留去して、新たな有機溶媒を添加して還元工程を行ってもよい。なお、還元工程における反応に用いる有機溶媒は、その中に含ま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の精製を行っておくことが好ましい。   The reaction in the reduction step can be performed in the presence of an organic solvent, if necessary. Examples of the organic solvent include 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 organic solvents may be used alone or in combination of two or more. Further, the organic solvent solution obtained when producing the cyclic halosilane may be used as it is as the organic solvent solution in the reduction step, or the organic solvent is distilled off from the organic solvent solution containing the cyclic halosilane to obtain a new one. An organic solvent may be added to perform the reduction step. The organic solvent used for the reaction in the reduction step is preferably purified by distillation or dehydration before the reaction in order to remove water and dissolved oxygen contained therein.

還元反応に用いる有機溶媒の使用量としては、環状ハロシランの濃度が0.01〜1mol/Lとなるように調整することが好ましく、より好ましくは0.02〜0.7mol/L、さらに好ましくは0.03〜0.5mol/Lである。上記範囲で反応を行うことにより、水素化シラン組成物に含まれるハロゲン元素等の不純物含有量が顕著に低減される傾向にある。   The amount of the organic solvent used for the reduction reaction is preferably adjusted so that the concentration of the cyclic halosilane is 0.01 to 1 mol / L, more preferably 0.02 to 0.7 mol / L, still more preferably. It is 0.03-0.5 mol / L. By performing the reaction in the above range, the content of impurities such as halogen elements contained in the hydrogenated silane composition tends to be significantly reduced.

還元は、環状ハロシランと還元剤とを接触させることにより行うことができる。環状ハロシランと還元剤との接触に際しては、溶媒の存在下で接触させることが好ましい。溶媒の存在下で環状ハロシランと還元剤とを接触させるには、例えば、(a)環状ハロシランの溶液または分散液に、還元剤をそのまま加える、(b)環状ハロシランの溶液または分散液に、還元剤を溶媒に溶解または分散させた溶液または分散液を加える、(c)溶媒中に環状ハロシランと還元剤を同時にもしくは順次加える、などの混合手順を採用すればよい。これらの中で特に好ましいのは上記(b)の態様である。   The reduction can be performed by bringing a cyclic halosilane and a reducing agent into contact with each other. In contacting the cyclic halosilane and the reducing agent, it is preferable to contact in the presence of a solvent. In order to bring the cyclic halosilane and the reducing agent into contact with each other in the presence of a solvent, for example, (a) the reducing agent is added to the cyclic halosilane solution or dispersion as it is, and (b) the cyclic halosilane solution or dispersion is reduced. A mixing procedure such as adding a solution or dispersion in which an agent is dissolved or dispersed in a solvent, or (c) adding a cyclic halosilane and a reducing agent simultaneously or sequentially into the solvent may be employed. Among these, the embodiment (b) is particularly preferable.

また環状ハロシランと還元剤との接触に際しては、還元を行う反応系内に、環状ハロシランの溶液または分散液と、還元剤の溶液または分散液との少なくともいずれか一方を滴下することが好ましい。このように環状ハロシランおよび還元剤の一方または両方を滴下することにより、還元反応で生じる発熱を滴下速度等でコントロールすることができるので、例えばコンデンサー等の小型化が可能になるなど、生産性の向上に繋がる効果が得られる。   Further, upon contact between the cyclic halosilane and the reducing agent, it is preferable to drop at least one of the cyclic halosilane solution or dispersion and the reducing agent solution or dispersion into the reaction system in which the reduction is performed. By dropping one or both of the cyclic halosilane and the reducing agent in this way, the heat generated by the reduction reaction can be controlled by the dropping speed, etc., so that, for example, it is possible to reduce the size of the capacitor, etc. An effect leading to improvement is obtained.

