JP2907035B2 - 不均化反応が抑制されたアルコキシシラン組成物 - Google Patents
不均化反応が抑制されたアルコキシシラン組成物Info
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Description
かつモノシランを発生する恐れのある不均化反応を抑制
したアルコキシシラン組成物を提供するものである。
≦3、RはC1 〜C8 のアルキル基、R’はC1 〜C4
のアルキル基、かつRおよびR’は、複数個あるとき
は、それぞれ同じでも違っていてもよい。)で表され
る、水素とアルコキシル基を有するアルコキシシラン
(以下単に「アルコキシシラン」と称する。)は、シラ
ンカップリング剤の原料として、あるいは強力な還元剤
として、また最近では半導体の材料としても利用されて
いる。
るアルコールを含んでいると、脱水素反応を起こし、品
質が低下することが知られている。
れたアルコキシシランについては、上記のような反応は
起きず、安定であると考えられてきた。しかし、アルコ
キシチタンや白金族金属が共存すると、アルコキシシラ
ンは不均化反応を起こし製品純度を下げることが、更
に、前記式〔I〕において、mが1〜3であり、nが0
で表されるアルキル基を有しないアルコキシシランは、
前記不均化反応により種々の悪影響を及ぼすモノシラン
が発生する恐れが特にあることが分かってきた。
ンのうち、mが1または2のトリアルコキシシランおよ
びジアルコキシシランは、安定性が良いと言われてお
り、半導体の絶縁膜等の電子材料として近年脚光を浴び
ているが、モノシランが発生する危険性がその採用の障
害になる恐れがある。
金属シリコンには、チタン、カルシウム、アルミニウム
等の金属が不純物として少量含まれているのが普通であ
る。従って工業的に製造されたアルコキシシラン中に
は、これらの金属が金属アルコキシド不純物となって微
量に含まれることは避け難い。本発明者等は、前記アル
コキシチタンや白金族金属を系外から共存させる要因が
ない場合であっても、原料に由来する各種の該金属アル
コキシド不純物が触媒となって、アルコキシシランの不
均化反応を引き起こすという知見を得た。
ロシランを存在させる方法が知られている(カナディア
ン ジャーナル オブ ケミストリー(Canadian Journ
al of Chemistry )1990年68巻471ページ)
が、効果は不十分であった。
るときには、クロロシラン等に含まれる塩素が、電子部
品の性能を劣化させる原因となる。従ってクロロシラン
等の硅素塩化物はアルコキシシランの好ましい不均化反
応の抑制剤とは言い難かった。
鑑み、電子材料用途には有害である硅素塩化物とは異な
る特定の抑制剤を溶存させることによりモノシラン発生
と製品純度低下とを引き起こす不均化反応を抑制したア
ルコキシシラン組成物を提供せんとするものである。
対して鋭意検討した結果、実質的にアルコールを含まな
い前記式〔I〕で示されるアルコキシシランに、有機ス
ルホン酸、硫酸、SO2 、カルボン酸、カルボン酸無水
物およびCO2 から選ばれる1種または2種以上の抑制
剤を溶存させると、アルコキシシランの不均化反応を抑
制しモノシランの発生を防ぐことができることを見出
し、本発明を完成するに至った。
シシラン組成物に配合する抑制剤(以下単に「抑制剤」
と称する。)としては、p−トルエンスルホン酸等の有
機スルホン酸、硫酸、SO2 、カルボン酸、無水酢酸等
のカルボン酸無水物またはCO2 が挙げられる。
は、硫酸に比べp−トルエンスルホン酸等の有機スルホ
ン酸およびSO2 が不均化反応の抑制効果が高くて好ま
しい。またカルボニル基またはカルボキシル基を有する
化合物の中では、無水酢酸等のカルボン酸無水物および
CO2 が不均化反応の抑制効果が高く好ましい。
の用途によっても選択される。例えば、特定の電子材料
分野用途のように、使用時にアルコキシシラン中に抑制
剤が存在しては不都合のある場合には、使用直前に容易
にアルコキシシランから分離除去することができる常温
で気体のCO2 またはSO2 が好ましい。逆に温度が上
がっても抑制剤が存在して欲しい通常の用途には有機ス
ルホン酸、カルボン酸またはこの無水物という高沸点の
種類の方が好ましく、中でもp−トルエンスルホン酸お
よび無水酢酸が抑制効果が大きく更に好ましい。
ルコキシシランに含まれている不均化触媒になるアルコ
キシチタン、白金族金属またはアルコキシチタン以外の
金属アルコキシド不純物(以下これらを「触媒化不純
分」と総称する。)の量によって変わる。更に抑制剤の
種類によって効果の強さに差があるため一概には決めら
れないが、最適量は実験的手法により容易に定めること
ができる。当然のことながら触媒化不純分が多いアルコ
