JPH0687874A - Production of high-purity organic phosphine compound - Google Patents

Production of high-purity organic phosphine compound

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JPH0687874A
JPH0687874A JP30830891A JP30830891A JPH0687874A JP H0687874 A JPH0687874 A JP H0687874A JP 30830891 A JP30830891 A JP 30830891A JP 30830891 A JP30830891 A JP 30830891A JP H0687874 A JPH0687874 A JP H0687874A
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organic
phosphine compound
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貴之 二宮
Toru Imori
徹 伊森
Koichi Nakamura
紘一 中村
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Abstract

PURPOSE:To produce a high-purity organic phosphine compound free from intermixing of diethyl ether, etc. CONSTITUTION:In a method for producing an organic phosphine compound by reducing an organic halogenophosphorus compound or a phosphorus oxoacid ester with a reducing agent, lithium aluminum hydride obtained by reacting lithium hydride with an aluminum halide in a high-boiling organic solvent is used as the reducing agent, especially preferably the high-boiling organic solvent used in the synthesis reaction of the lithium aluminum hydride is not separated and used as it is to produce the organic phosphine compound.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高純度有機ホスフィン
化合物、特には、MOCVD(Metalorgani
c Chemical Vapor Depositi
on)法等により化合物半導体膜を形成する際の原料と
なる高純度のアルキル或いはアリールホスフィンの製造
方法に関する。
The present invention relates to a high-purity organic phosphine compound, particularly MOCVD (Metalorgani).
c Chemical Vapor Depositi
on) method or the like, and a method for producing high-purity alkyl or aryl phosphine as a raw material when forming a compound semiconductor film.

【0002】[0002]

【従来の技術】インジウムーリンを初めとするIII−
V族化合物半導体薄膜は電子デバイスを作製する材料と
して有用である。化合物半導体薄膜を形成する方法とし
ては、(1)MBE(Molecular Beam
Epitaxy)法、(2)ハライドCVD法、(3)
MOCVD法、(4)MOMBE(Metalorga
nic Molecular Beam Epitax
y)法などがある。これらの中でもMOCVD法あるい
はMOMBE法は結晶成長系内を高真空に保つ必要がな
く原料の交換が容易であるため、使用が高まり注目を浴
びている結晶成長法である。
2. Description of the Related Art III-including indium-phosphorus
The group V compound semiconductor thin film is useful as a material for producing an electronic device. The method for forming the compound semiconductor thin film includes (1) MBE (Molecular Beam)
Epitaxy method, (2) Halide CVD method, (3)
MOCVD method, (4) MOMBE (Metalorga)
nic Molecular Beam Epitax
y) Law, etc. Among these, the MOCVD method or the MOMBE method is a crystal growth method that is attracting attention because it is easily used because it is not necessary to maintain a high vacuum in the crystal growth system and the material can be easily exchanged.

【0003】ところが、これらの方法によってIII−
リン化合物半導体を作製する場合、リン化合物の原料と
して、毒性の高いリンの水素化物であるホスフィンを用
いているため、量産化に伴う原料の多量使用に不安がも
たれている。
However, according to these methods, III-
When a phosphorus compound semiconductor is manufactured, since phosphine, which is a highly toxic phosphorus hydride, is used as a raw material of a phosphorus compound, there is concern about large-scale use of the raw material due to mass production.