環状ハロシランと還元剤の一方または両方を滴下する場合の好ましい態様としては、以下の3つの態様がある。即ち、A1)反応器内に環状ハロシランの溶液または分散液を仕込んでおき、これに還元剤の溶液または分散液を滴下する態様、B1)反応器内に還元剤の溶液または分散液を仕込んでおき、これに環状ハロシランの溶液または分散液を滴下する態様、C1)反応器内に、環状ハロシランの溶液または分散液と還元剤の溶液または分散液とを同時または順次滴下する態様である。これらの中でも上記A1)の態様が好ましい。   Preferred embodiments in the case of dropping one or both of the cyclic halosilane and the reducing agent include the following three embodiments. That is, A1) A mode in which a solution or dispersion of a cyclic halosilane is charged in a reactor and a solution or dispersion of a reducing agent is dropped into the reactor. B1) A solution or dispersion of a reducing agent is charged in the reactor. A mode in which a solution or dispersion of a cyclic halosilane is dropped into this, C1) A mode in which a solution or dispersion of a cyclic halosilane and a solution or dispersion of a reducing agent are dropped simultaneously or sequentially into a reactor. Among these, the aspect of A1) is preferable.

環状ハロシランと還元剤の一方または両方を上記A1)〜C1)の態様で滴下する場合、環状ハロシランの溶液または分散液の濃度は、好ましくは0.01mol/L以上、より好ましくは0.02mol/L以上、さらに好ましくは0.04mol/L以上、特に好ましくは0.05mol/L以上である。環状ハロシランの濃度が低すぎると、目的生成物を単離する際に留去しなければいけない溶媒量が増えるので、生産性が低下する傾向がある。一方、環状ハロシランの溶液または分散液の濃度の上限は、好ましくは1mol/L以下、より好ましくは0.8mol/L以下、さらに好ましくは0.5mol/L以下である。   In the case where one or both of the cyclic halosilane and the reducing agent are added dropwise in the above aspects A1) to C1), the concentration of the cyclic halosilane solution or dispersion is preferably 0.01 mol / L or more, more preferably 0.02 mol / L or more, more preferably 0.04 mol / L or more, particularly preferably 0.05 mol / L or more. If the concentration of the cyclic halosilane is too low, the amount of solvent that must be distilled off when isolating the target product increases, so that productivity tends to decrease. On the other hand, the upper limit of the concentration of the cyclic halosilane solution or dispersion is preferably 1 mol / L or less, more preferably 0.8 mol / L or less, and still more preferably 0.5 mol / L or less.

滴下時の温度(詳しくは、滴下用の溶液または分散液の温度)の下限は、好ましくは−198℃以上、より好ましくは−160℃以上、さらに好ましくは−100℃以上である。また、滴下時の温度の上限は、好ましくは+150℃以下、より好ましくは+100℃以下、さらに好ましくは+80℃以下、特に好ましくは+40℃以下である。なお、反応容器の温度(反応温度)は、環状ハロシランや還元剤の種類に応じて適宜設定すればよく、通常、下限を−198℃以上とすることが好ましく、より好ましくは−160℃以上、さらに好ましくは−100℃以上である。反応容器(反応溶液)の温度の上限は、+150℃以下が好ましく、より好ましくは+100℃以下、さらに好ましくは+80℃以下、特に好ましくは+40℃以下である。反応温度が低いと、中間生成物や目的物の分解や重合を抑制できるので、収量が向上する。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、通常、10分以上72時間以下、好ましくは1時間以上48時間以下、より好ましくは2時間以上24時間以下である。   The lower limit of the temperature at the time of dropping (specifically, the temperature of the dropping solution or dispersion) is preferably −198 ° C. or higher, more preferably −160 ° C. or higher, and further preferably −100 ° C. or higher. Moreover, the upper limit of the temperature at the time of dripping becomes like this. Preferably it is +150 degrees C or less, More preferably, it is +100 degrees C or less, More preferably, it is +80 degrees C or less, Most preferably, it is +40 degrees C or less. The temperature of the reaction vessel (reaction temperature) may be appropriately set according to the type of cyclic halosilane or reducing agent, and usually the lower limit is preferably −198 ° C. or higher, more preferably −160 ° C. or higher. More preferably, it is −100 ° C. or higher. The upper limit of the temperature of the reaction vessel (reaction solution) is preferably + 150 ° C. or less, more preferably + 100 ° C. or less, still more preferably + 80 ° C. or less, and particularly preferably + 40 ° C. or less. When the reaction temperature is low, decomposition and polymerization of the intermediate product and the target product can be suppressed, so that the yield is improved. The reaction time may be appropriately determined according to the progress of the reaction, and is usually 10 minutes to 72 hours, preferably 1 hour to 48 hours, more preferably 2 hours to 24 hours.

