JPH10147545A - タンタルアルコキシドの製造方法 - Google Patents
タンタルアルコキシドの製造方法Info
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- JPH10147545A JPH10147545A JP30660296A JP30660296A JPH10147545A JP H10147545 A JPH10147545 A JP H10147545A JP 30660296 A JP30660296 A JP 30660296A JP 30660296 A JP30660296 A JP 30660296A JP H10147545 A JPH10147545 A JP H10147545A
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Abstract
性有機溶媒中で反応させる際に反応系内に析出するハロ
ゲン化アンモニウム、またはハロゲン化アミン類の量を
抑えることができる。 【解決手段】 タンタルハロゲン化物とアルコールとを
不活性有機溶媒中で反応させ、発生するハロゲン化水素
を除去した後に、アンモニア又はアミン類を添加する。
Description
際して、金属酸化物薄膜を気相成長法により基盤上に形
成する方法等において、その原料として用いられるタン
タルアルコキシドの製造方法に関する。
は、タンタルハロゲン化物とアルコールとを不活性有機
溶媒の存在下で反応させ、さらにハロゲンの引き抜きを
完成させるため、反応の途中において、アンモニアまた
はアミン類を添加する方法が知られている(特開昭63
−227593、特開平3−291247)。これらの
方法では、アンモニアまたはアミン類は、反応系中に生
成するハロゲン化水素と反応してアンモニウム塩または
アミンの塩となるが、この塩は不活性有機溶媒には不溶
で、反応系中に析出する。この塩は、反応終了後、ろ過
または遠心分離等の方法により、反応混合物から分離さ
れる。
ある。この反応では、系内には最初タンタルハロゲン化
物のスラリーが存在するが、アルコール、アンモニアま
たはアミン類を加えていくと、アンモニウム塩またはア
ミンの塩のスラリーへと変化していく。反応の進み具合
によってスラリーの状態は複雑に変化するので、反応の
様子に合わせて撹拌を調整しなければならず、非常に困
難である。
ウム塩またはアミンの塩が大量に生成することがある。
例えば五塩化タンタル(TaCl5 、分子量358.2 )1kg
(2.79mol )とエタノール(C2H5OH、分子量46.1)0.64
3kg (14.0mol )を反応させ、副生する塩化水素の引き
抜きにアンモニア(NH3 分子量17.0)0.237kg (14.0mo
l )を使うと、理論的にはペンタエトキシタンタル(Ta
(OC2H5)5、分子量406.3)1.13kg(2.79mol )の他に、
塩化アンモニウム(NH4Cl 、分子量53.5)が0.747kg
(14.0mol )生成する。このように塩が大量に生成する
ため、反応時に撹拌をスムーズに行なうためには、大型
の撹拌機が必要になり、エネルギーを大量に消費するこ
とになる。塩を大量の溶媒で希釈することにより撹拌を
容易にすることもできるが、溶媒の原単位が高くなり、
装置も大きくしなければならなくなる。
は、反応後ろ過または遠心分離により分離、除去する
が、塩が多量に存在すると、塩に付着残留するタンタル
アルコキシドが多くなり、目的物のロスが多くなる。塩
を溶媒で洗うことにより目的物のロスを減らすことはで
きるが、溶媒が大量に必要となり、溶媒の原単位が高く
なる。また、このアンモニウム塩またはアミンの塩は産
業廃棄物として処理するか、または水に溶かした後、適
当な処理をして放流することになるが、塩が多いとその
分だけかかる費用が多くなる。
決するもので、タンタルハロゲン化物とアルコールとの
反応により生成するハロゲン化水素が、アンモニアまた
はアミン類と反応して生成するアンモニウム塩、または
アミンの塩の量を減少させることにある。
鋭意研究を進めた結果、不活性ガスのバブリングまたは
減圧により、ハロゲン化水素を十分に除去した後に、ア
ンモニアまたはアミン類を加えることを見出し、本発明
に至った。すなわち本発明は、タンタルハロゲン化物と
アルコールとの反応において生成するハロゲン化水素
を、不活性ガスのバブリング、または減圧により除去し
た後に、アンモニアまたはアミン類を加えることを特徴
とする、下記式(1) のタンタル化合物の製造方法であ
る。 Ta(OR)5 (1) (式中、Rは炭素数1〜7のアルキル基を示す)
の反応は、目的物であるタンタルアルコキシドや、原料
のタンタルハロゲン化物に不活性で、しかもアンモニウ
ム塩やアミンの塩を溶解しない溶媒、例えば芳香族炭化
水素、飽和脂肪族炭化水素、エーテル類、エステル類等