【0004】そこで近年、このリン原料を、ホスフィン
に代えてアルキル或いはアリールホスフィンを用いる方
法が提案され、このうち、特にモノアルキルまたはアリ
ールホスフィンは半導体膜への炭素の混入が少なく低毒
性のホスフィン代替材料と目されている(例えば、J.
Crystal Growth、77(1986)1
1)
Therefore, in recent years, a method has been proposed in which an alkyl or aryl phosphine is used in place of phosphine as the phosphorus raw material. Among them, monoalkyl or aryl phosphine is a low-toxic alternative to phosphine, in which carbon is hardly mixed in the semiconductor film. It is regarded as a material (for example, J.
Crystal Growth, 77 (1986) 1
1)

【0005】これらの有機ホスフィン化合物の製造法と
しては、有機ハロゲノリン化合物やリンのオキソ酸エス
テルを還元剤により還元する方法が一般的に知られ、こ
の場合の還元剤としては、水素化アルミニウムリチウム
が、収率が高いことから、専ら用いられている(新実験
化学講座第12巻、p421、1976年丸善発行)。
As a method for producing these organic phosphine compounds, a method in which an organic halogenoline compound or an oxo acid ester of phosphorus is reduced by a reducing agent is generally known. As the reducing agent in this case, lithium aluminum hydride is used. , It is used exclusively because of its high yield (New Experimental Chemistry Course Volume 12, p421, published by Maruzen in 1976).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水素化
アルミニウムリチウムはジエチルエーテルを溶媒として
製造され、従って、水素化アルミニウムリチウム中にジ
エチルエーテルが残留している。このため、これを還元
剤として有機ホスフィン化合物を製造すると、還元生成
物中に微量のジエチルエーテルが混入し、しかもこの除
去が極めて困難であり、有機ホスフィン化合物の高純度
化の障害となっていた。
However, lithium aluminum hydride is produced by using diethyl ether as a solvent, and therefore, diethyl ether remains in lithium aluminum hydride. Therefore, when an organic phosphine compound is produced using this as a reducing agent, a trace amount of diethyl ether is mixed in the reduction product, and the removal thereof is extremely difficult, which has been an obstacle to high purification of the organic phosphine compound. .

【0007】本発明はかかる課題を解決したものであ
り、本発明の目的は水素化アルミニウムリチウムを還元
剤として、収率良く、しかもジエチルエーテル等の混入
のない高純度有機ホスフィン化合物を製造する方法を提
供することにある。
The present invention has solved the above problems, and an object of the present invention is to produce a high-purity organic phosphine compound using lithium aluminum hydride as a reducing agent in a good yield and free of diethyl ether and the like. To provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、有機ハロゲノ
リン化合物またはリンのオキソ酸エステルを還元剤によ
り還元して有機ホスフィン化合物を製造する方法におい
て、前記還元剤として高沸点有機溶剤中で水素リチウム
とハロゲン化アルミニウムと反応させて得られた水素化
リチウムアルミニウムを用い、特に好ましくは、この反
応後の水素化リチウムアルミニウム反応混合物から高沸
点有機溶剤や生成塩を分離しないで、そのまま還元剤と
して用いる有機ホスフィン化合物の製造方法である。
The present invention is a method for producing an organic phosphine compound by reducing an organic halogenoline compound or an oxo acid ester of phosphorus with a reducing agent, wherein lithium hydrogen is used as a reducing agent in an organic solvent having a high boiling point. And lithium aluminum hydride obtained by reacting with aluminum halide, and particularly preferably used as the reducing agent as it is without separating the high boiling point organic solvent or the produced salt from the reaction mixture of lithium aluminum hydride after the reaction. It is a method for producing an organic phosphine compound.

【0009】本発明は、各種の有機ホスフィン化合物の
製造にも適用することができるが、特には、MOCVD
法等により化合物半導体薄膜を形成する際の原料となる
イソプロピル、tert−ブチル、フェニル等のモノア
ルキル或いはモノアリールホスフィンの製造に好適で、
不純物の少ないホスフィン化合物を得ることができる。
The present invention can be applied to the production of various organic phosphine compounds, but especially MOCVD.
Suitable for producing monoalkyl or monoarylphosphine such as isopropyl, tert-butyl, phenyl, which is a raw material when forming a compound semiconductor thin film by a method or the like,
A phosphine compound containing few impurities can be obtained.