一例として、上記方法(B)において、ハロシランとしてトリクロロシラン、化合物Iとしてトリフェニルホスフィン(PPh3)、第3級アミンとしてN,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)を用いたスキーム例を下記に示す。 As an example, a scheme example using trichlorosilane as the halosilane, triphenylphosphine (PPh 3 ) as the compound I, and N, N-diisopropylethylamine (DIPEA) as the tertiary amine in the above method (B) is shown below.

Figure 2019156689
Figure 2019156689

トリクロロシランを出発原料とし、上記化合物Iをトリフェニルホスフィン(PPh3)とすると、通常、上記スキームのように6員環のドデカクロロシクロヘキサシランを含む錯体(ドデカクロロシクロヘキサシランにトリフェニルホスフィンが配位した中性錯体([PPh32[Si6Cl12]))となる。この環状ハロシラン中性錯体は環構造を形成するケイ素原子以外にケイ素原子を含まないため、還元やアルキル化もしくはアリール化した際にシランガスや有機モノシランが発生しないか、発生してもその量を低く抑えることができる。 When trichlorosilane is used as a starting material and the above compound I is triphenylphosphine (PPh 3 ), usually a complex containing 6-membered dodecachlorocyclohexasilane (dodecachlorocyclohexasilane and triphenylphosphine) as shown in the above scheme. Becomes a neutral complex ([PPh 3 ] 2 [Si 6 Cl 12 ]). Since this cyclic halosilane neutral complex contains no silicon atoms in addition to the silicon atoms forming the ring structure, no silane gas or organic monosilane is generated during reduction, alkylation or arylation. Can be suppressed.

この環化反応で生じた環状ハロシラン中性錯体の収量・収率は、錯体が定量的に反応する下記スキームで表されるメチル化反応を利用して算出できる。   The yield / yield of the cyclic halosilane neutral complex generated by this cyclization reaction can be calculated using the methylation reaction represented by the following scheme in which the complex reacts quantitatively.

Figure 2019156689
Figure 2019156689

上記環状ハロシラン中性錯体(例えば、[PPh32[Si6Cl12])を還元してシクロヘキサシランを得る方法は、例えば、還元剤としてLiAlH4を用いた場合は、以下のスキームで表される。 A method for obtaining cyclohexasilane by reducing the cyclic halosilane neutral complex (for example, [PPh 3 ] 2 [Si 6 Cl 12 ]), for example, when LiAlH 4 is used as a reducing agent, is represented by the following scheme. expressed.

Figure 2019156689
Figure 2019156689

還元反応は、通常、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好ましい。   The reduction reaction is usually preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas or argon gas.

前記還元反応で生成したシクロヘキサシランを含む環状水素化シランは、例えば、還元後に得られた反応液から固体(副生した塩等の不純物)を固液分離した後、溶媒を減圧蒸留させた後、環状水素化シランを蒸留するなどして、単離する。   The cyclic hydrogenated silane containing cyclohexasilane produced by the reduction reaction is, for example, solid-liquid separated from a reaction solution obtained after the reduction (solid impurities such as by-products), and then the solvent is distilled under reduced pressure. Thereafter, the cyclic hydrogenated silane is isolated, for example, by distillation.

上記固液分離の手法は、濾過が簡便であるため好ましく採用できるが、これに限定されるものではなく、例えば、遠心分離やデカンテーションなど公知の固液分離の手法を適宜採用できる。   The above-mentioned solid-liquid separation method can be preferably employed because filtration is simple, but is not limited thereto, and for example, a known solid-liquid separation method such as centrifugation or decantation can be appropriately employed.