の有機溶媒の存在下で行なうのが、反応を円滑に進める
うえで好ましい。さらに、溶媒中の水分はあらかじめ除
去しておくことが、タンタルハロゲン化物やタンタルア
ルコキシドの加水分解を防止するうえで好ましい。
エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n
−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノ
ール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノールなど
の炭素数1〜7の脂肪族飽和アルコールの内から、目的
物に応じて選ぶことが好ましい。またアルコール中の水
分はあらかじめ除去しておくことが、タンタルハロゲン
化物やタンタルアルコキシドの加水分解を防止するうえ
で優れている。
ンではメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、
イソプロピルアミン、ブチルアミン、アミルアミン、ヘ
キシルアミン、ヘプチルアミンが、脂肪族第二アミンで
はジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミ
ン、ジイソプロピルアミンが、脂肪族第三アミンではト
リメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミ
ンが、芳香族アミンではアニリン、メチルアニリン、ジ
メチルアニリン、ジエチルアニリン、o−トルイジン、
m−トルイジン、ジベンジルアミンが、それ以外のアミ
ンではピリジンが、本反応を円滑に進めるうえで好まし
い。またアミン中の水分はあらかじめ除去しておくこと
が、タンタルハロゲン化物やタンタルアルコキシドの加
水分解を防止するうえで好ましい。反応温度は60℃以
下にすることが、反応を円滑に進めるうえで好ましい。
(2) に示す様にハロゲン基と等モルのアルコールと反応
してタンタルアルコキシドを生成するが、同時にハロゲ
ン基と等モルのハロゲン化水素を生成する。 TaX5 + 5ROH → Ta(OR)5 + 5HX (2) (式中、Xはハロゲン基、Rは炭素数1〜7のアルキル
基を示す) よってアンモニアまたはアミン類の添加により生成する
アンモニウム塩またはアミンの塩は、タンタルハロゲン
化物の5 倍モル当量である。
る前にハロゲン化水素を除去すれば、アンモニウム塩ま
たはアミンの塩の生成量は、ハロゲン化水素を除去しな
い場合に比べて大きく減少することになる。よってこれ
により、塩が大量に存在することで生じる従来の方法の
問題点を解決することができる。ハロゲン化水素の除去
の方法としては、不活性ガスのバブリングがあげられ
る。不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴ
ン、クリプトン、キセノン、ラドンといった希ガスの他
に、窒素などがあげられる。また不活性ガスのバブリン
グは、タンタルハロゲン化物とアルコールとの反応を実
施しながら行なってもよいし、タンタルハロゲン化物と
アルコールとの反応を実施した後に行なってもよい。な
お不活性ガスは、あらかじめ水分を除去しておくこと
が、タンタルアルコキシドの加水分解を防止する上で好
ましい。
は、タンタルハロゲン化物とアルコールとの反応を減圧
下で実施することもあげられる。この場合圧力は、アル
コールを蒸発させない様な圧力にすることが、アルコー
ルを余分に使わない点で重要である。
は、タンタルハロゲン化物とアルコールとの反応を常圧
で実施した後に、減圧にすることもあげられる。この場
合、圧力が低ければ低いほど、ハロゲン化水素の除去が
容易になるのでよい。しかし圧力を下げすぎて溶媒が蒸
発してしまうと、アンモニウム塩またはアミンの塩が生
成したときの撹拌が難しくなるので、溶媒を蒸発させな
いような圧力にすることが重要である。
または気体のアミン類を系内に導入すること、アンモニ
アまたは気体のアミン類と不活性ガスの混合ガスを系内
に導入すること、不活性ガスのみを系内に導入すること
が可能である。いずれの方法でも、タンタルアルコキシ
ドの加水分解を防止するために、アンモニアまたは気体
のアミン類は高純度のものを、液体のアミン類や不活性
ガスは水分を除去したものを用いるのが好ましい。
説明するが、本発明は係る実施例により限定されるもの
ではない。 実施例1 タンタルペンタクロライド250g(0.70mol) にトルエン50
0gを加え、45〜55℃に保ちながらエタノール460g(10mo
l) を加える。エタノール添加後、液温を保ちながら、
窒素ガスを120ml/min で30分間、バブリングする。エタ
ノール添加により系内は塩化水素が充満するが、バブリ
ング終了後、塩化水素は見られなくなる。次に液温を保