キシシランには抑制剤を多めに配合する必要があり、触
媒化不純分が少ないアルコキシシランには微量の配合で
充分な効果を得る事が出来る。
て、抑制剤の配合量はアルコキシシランの量に対して1
%〜0.1ppmであり、好ましくは0.5%〜1pp
mであり、特に好ましくは0.1%〜20ppmであ
る。
シランに添加混合して溶存させるだけでよいが、CO2
やSO2 等のガスの場合は、バブリングしたり、該アル
コキシシランの容器の気相部に添加することによって溶
存させるだけでも効果がある。
より具体的に説明する。 (比較例1)チタン、カルシウム、アルミニウム等の金
属不純物を含むシリコンを用いて製造された、これら金
属由来の金属アルコキドからなる触媒化不純分を数十p
pmの濃度で含み、実質的にアルコールを含まないトリ
エトキシシラン50gを、SUS304製で容量300
mlの耐圧シリンダーの中に窒素封入し、100℃で20
0時間保つことにより、不均化反応の促進試験をした
後、シリンダー気相部のモノシラン濃度と液相部のトリ
エトキシシランの純度とを分析して不均化反応の進行度
を見た。結果を表1に示した。
表1に示す抑制剤を配合してから、比較例1と同じ装
置、条件で促進試験を行った。結果を表1に示した。表
1の結果を見ると、比較例1では、不均化反応によりト
リエトキシシラン純度が大きく低下し、大量のモノシラ
ンが発生したのに対して、本発明の実施例1〜5ではモ
ノシランの発生は認められず、トリエトキシシランの純
度は殆ど低下しなかった。実施例1〜5の促進試験によ
るトリエトキシシラン純度の僅かな低下は、極少量の水
分の混入による縮合反応生成物に起因するものであり、
不均化反応は抑制されていた。
ニウム等の金属不純物を含むシリコンを用いて製造され
た、これら金属由来の金属アルコキドからなる触媒化不
純分を数十ppmの濃度で含み、実質的にアルコールを
含まないトリメトキシシラン50gを用いた以外は、比
較例1と同じ促進試験を行い、不均化反応の進行度を見
た。結果を表2に示した。
表2に示す抑制剤を配合してから、比較例1と同じ装
置、条件で促進試験を行った。結果を表2に示した。表
2の結果を見ると、比較例2では、不均化反応によりト
リメトキシシラン純度が大きく低下し、大量のモノシラ
ンが発生したのに対して、本発明の実施例6〜10では
モノシランの発生は認められず、トリメトキシシランの
純度は殆ど低下しなかった。実施例6〜10の促進試験
によるトリメトキシシラン純度の僅かな低下は、極少量
の水分の混入による縮合反応生成物に起因するものであ
り、不均化反応は抑制されていた。
ルジエトキシシランを用いた以外は、比較例1と同じ促
進試験を行い、不均化反応の進行度を見た。結果を表3
に示した。
ミニウム等の金属不純物を含むシリコンを用いて製造さ
れた、これら金属由来の金属アルコキドからなる触媒化
不純分を数十ppmの濃度で含み、実質的にアルコール
を含まないメチルジエトキシシランに抑制剤としてSO
2 を液相部に注入してから、比較例1と同じ装置、条件
で促進試験を行った。結果を表3に示した。促進試験の
結果は比較例3では、モノシランは発生しなかったもの
の、不均化反応によりメチルジエトキシシラン純度が大
きく低下したのに対して、本発明の実施例11ではメチ
ルジエトキシシランの純度は低下せず、不均化反応は抑
制されていた。
は、本発明のアルコキシシラン組成物は、不均化反応に
対して高い抑制効果を持ち、モノシラン発生や製品純度
の低下を効果的に防いでいることを示している。
り、また製品純度の低下を招く等の問題を引き起こす不
均化反応を抑制されたアルコキシシラン組成物を得るこ
とができる。
Claims (3)
- 【請求項1】実質的にアルコールを含まない下記式
〔I〕で示されるアルコキシシラン Hm Rn Si(OR’)4 ー m-n …〔I〕 m:1〜3の整数 n:0〜2の整数 m+n≦3 R:C1 〜C8 のアルキル基 R’:C1 〜C4 のアルキル基 RおよびR’は、複数個あるときは、それぞれ同じでも
違っていてもよい。に、有機スルホン酸、硫酸、SO
2 、カルボン酸、カルボン酸無水物およびCO2 から選
ばれる1種または2種以上の抑制剤を1%〜0.1ppm
溶存させてなる不均化反応が抑制されたアルコキシシラ
ン組成物。 - 【請求項2】 アルコキシシランが、前記式〔I〕にお
いて、mが1または2であり、nが0であることを特徴
とする請求項1の不均化反応が抑制されたアルコキシシ
ラン組成物。 - 【請求項3】 抑制剤が、p−トルエンスルホン酸また
は無水酢酸であることを特徴とする請求項1または2の
不均化反応が抑制されたアルコキシシラン組成物。
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