即ち、環状ハロシランを還元した後は、固液分離を少なくとも2回行う工程を含むことが好ましい。例えば、環状水素化シランを含む液と固体とを一度固液分離した後(第1分離)、環状水素化シランを含む液を好ましくは濃縮して炭化水素系溶媒(ヘキサンなど)を希釈溶媒として加えた後、好ましくは濃縮して析出してきた固体を再度分離し(第2分離)、必要に応じて第1分離から第2分離までの操作を繰り返してもよい。第1分離後に、溶媒希釈、濃縮、固液分離を1回以上行うことがより好ましく、複数回繰り返してもよい。
上記固液分離は、2回でもよいし、3回以上でもよい。上記固液分離の回数は特に限定されないが、生産性を考慮すると、上限は、5回程度以下である。
That is, it is preferable to include a step of performing solid-liquid separation at least twice after reducing the cyclic halosilane. For example, after a liquid and a solid containing a cyclic hydrogenated silane are once separated into solid and liquid (first separation), the liquid containing the cyclic hydrogenated silane is preferably concentrated and a hydrocarbon solvent (such as hexane) is used as a dilution solvent. After the addition, preferably the solid that has been concentrated and precipitated is separated again (second separation), and the operations from the first separation to the second separation may be repeated as necessary. It is more preferable to perform solvent dilution, concentration, and solid-liquid separation once or more after the first separation, and may be repeated a plurality of times.
The solid-liquid separation may be performed twice or three times or more. The number of solid-liquid separations is not particularly limited, but the upper limit is about 5 or less in consideration of productivity.

次に、上記固液分離により得られた環状水素化シランを含む溶液を必要によって濃縮した後、高濃度化した環状水素化シラン(好ましくはシクロヘキサシラン)を蒸留する。この蒸留は、減圧蒸留であるのが好ましい。減圧蒸留する方法は特に限定されず、公知の蒸留塔で行えばよい。   Next, after concentrating the solution containing the cyclic hydrogenated silane obtained by the solid-liquid separation as necessary, the concentrated cyclic hydrogenated silane (preferably cyclohexasilane) is distilled. This distillation is preferably vacuum distillation. The method for distillation under reduced pressure is not particularly limited, and may be performed in a known distillation column.

例えば、環状水素化シランを含む溶液を減圧蒸留し、環状水素化シラン(特にシクロヘキサシラン)含有量が適切な留分を回収した後(第1蒸留)、この回収留分を再度減圧蒸留して環状水素化シラン(特にシクロヘキサシラン)含有量が適切な留分を回収し(第2蒸留)、さらに必要に応じて第2蒸留を繰り返す操作を行ってもよい。
環状水素化シランを蒸留すると、アルミニウム含有量がppbオーダーまで低減され、蒸留を複数回行うと、アルミニウム含有量はさらに低減されることになる。
For example, after distilling a solution containing cyclic hydrogenated silane under reduced pressure and collecting a fraction having an appropriate cyclic hydrogenated silane (particularly cyclohexasilane) content (first distillation), the recovered fraction is again distilled under reduced pressure. Then, a fraction having an appropriate content of cyclic hydrogenated silane (particularly cyclohexasilane) may be collected (second distillation), and the second distillation may be repeated as necessary.
When the cyclic hydrogenated silane is distilled, the aluminum content is reduced to the ppb order, and when the distillation is performed a plurality of times, the aluminum content is further reduced.

この様にして得られた環状水素化シラン等の水素化シランは、本発明の水素化シランとして使用することが好ましい。
本発明のポリシラン組成物は、水素化シランと、水素化シランを還元する前のハロシラン(好ましくは環状ハロシラン)を混合して得られる。言い換えれば、水素化シランは、水素化シラン調製用ハロシランと還元剤との反応生成物(好ましくは還元反応後に蒸留精製された水素化シラン)であり、ハロシランは、外添用ハロシランであることが好ましい。
ここで外添用ハロシランとは、前記水素化シラン調製用ハロシランと還元剤との反応生成物中に含まれる未反応ハロシランではなく、前記水素化シラン調製用ハロシランと還元剤との反応生成物である水素化シランに、外部から添加するハロシランのことを指す。
水素化シラン調製用ハロシランと、外添用ハロシランとは、構造が同じであってもよいし、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。水素化シラン調製用ハロシランと、外添用ハロシランは、それぞれ1種類以上を使用してもよい。
ハロシランと水素化シランの混合物は溶液であることが好ましく、上述の通り、溶媒を含んでいてもよい。
The thus obtained hydrogenated silane such as cyclic hydrogenated silane is preferably used as the hydrogenated silane of the present invention.
The polysilane composition of the present invention is obtained by mixing a hydrogenated silane and a halosilane (preferably a cyclic halosilane) before reducing the hydrogenated silane. In other words, the hydrogenated silane is a reaction product of a halosilane for preparing a hydrogenated silane and a reducing agent (preferably a hydrogenated silane purified by distillation after the reduction reaction), and the halosilane is a halosilane for external addition. preferable.
Here, the externally added halosilane is not an unreacted halosilane contained in the reaction product of the hydrogenated silane preparation halosilane and the reducing agent, but a reaction product of the hydrogenated silane preparation halosilane and the reducing agent. It refers to a halosilane added from the outside to a hydrogenated silane.
The halosilane for preparing hydrogenated silane and the halosilane for external addition may have the same structure or different structures, but are preferably the same. One or more types of halosilane for preparing hydrogenated silane and halosilane for external addition may be used.
The mixture of halosilane and hydrogenated silane is preferably a solution, and may contain a solvent as described above.