ちながら、アンモニアを60g(3.5mol) 添加する。アンモ
ニア添加により塩化アンモニウムの固体が生成するが、
撹拌の操作性は最初と変わらない。アンモニア添加後、
室塩に冷却し、塩化アンモニウムをろ過する。ろ過性は
非常によい。その後溶媒とエタノールを減圧で留去後、
蒸留を行なうと、ペンタエトキシタンタルが227g(0.56m
ol) 得られ、タンタル当たりでの収率は80% であった。
なお、ろ過残渣をトルエン50g で洗浄、乾燥したとこ
ろ、残渣の重量は27g となった。
0gを加え、45〜55℃に保ちながら、エタノール460g(10m
ol) を加える。エタノール添加後室温に冷却し、さらに
200Torr まで減圧し10分間保持する。エタノール添加に
より系内は塩化水素が充満するが、200Torr で10分間保
持すると、塩化水素は見られなくなる。窒素ガスを導入
して常圧まで戻した後に、加熱して液温を45〜55℃にす
る。次にアンモニアを60g(3.5mol) 添加する。アンモニ
ア添加により塩化アンモニウムの固体が生成するが、撹
拌の操作性は最初と変わらない。アンモニア添加後室塩
に冷却し、塩化アンモニウムをろ過する。ろ過性は非常
によい。その後溶媒とエタノールを減圧で留去後、蒸留
を行なうと、ペンタエトキシタンタルが212g(0.52mol)
得られ、タンタル当たりでの収率は75% であった。な
お、ろ過残渣をトルエン50g で洗浄、乾燥したところ、
残渣の重量は40g となった。
0gを加え、45〜55℃に保ちながらエチルアルコール460g
(10mol) を加える。エチルアルコール添加後、液温を保
ちながら、窒素ガスを120ml/min で30分間バブリングす
る。エチルアルコール添加により系内は塩化水素が充満
するが、バブリング終了後、塩化水素は見られなくな
る。次に液温を保ちながらジエチルアミンを69g(0.95mo
l)添加する。ジエチルアミン添加によりジエチルアミン
塩酸塩の固体が生成するが、撹拌の操作性は最初と変わ
らない。ジエチルアミン添加後、室温に冷却し、ジエチ
ルアミン塩酸塩をろ過する。ろ過性は非常によい。その
後溶媒とエチルアルコール、ジエチルアミンを減圧で留
去後、蒸留を行なうと、ペンタエトキシタンタルが196g
(0.48mol) 得られ、タンタル当たりでの収率は69% であ
った。なお、ろ過残渣をトルエン50g で洗浄、乾燥した
ところ、残渣の重量は49g となった。
0gを加え、45〜55℃に保ちながらエタノール170g(3.7mo
l)を加える。エタノール添加後、液温を保ちながら、窒
素ガスを120ml/min で30分間バブリングする。エタノー
ル添加により系内は塩化水素が充満するが、バブリング
終了後、塩化水素は見られなくなる。次に液温を保ちな
がらピリジンを75g(0.95mol)添加する。ピリジン添加に
よりピリジン塩酸塩の固体が生成するが、撹拌の操作性
は最初と変わらない。ピリジン添加後、室温に冷却し、
ピリジン塩酸塩をろ過する。ろ過性は非常によい。その
後溶媒とエタノール、ピリジンを減圧で留去後、蒸留を
行なうと、ペンタエトキシタンタルが190g(0.47mol) 得
られ、タンタル当たりでの収率は67% であった。なお、
ろ過残渣をトルエン50g で洗浄、乾燥したところ、残渣
の重量は55g となった。
0g中を加え、45〜55℃に保ちながら、エタノール460g(1
0mol) を加える。エタノール添加により、系内には塩化
水素が充満する。エタノール添加後、液温を保ちなが
ら、アンモニアを60g(3.5mol) 添加する。アンモニア添
加により塩化アンモニウムの固体が生成し、撹拌の操作
性は最初よりも多少悪くなる。アンモニア添加後、室温
に冷却し、塩化アンモニウムをろ過する。固体の量が多
いためろ過には時間がかかり、ろ過の間にろ液には加水
分解生成物である酸化タンタルの膜が生じる。その後溶
媒とエタノールを減圧で留去後、蒸留を行なうと、ペン
タエトキシタンタルが142g(0.35mol) 得られ、タンタル
当たりでの収率は50% であった。なお、ろ過残渣をトル
エン50g で洗浄、乾燥したところ、残渣の重量は140gと
なった。
アンモニア、またはアミン類の反応により生成する塩の
量を減らすことができ、反応の際の撹拌操作の容易化、
塩を除去する際に塩に付着残留する目的物の減量化、さ
らには産業廃棄物の減量化を図ることができ、極めて有
効である。
Claims (4)
- 【請求項1】 タンタルハロゲン化物とアルコールとを
不活性有機溶媒中で反応させ、発生するハロゲン化水素
を除去した後に、アンモニアまたはアミン類を添加する
ことを特徴とする、下記式(1)のタンタルアルコキシ
ドの製造方法。 Ta(OR)5 (1) (式中、Rは炭素数1〜7のアルキル基を示す) - 【請求項2】 ハロゲン化水素の除去が、タンタルハロ
ゲン化物とアルコールとの反応を不活性ガスをバブリン