【0010】上記本発明に云う有機ハロゲノリン化合物
としては、二ハロゲン化亜ホスホニル(RPX)又は
は二ハロゲン化ホスホニル〔RP(O)X〕のような
有機ジハロゲノリン化合物、或いはハロゲン化亜ホスフ
ィニル(RPX)又はハロゲン化ホスフニル〔R
(O)X〕のような有機モノハロゲノリン化合物を例示
でき、特には、Rがイソプロピル、tert−ブチル、
フェニル等のモノアルキル或いはモノアリール基からな
る有機ハロゲノリン化合物が好適である。
The organic halogenoline compound referred to in the present invention is an organic dihalogenoline compound such as phosphonyl dihalide (RPX 2 ) or phosphonyl dihalide [RP (O) X 2 ], or phosphinyl halide ( R 2 PX) or phosphinyl halide [R 2 P
Examples of the organic monohalogenoline compounds such as (O) X], in particular, R is isopropyl, tert-butyl,
Organic halogenoline compounds consisting of monoalkyl or monoaryl groups such as phenyl are preferred.

【0011】リンのオキソ酸エステルとしては、亜ホス
ホン酸エステル〔RP(OR’)〕、ホスホン酸エス
テル〔RP(O)(OR’)〕、亜ホスフィン酸エス
テル(RP(OR’))、ホスフィン酸エステル〔R
P(O)(OR’)〕等を例示でき、特には、Rがイ
ソプロピル、tert−ブチル、フェニル等のモノアル
キル或いはモノアリール基からなるリンのオキソ酸エス
テルが好適である。
As the oxo acid ester of phosphorus, phosphonous acid ester [RP (OR ') 2 ], phosphonic acid ester [RP (O) (OR') 2 ], phosphinic acid ester (R 2 P (OR ') )), Phosphinic acid ester [R
2 P (O) (OR ′)] and the like, and particularly preferred is an oxo acid ester of phosphorus in which R is a monoalkyl or monoaryl group such as isopropyl, tert-butyl and phenyl.

【0012】上記有機ハロゲノリン化合物或いはリンの
オキソ酸エステルを還元剤で還元することにより有機ホ
スフィン化合物が得られるが、本発明ではこの還元剤と
して、高沸点有機溶剤中で水素リチウムとハロゲン化ア
ルミニウムとから合成した水素化リチウムアルミニウム
を用いるものである。
An organic phosphine compound can be obtained by reducing the above organic halogenoline compound or phosphorus oxoacid ester with a reducing agent. In the present invention, the reducing agent is lithium hydrogen and aluminum halide in a high boiling point organic solvent. Lithium aluminum hydride synthesized from is used.

【0013】この水素化リチウムアルミニウムの合成に
おいては、ハロゲン化アルミニウムの約4倍モルの水素
化リチウムを用いるが、水素化リチウムは小過剰用いた
方が望ましい。この場合の反応溶媒として高沸点有機溶
剤を用いるが、この溶剤は還元生成物である有機ホスフ
ィン化合物との沸点差が大きいほど好ましい。特に、低
沸点のアルキル或いはアリールホスフィンを製造する場
合は、1−メチルナフタレン、n−ジブチルエーテル、
ジイソペンチルエーテル、フェネトール、アニソール等
を用いるとよい。
In the synthesis of this lithium aluminum hydride, about 4 times as much mole of lithium hydride as aluminum halide is used, but it is preferable to use a small excess of lithium hydride. In this case, a high-boiling point organic solvent is used as the reaction solvent, and it is preferable that this solvent has a large boiling point difference from the organic phosphine compound as the reduction product. Particularly, when producing a low boiling point alkyl or aryl phosphine, 1-methylnaphthalene, n-dibutyl ether,
It is preferable to use diisopentyl ether, phenetole, anisole and the like.