必要に応じてドープ化を行う為、さらに13族及び15族から選ばれる少なくとも1種の元素を有する化合物を混合および/または接触させる工程を含むことが好ましい。
13、15族の元素及び当該元素を有する化合物(求核試薬)は、上述した通りである。
In order to perform doping as necessary, it is preferable to further include a step of mixing and / or contacting a compound having at least one element selected from Group 13 and Group 15.
The elements of Groups 13 and 15 and the compound (nucleophile) containing the element are as described above.

混合および/または接触は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス存在下で行うことが好ましい。
混合および/または接触の温度は、例えば−40〜60℃、好ましくは0〜40℃程度であればよい。
混合および/または接触の時間は、例えば1〜72時間、5〜36時間程度であればよい。
また、混合および/または接触する際は、遮光条件下で行うことが好ましい。
Mixing and / or contacting is preferably performed in the presence of an inert gas such as nitrogen gas or argon gas.
The mixing and / or contacting temperature may be, for example, about −40 to 60 ° C., preferably about 0 to 40 ° C.
The time for mixing and / or contacting may be, for example, about 1 to 72 hours and about 5 to 36 hours.
Moreover, when mixing and / or contacting, it is preferable to carry out under light-shielding conditions.

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有り、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.

<製造例1>
ハロシラン(ドデカクロロシクロヘキサシラン(Si6Cl12))の製造
窒素雰囲気下、撹拌子を備えた200ml二口フラスコに[Ph4+]2[Si6Cl14 2-]を含む混合物5.0gと粉末状の塩化アルミニウムAlCl31.3gを入れて、そこにベンゼン84gを加えた。室温条件下、1時間撹拌して反応させた後、減圧下でベンゼンを留去させた。続けて得られた白色固体にn−ヘキサン67gを加えて1時間撹拌し、終夜静置させた後で濾過した。濾過によって得られた無色透明の濾液77gから、減圧下でヘキサンを留去することで白色固体が2.0g得られた。29Si NMRを測定したところSi6Cl12が生成していることを確認した。
<Production Example 1>
4. Production of halosilane (dodecachlorocyclohexasilane (Si 6 Cl 12 )) A mixture containing [Ph 4 P + ] 2 [Si 6 Cl 14 2− ] in a 200 ml two-necked flask equipped with a stirrer under a nitrogen atmosphere 0 g and 1.3 g of powdered aluminum chloride AlCl 3 were added, and 84 g of benzene was added thereto. After stirring and reacting at room temperature for 1 hour, benzene was distilled off under reduced pressure. Subsequently, 67 g of n-hexane was added to the obtained white solid, stirred for 1 hour, allowed to stand overnight, and then filtered. From 77 g of the colorless and transparent filtrate obtained by filtration, 2.0 g of a white solid was obtained by distilling off hexane under reduced pressure. When 29 Si NMR was measured, it was confirmed that Si 6 Cl 12 was formed.

<製造例2>
水素化シランの調製
A.環状ハロシラン([Ph3P]2[Si6Cl12])の製造
温度計、コンデンサー、滴下ロートおよび撹拌装置を備えた3L四つ口フラスコ内を窒素ガスで置換した後、当該フラスコ内に、配位化合物としてトリフェニルホスフィン155g(0.591mol)と、塩基性化合物としてジイソプロピルエチルアミン458g(3.54mol)と、溶媒として1,2−ジクロロエタン1789gとを入れた。続いて、フラスコ内の溶液を撹拌しながら、25℃条件下において、滴下ロートから、ハロシラン化合物としてトリクロロシラン481g(3.54mol)をゆっくりと滴下した。
<Production Example 2>
Preparation of hydrogenated silane Production of cyclic halosilane ([Ph 3 P] 2 [Si 6 Cl 12 ]) After the inside of a 3 L four-necked flask equipped with a thermometer, a condenser, a dropping funnel and a stirring device was replaced with nitrogen gas, 155 g (0.591 mol) of triphenylphosphine as a coordination compound, 458 g (3.54 mol) of diisopropylethylamine as a basic compound, and 1789 g of 1,2-dichloroethane as a solvent were added. Subsequently, while stirring the solution in the flask, 481 g (3.54 mol) of trichlorosilane as a halosilane compound was slowly added dropwise from a dropping funnel under 25 ° C. conditions.

