JPH11171528A - テトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオン含有化合物 - Google Patents
テトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオン含有化合物Info
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Abstract
ニオンを含有する化合物の提供、及びその化合物のトリ
クロロシランのアミン促進カップリング反応による製造
法の提供。 【解決手段】 テトラデカクロロシクロヘキサシラン・
ジアニオン含有化合物は、トリクロロシランに第三級ポ
リアミンから成る試薬組成物を接触させることによって
製造される。化合物[ペデタ・SiH2Cl+1]
2[Si6Cl14 −2](ペデタはN、N、N′
N′′、N′′−ペンタエチルジエチレントリアミンで
ある)は、トリクロロシランとペデタを接触させること
によって製造される。化合物[Ph4P+1]2[Si
6Cl14 −2]は、トリクロロシランとN、N、N′
N′−テトラエチルエチレンジアミンと塩化トリフェニ
ルホスホニウムの混合物と接触させることによって製造
される。
Description
ロヘキサシラン・ジアニオンを含有する化合物、及びト
リクロロシランのアミン促進カップリング反応による該
化合物の製造法に関する。また、本発明は、シクロヘキ
サシラン及びドデカオルガノシクロヘキサシランの製造
法に関する。
リシランへの有用な合成ルートを与えることは、技術的
に周知である。例えば、線状ポリシランはジクロロオル
ガノシランのアルカリ金属還元カップリングによって製
造され、分枝ポリシランはトリクロロオルガノシランの
還元カップリングによって製造される。
のアミン促進カップリング反応の限定された数のみしか
知られていない。これらの反応は、一般にポリシランの
製造には有用でない。例えば、Kaczmarczyk
らは、反応条件に依存して、トリメチルアミンの共存下
で六塩化二ケイ素の不均化をしてヘキサシリコン・テト
ラデカクロリド(J.Amer.Chem.Soc.8
2,751,1960)又はペンタシリコン・トデカク
ロリド(J,Inorg.Nucl.Chem.17,
186−188,1961)の生成法を開示している。
Wiberらは、ヘキサシリコン・テトラデカクロリド
の製造のためにKaczmarczykらによって記載
された反応条件を改良して、六塩化二ケイ素をトリメチ
ルアミンでの処理によるペンタシリコン・トデカクロリ
ドの合成を教示している。(Anew.Chem.In
t.Ed.,1,No.9,517,1962).我々
は、テトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオン
を含有する化合物を生成するトリクロロシランのアミン
促進カップリング反応を発見した。
ロロシクロヘキサシラン・ジアニオンを含有する化合
物、及びその製造法に関する。該方法は、(A)トリク
ロロシランに第三級ポリアミンから成る試薬組成物を接
触させる工程;及び(B)テトラデカクロロシクロヘキ
サシラン・ジアニオンを含有する化合物を回収する工程
から成る。
ヘキサシラン・ジアニオン含有化合物に金属水素化物還
元剤を接触させる工程から成るシクロヘキサシランの製
造法に関する。
て報告されている従来の方法にくらベて少ない工程で無
定形シリコン膜の蒸着に有用な化合物であるシクロヘキ
サシランを生成する(Angew.Chem.Int.
Ed.16,No.6,403,1997)。その上、
シクロヘキサシランを製造する我々の方法は、従来の合
成法におけるドデカフェニルシクロヘキサシラン中間体
の単離に伴う困難を排除する。
ロヘキサシラン・ジアニオン含有化合物に、式RMgX
(式中のRはアルキル又はアリールであり、Xはクロ
ロ、ブロモ又はヨードである)を有する試薬を接触させ
る工程から成るドデカオルガノシクロヘキサシランの製
造法に関する。
a)」はN、N、N′、N′′、N′′−ペンタエチル
ジエチレントリアミンを表わし、用語「テーダ(tee
da)」はN、N、N、N′、N′−テトラエチルエチ
レンジアミンを表わす。
ロヘキサシラン、ジアニオンを含有する。その化合物に
おける対イオンは、テトラデカクロロシクロヘキサシラ
ン・ジアニオンと安定な塩を形成するカチオンにするこ
とができる。そのテトラデカクロロシクロヘキサシラン
・ジアニオンを含有する化合物は、式[X+1]2[S
i6Cl14 −2](式中のXはペデタ・SiH2Cl
又はPh4Pであり、ペデタは前記定義の通りである)
をもつことが望ましい。
三級ポリアミンから成る試薬組成物を接触させ、次にテ
トラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオンを含有
する化合物を回収することによって製造される。その第