【0014】尚、高沸点有機溶剤に対する水素化アルミ
ニウムリチウムの溶解度が小さい場合、ハロゲン化リチ
ウムと水素化アルミニウムリチウムが一緒に沈殿してく
る。しかし、後の還元反応においては、このハロゲン化
リチウムは特に支障とはならない。この水素化リチウム
アルミニウムは高沸点有機溶剤から分離して用いてもよ
いが、高沸点有機溶剤を分離せずにそのまま用いると簡
便で好ましい。この場合、この合成後の溶液に、被還元
物である有機ハロゲノリン化合物またはリンのオキソ酸
エステルを加えて還元するとよい。
When the solubility of lithium aluminum hydride in the high boiling point organic solvent is small, lithium halide and lithium aluminum hydride precipitate together. However, in the subsequent reduction reaction, this lithium halide does not particularly hinder. This lithium aluminum hydride may be used by separating it from the high boiling point organic solvent, but it is convenient and preferable to use it without separating the high boiling point organic solvent. In this case, an organic halogenoline compound or an oxo acid ester of phosphorus, which is a substance to be reduced, may be added to the solution after the synthesis for reduction.

【0015】還元反応では還元剤の量は被還元物の1.
5倍当量以上加えることが反応率の点から望ましい。ま
た、この還元反応は有機溶剤の存在下で行うが、前記水
素化リチウムアルミニウムの合成の際に用いた高沸点有
機溶剤と同じものを用いると後での溶剤回収等の操作が
簡便となり好ましい。還元反応終了後、塩酸を加えるこ
とによって有機ホスフィン化合物は有機層に抽出される
ので、相分離し、蒸留等により回収、精製することがで
きる。この反応終了後に添加する塩酸の濃度、量は反応
収率の面からは6Nの塩酸を多量に加えることが好まし
いが、ハロゲン化アルキルの混入低減の観点からは、添
加する塩酸はできるだけ少ない方が好ましい。水で加水
分解を行っても問題はない。
In the reduction reaction, the amount of reducing agent is 1.
From the viewpoint of reaction rate, it is desirable to add 5 times equivalent or more. Further, this reduction reaction is carried out in the presence of an organic solvent, but it is preferable to use the same high boiling point organic solvent as used in the synthesis of the lithium aluminum hydride, since the subsequent solvent recovery operation and the like will be simple. After completion of the reduction reaction, the organic phosphine compound is extracted into the organic layer by adding hydrochloric acid, so that the organic phosphine compound can be phase-separated and recovered and purified by distillation or the like. From the viewpoint of reaction yield, it is preferable to add a large amount of 6N hydrochloric acid after the completion of this reaction, but from the viewpoint of reducing the content of alkyl halide, it is preferable to add as little hydrochloric acid as possible. preferable. There is no problem if hydrolyzed with water.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

(実施例)市販品特級の水素化リチウム25g(3.1
5mol)のn−ジブルエーテル懸濁液にドライアイス
浴下で、市販品特級の塩化アルミニウム71g(0.5
3mol)のn−ジブチルエーテル溶液を滴下し、40
℃、1時間の加熱により反応させた。ここに、ドライア
イス浴下で41gの二塩化t−ブチルホスホニル(0.
23mol)のn−ジブチルエーテル溶液を滴下し反応
した。70℃、1時間の加熱により反応を完結させたの
ち、水で加水分解し、得られたエーテル層から蒸留によ
りt−ブチルホスフィンを単離した。収量13g、収率
63%であった。この中のジエチルエーテル及びジブチ
ルエーテルの量はガスクロマトグラフィーの検出下限以
下であり、10ppm以下と推定される。
(Example) 25 g of commercially available special grade lithium hydride (3.1
In a dry ice bath, 71 g (0.5 mol) of commercial grade special-grade aluminum chloride was added to a suspension of 5 mol of n-dible ether.
3 mol) of n-dibutyl ether solution was added dropwise to 40
The reaction was carried out by heating at ℃ for 1 hour. Here, 41 g of t-butylphosphonyl dichloride (0.
23 mol) of n-dibutyl ether solution was added dropwise to react. After completion of the reaction by heating at 70 ° C. for 1 hour, hydrolysis was performed with water, and t-butylphosphine was isolated from the obtained ether layer by distillation. The yield was 13 g and the yield was 63%. The amount of diethyl ether and dibutyl ether in this is below the detection limit of gas chromatography, and is estimated to be 10 ppm or less.