滴下終了後、そのまま2時間撹拌し、続いて60℃で8時間加熱撹拌することにより環化カップリング反応を行い、均一な反応液を得た。得られた反応液を濃縮し、クロロホルム7200gを加えて室温で1時間撹拌し洗浄した後、ろ過を行い、ろ過残渣を減圧下で乾燥することにより、白色固形物(粗製品)を得た。   After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred as it was for 2 hours, and then heated and stirred at 60 ° C. for 8 hours to carry out a cyclization coupling reaction to obtain a uniform reaction solution. The obtained reaction solution was concentrated, 7200 g of chloroform was added, the mixture was stirred and washed at room temperature for 1 hour, filtered, and the filtration residue was dried under reduced pressure to obtain a white solid (crude product).

続いて、上記で得られた白色固形物に対して5倍量(質量基準)の脱水ヘキサンを加えて室温で24時間撹拌し洗浄した後、ろ過を行った。得られたろ過残渣に対し、上記と同じ手順によりヘキサンで洗浄・ろ過を再度行い、得られたろ過残渣を減圧下で乾燥することで、環状ハロシラン化合物(ビス(トリフェニルホスフィン)ドデカクロロシクロヘキサシラン([Ph3P]2[Si6Cl12]))の精製品を得た。洗浄から乾燥までの工程はすべて窒素雰囲気下で行った。得られた精製品をガスクロマトグラフィーにより測定したところ、精製品には、ハロゲン化炭化水素化合物としてクロロホルムが1質量%、アミン塩(アミン塩酸塩)が1質量%含まれていた。 Subsequently, 5-fold amount (based on mass) of dehydrated hexane was added to the white solid obtained above, and the mixture was stirred and washed at room temperature for 24 hours, followed by filtration. The obtained filtration residue was washed and filtered again with hexane in the same procedure as described above, and the obtained filtration residue was dried under reduced pressure to obtain a cyclic halosilane compound (bis (triphenylphosphine) dodecachlorocyclohexaci). A refined product of the run ([Ph 3 P] 2 [Si 6 Cl 12 ]) was obtained. All steps from washing to drying were performed in a nitrogen atmosphere. When the obtained purified product was measured by gas chromatography, the purified product contained 1% by mass of chloroform and 1% by mass of amine salt (amine hydrochloride) as the halogenated hydrocarbon compound.

B.シクロヘキサシラン(Si612)の製造
窒素雰囲気下で10Lフラスコに、上記製造例2 A.で得られた環状ハロシランの精製品1099gとジエチルエーテル5226gを入れ、−40℃で撹拌した。この中に、LiAlH4の1Mジエチルエーテル溶液2005gを滴下ロートから滴下した。滴下終了後、−40℃で3時間撹拌し、還元反応を行った。その後、反応液を室温まで昇温した後、窒素雰囲気下で固液分離(デカンテーション)し、得られた液6974gから減圧下でジエチルエーテル溶媒を留去した後、脱水ヘキサンを3810g加えた。その後、再度減圧下にてジエチルエーテルおよびヘキサンを留去して濃縮した後、固液分離(濾過)を行うことで析出固体を取り除いた。得られたろ液から溶媒をさらに留去して追い出した後、濾過することで濾液としてシクロヘキサシランの粗製品160gを得た。
B. Production of cyclohexasilane (Si 6 H 12 ) In a 10 L flask under a nitrogen atmosphere, the above Production Example 2 A.1. 1099 g of the purified product of cyclic halosilane obtained in the above and 5226 g of diethyl ether were added and stirred at −40 ° C. In this, 2005 g of 1M diethyl ether solution of LiAlH 4 was dropped from the dropping funnel. After completion of dropping, the mixture was stirred at −40 ° C. for 3 hours to carry out a reduction reaction. Thereafter, the temperature of the reaction liquid was raised to room temperature, followed by solid-liquid separation (decantation) under a nitrogen atmosphere, and the diethyl ether solvent was distilled off from the obtained liquid 6974 g under reduced pressure, and then 3810 g of dehydrated hexane was added. Thereafter, diethyl ether and hexane were again distilled off under reduced pressure and concentrated, followed by solid-liquid separation (filtration) to remove the precipitated solid. After the solvent was further distilled off from the obtained filtrate, the solvent was filtered off and 160 g of crude cyclohexasilane product was obtained as a filtrate.