グしながら実施するか、またはタンタルハロゲン化物と
アルコールとの反応を実施した後に、不活性ガスをバブ
リングすることにより行う、請求項1記載のタンタルア
ルコキシドの製造方法。 - 【請求項3】 ハロゲン化水素の除去が、タンタルハロ
ゲン化物とアルコールとの反応を減圧下で実施するか、
またはタンタルハロゲン化物とアルコールとの反応を常
圧で実施し、その後減圧にすることにより行う、請求項
1記載のタンタルアルコキシドの製造方法。 - 【請求項4】 アルコールが炭素数1〜7の脂肪族飽和
アルコールである請求項1記載のタンタルアルコキシド
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30660296A JP3911740B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | タンタルアルコキシドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30660296A JP3911740B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | タンタルアルコキシドの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10147545A true JPH10147545A (ja) | 1998-06-02 |
JP3911740B2 JP3911740B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=17959055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30660296A Expired - Fee Related JP3911740B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | タンタルアルコキシドの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3911740B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SG83820A1 (en) * | 1999-10-14 | 2001-10-16 | Showa Denko Kk | High purity pentaalkoxytantalum, method for manufacturing the same, parallel separating analyzer and analysis method |
JP2007070357A (ja) * | 2005-08-27 | 2007-03-22 | Hc Starck Gmbh | 高純度ジルコニウム、ハフニウム、タンタル及びニオブアルコキサイドの製造方法 |
DE10291037B4 (de) * | 2001-03-19 | 2008-03-20 | H.C. Starck Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten |
-
1996
- 1996-11-18 JP JP30660296A patent/JP3911740B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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SG83820A1 (en) * | 1999-10-14 | 2001-10-16 | Showa Denko Kk | High purity pentaalkoxytantalum, method for manufacturing the same, parallel separating analyzer and analysis method |
DE10291037B4 (de) * | 2001-03-19 | 2008-03-20 | H.C. Starck Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Tantal- und Niobalkoholaten |
JP2007070357A (ja) * | 2005-08-27 | 2007-03-22 | Hc Starck Gmbh | 高純度ジルコニウム、ハフニウム、タンタル及びニオブアルコキサイドの製造方法 |
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---|---|
JP3911740B2 (ja) | 2007-05-09 |
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