【0017】(比較例)市販品特級の水素化アルミニウ
ムリチウム22g(0.58mol)のn−ジブチルエ
ーテル懸濁液にドライアイス浴下で50gの二塩化t−
ブチルホスホニル(0.29mol)のn−ジブチルエ
ーテル溶液を滴下し、反応した。70℃1時間の加熱に
より反応を完結させた後、水で加水分解し得られたエー
テル層を蒸留した。18gのt−ブチルホスフィンを6
9%の収率で得た。この中には水素化アルミニウムリチ
ウムに含まれていたジエチルエーテルが0.05%混入
していた。
Comparative Example Commercially available special grade lithium aluminum hydride 22 g (0.58 mol) in a suspension of n-dibutyl ether in a dry ice bath, 50 g of t-dichloride.
A solution of butylphosphonyl (0.29 mol) in n-dibutyl ether was added dropwise and reacted. After completion of the reaction by heating at 70 ° C. for 1 hour, the ether layer obtained by hydrolysis with water was distilled. 6 g of 18 g of t-butylphosphine
Obtained in a yield of 9%. In this, 0.05% of diethyl ether contained in lithium aluminum hydride was mixed.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明はジエチルエーテル等の混入のな
い高純度有機ホスフィン化合物を収率良く製造できる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a high-purity organic phosphine compound free from contamination with diethyl ether and the like can be produced in good yield.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機ハロゲノリン化合物またはリンのオ
キソ酸エステルを還元剤により還元して有機ホスフィン
化合物を製造する方法において、前記還元剤として高沸
点有機溶剤中で水素化リチウムとハロゲン化アルミニウ
ムと反応させて得られた水素化リチウムアルミニウムを
用いることを特徴とする有機ホスフィン化合物の製造方
法。
1. A method for producing an organic phosphine compound by reducing an organic halogenoline compound or an oxo acid ester of phosphorus with a reducing agent, comprising reacting lithium hydride and aluminum halide in a high boiling point organic solvent as the reducing agent. A method for producing an organic phosphine compound, which comprises using the lithium aluminum hydride obtained as described above.
【請求項2】 有機ハロゲノリン化合物またはリンのオ
キソ酸エステルを還元剤により還元して有機ホスフィン
化合物を製造する方法において、前記還元剤として高沸
点有機溶剤中で水素リチウムとハロゲン化アルミニウム
と反応さて得られた水素化リチウムアルミニウムから前
記溶剤及び生成塩を分離することなく用いることを特徴
とする有機ホスフィン化合物の製造方法。
2. A method for producing an organic phosphine compound by reducing an organic halogenoline compound or an oxo acid ester of phosphorus with a reducing agent, which is obtained by reacting lithium hydrogen and aluminum halide in a high boiling point organic solvent as the reducing agent. A method for producing an organic phosphine compound, characterized in that the solvent and the produced salt are used without separation from the obtained lithium aluminum hydride.
【請求項3】 請求項1又は2の記載において、高沸点
有機溶剤がジブチルエーテルであることを特徴とする有
機ホスフィン化合物の製造方法。
3. The method for producing an organic phosphine compound according to claim 1, wherein the high boiling point organic solvent is dibutyl ether.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6956127B2 (en) 2002-01-17 2005-10-18 Shipley Company, L.L.C. Alkyl group VA metal compounds
US7456645B2 (en) 2003-04-25 2008-11-25 Yokowo Co., Ltd. Inspection coaxial probe and inspection unit incorporating the same

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