得られたシクロヘキサシラン粗製品139gを減圧蒸留(条件:内液温41〜53℃、圧力120〜200Pa)することにより、シクロヘキサシラン粗蒸留品を51g得た(GC純度(面積%):95.4%〜98.1%)。次いで得られたシクロヘキサシラン粗蒸留品114gを再び減圧蒸留(条件:内液温35〜43℃、圧力60〜97Pa)することにより、シクロヘキサシラン本蒸留品を106g得た(GC純度(面積%):98.0%〜99.1%)。
<クロマトグラフィー(GC)条件>
検出:FID
カラム:ポリ(5%ジフェニル/95%ジメチル)シロキサン相のキャピラリーカラム、0.25μm×0.25mm×30m
気化室温度:250℃
検出器温度:280℃
昇温条件:1)50℃5分保持、2)昇温速度20℃/分で250℃まで昇温、3)昇温速度10℃/分で280℃まで昇温、4)280℃で10分保持
139 g of the obtained cyclohexasilane crude product was distilled under reduced pressure (conditions: internal liquid temperature 41 to 53 ° C., pressure 120 to 200 Pa) to obtain 51 g of cyclohexasilane crude distilled product (GC purity (area%): 95.4% to 98.1%). Next, 114 g of the obtained cyclohexasilane crude distillation product was again distilled under reduced pressure (conditions: internal liquid temperature 35 to 43 ° C., pressure 60 to 97 Pa) to obtain 106 g of cyclohexasilane main distillation product (GC purity (area %): 98.0% to 99.1%).
<Chromatography (GC) conditions>
Detection: FID
Column: Capillary column of poly (5% diphenyl / 95% dimethyl) siloxane phase, 0.25 μm × 0.25 mm × 30 m
Vaporization chamber temperature: 250 ° C
Detector temperature: 280 ° C
Temperature rising conditions: 1) Holding at 50 ° C. for 5 minutes, 2) Heating up to 250 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min, 3) Heating up to 280 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, 4) 10 at 280 ° C. Minute hold

<実施例1>
ポリシラン組成物の製造
窒素雰囲気下において、50mLナス型フラスコに製造例1で得られたドデカクロロシクロヘキサシラン(Si6Cl12)265mg(0.45mmol)を入れ、続いてベンゼン17.6gを加えて溶解した。得られた溶液に製造例2で得られたシクロヘキサシラン本蒸留品(Si612)81mg(0.45mmol)を添加し、25℃条件下において24時間撹拌することで、無色透明溶液としてSi6Cl12とSi612のモル比が1対1のポリシラン組成物が得られた(アルミニウム含有量は、ポリシラン組成物中、1000ppb程度であった。)。
<Example 1>
Production of polysilane composition In a nitrogen atmosphere, 265 mg (0.45 mmol) of dodecachlorocyclohexasilane (Si 6 Cl 12 ) obtained in Production Example 1 was placed in a 50 mL eggplant-shaped flask, and then 17.6 g of benzene was added. And dissolved. By adding 81 mg (0.45 mmol) of the cyclohexasilane main product (Si 6 H 12 ) obtained in Production Example 2 to the obtained solution and stirring for 24 hours at 25 ° C., a colorless transparent solution was obtained. A polysilane composition having a molar ratio of Si 6 Cl 12 and Si 6 H 12 of 1: 1 was obtained (the aluminum content was about 1000 ppb in the polysilane composition).

Claims (13)

一般式Sim2mで表されるハロシラン(m=3〜8、Xはハロゲン元素)と、一般式Sin2nで表される水素化シラン(n=3〜8)とを含み、アルミニウム含有量が、質量基準で0.01ppb〜1000ppmであることを特徴とするポリシラン組成物。 A halosilane represented by the general formula Si m X 2m (m = 3 to 8, X is a halogen element) and a hydrogenated silane (n = 3 to 8) represented by the general formula Si n H 2n , Content is 0.01 ppb-1000 ppm on a mass basis, The polysilane composition characterized by the above-mentioned. 前記水素化シランが、水素化シラン調製用ハロシランと還元剤との反応生成物であり、前記ハロシランが、外添用ハロシランである請求項1に記載のポリシラン組成物。   The polysilane composition according to claim 1, wherein the hydrogenated silane is a reaction product of a halosilane for preparing a hydrogenated silane and a reducing agent, and the halosilane is a halosilane for external addition. 前記水素化シランの純度が90質量%以上である請求項1または2に記載のポリシラン組成物。   The polysilane composition according to claim 1 or 2, wherein the purity of the hydrogenated silane is 90% by mass or more. 前記ハロシランの含有量(質量基準)が、前記水素化シラン1モルに対して0.01〜10モルである請求項1〜3のいずれかに記載のポリシラン組成物。   The polysilane composition according to any one of claims 1 to 3, wherein a content (mass basis) of the halosilane is 0.01 to 10 mol with respect to 1 mol of the hydrogenated silane. 前記ハロシランに含まれるハロゲン元素の少なくとも一部が、13族及び15族から選ばれる少なくとも1種の元素で置換されている請求項1〜4のいずれかに記載のポリシラン組成物。   The polysilane composition according to any one of claims 1 to 4, wherein at least a part of the halogen element contained in the halosilane is substituted with at least one element selected from Group 13 and Group 15. 前記ハロシランが一般式Sim2mで表される環状ハロシラン(m=5〜6、Xはハロゲン元素)である請求項1〜5のいずれかに記載のポリシラン組成物。 The polysilane composition according to claim 1, wherein the halosilane is a cyclic halosilane represented by the general formula Si m X 2m (m = 5 to 6, X is a halogen element). 前記環状ハロシランが、環状クロロシランである請求項6に記載のポリシラン組成物。   The polysilane composition according to claim 6, wherein the cyclic halosilane is a cyclic chlorosilane. 前記環状クロロシランが、ドデカクロロシクロヘキサシランである請求項7に記載のポリシラン組成物。   The polysilane composition according to claim 7, wherein the cyclic chlorosilane is dodecachlorocyclohexasilane. 前記水素化シランが一般式Sin2nで表される環状水素化シラン(n=5〜6)である請求項1〜8のいずれかに記載のポリシラン組成物。 The polysilane composition according to any one of claims 1 to 8, wherein the hydrogenated silane is a cyclic hydrogenated silane (n = 5 to 6) represented by a general formula Si n H 2n . 前記環状水素化シランが、シクロヘキサシランである請求項9に記載のポリシラン組成物。   The polysilane composition according to claim 9, wherein the cyclic hydrogenated silane is cyclohexasilane. ヘテロ元素を導入したポリシラン組成物の製造方法であって、
一般式Sim2mで表されるハロシラン(m=3〜8、Xはハロゲン元素)と、一般式Sin2nで表される水素化シラン(n=3〜8)とを混合および/または接触させる工程を含み、アルミニウム含有量が、質量基準で0.01ppb〜1000ppmであることを特徴とする製造方法。
A method for producing a polysilane composition into which a hetero element is introduced,
Mixing and / or mixing a halosilane represented by the general formula Si m X 2m (m = 3 to 8, X is a halogen element) and a hydrogenated silane represented by the general formula Si n H 2n (n = 3 to 8) Or the process made to contact is mentioned, The aluminum content is 0.01 ppb-1000 ppm by mass reference | standard, The manufacturing method characterized by the above-mentioned.
前記ハロシランと前記水素化シランの混合物が溶液である請求項11に記載の製造方法。   The method according to claim 11, wherein the mixture of the halosilane and the hydrogenated silane is a solution. さらに13族及び15族から選ばれる少なくとも1種の元素を有する化合物を混合および/または接触させる工程を含む請求項11または12に記載の製造方法。   The method according to claim 11 or 12, further comprising a step of mixing and / or contacting a compound having at least one element selected from Group 13 and Group 15.
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