三級ポリアミンは、少なくとも2つの第三級窒素原子、
望ましくは2又は3つの第三級窒素原子を含有する。適
当な第三級ポリアミンは、エチレンジアミン及びジエチ
レントリアミンの窒素置換誘導体(置換基は炭素原子数
が1〜4のアルキル又はアリールである)を含む。
シランはペデタと接触される、式[ペデタ・SiH2C
l+1]2[Si6Cl14 −2]を有するその化合物
は次にその混合物から回収される。別の好適実施態様に
おけるトリクロロシランはテーダと塩化トリフェニルホ
スホニウムとの混合物と接触される、式[Ph
4P+1]2[Si6Cl14 −2]を有するその化合
物は次にその混合物から回収される。
別の反応物とを接触させるのに適当な標準反応器内で試
薬組成物と接触される。その反応器は、例えば、連続攪
拌バッチ式反応器、半バッチ式反応器、又は連続式反応
器である。本法は、実質的に無水条件下で行うことが望
ましい。これは、反応器に窒素やアルゴンのような乾燥
不活性ガスをパージして、反応器にかかるガスのブラン
ケットを維持することによって容易にできる。
アニオン含有化合物は希釈剤の不在下で調製されるが、
トリクロロシランに試薬組成物を接触させる工程は有機
溶媒の共存下で行うのが望ましい。テトラデカクロロシ
クロヘキサシラン・ジアミンを生成するトリクロロシラ
ンのカップリング反応を妨げない有機溶媒又は有機溶媒
の混合体が適当である。有機溶媒はクロロホルム、ジク
ロロメタン及び1、2−ジクロロエタンのような塩素化
炭化水素が望ましいが、ジクロロメタンがさらに望まし
い。存在時の有機溶媒の体積は、典型的にトリクロロシ
ランと試薬組成物の合計体積の0.01〜100倍、望
ましくは1〜10倍である。
と0〜120℃の温度で接触させる。高圧か又は還流条
件下高沸点溶媒中ではさらに高温にできる。トリクロロ
シランは試薬組成物と15〜30℃の温度で接触させる
ことが望ましい。
は広範囲に及ぶ。望ましい化合物、[ペデタ・SiH2
Cl+1]2[Si6Cl14 −2]の調製におけるト
リクロロシランとペデタとのモル比は、普通0.1:1
〜10:1、望ましくは2:1〜4:1である。好適な
化合物[Ph4P+1]2[Si6Cl14 −2]の調
製におけるトリクロロシランとテーダとPh4PClと
のモル比は普通は20:20:1〜1:1:1、望まし
くは10:7:1〜2:2:1である。
アニオン含有化合物は、結晶化又は析出によって反応混
合物から回収する。例えば、テトラデカクロロシクロヘ
キサシラン・ジアニオン含有化合物の回収は、化合物の
結晶化をさせる十分な量の有機溶媒を添加することによ
って行う。結晶化は室温以下、例えば、−20℃で生じ
る。また、テトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジア
ニオン含有化合物は、化合物の析出をさせる十分な量の
有機溶媒を添加することによって回収される。反応混合
物からテトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオ
ン含有化合物の結晶化をさせ、かつ回収される化合物と
反応しない有機溶媒または該溶媒の混合体が本法に有用
である。適当な有機溶媒の例は、ペンタン、ヘキサン、
ペプタン、オクタン及びノナンのような炭化水素;また
はジエチルエーテル及びテトラヒドロフランのようなエ
ーテルを含む。本発明の化合物の結晶化または析出をさ
せるのに使用される有機溶媒はペンタン、ヘキサン・ヘ
プタン、オクタン又はノナンが望ましいが、ペンタンが
より望ましい。
アニオンはその後クロロヘキサシランに化学還元され
る。この還元反応は、有機溶媒中、−110〜150℃
の温度でテトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニ
オン含有化合物を金属水素化物還元剤と接触させること
によって行われる。テトラデカクロロシクロヘキサシラ
ン・ジアニオンを含有する化合物は、式[X+1]
2[Si6Cl14 −2](式中のXは前記定義の通り
である)をもつことが望ましい。また、還元剤は水素化
リチウムアルミニウム又は水素化ジイソブチルアルミニ
ウムが望ましい。
アニオンは、グリニャール試薬と接触させてトデカオル
ガノシクロヘキサシランを形成させることもできる。グ
リニャール試薬は、式RMgX(式中のRはアルキル又
はアリールであり、Xはクロロ、ブロモ又はヨードであ
る)で表される。適当なR基はメチル、エチル、プロピ
ル、t−ブチル及びペンチルである。テトラデカクロロ
シクロヘキサシラン・ジアニオンを含有する化合物は、
式[X+1]2[Si6Cl14 −2](式中のXは前
記定義の通りである)をもつことが望ましい。テトラデ
カクロロシクロヘキサシラン・ジアニオンを含有する化
合物とグリニャール試薬との反応は、クロロシランとグ
リニャール試薬を反応させる既知の標準法で便利に行わ
れる。
スフラスコ内で行った。トリクロロシランは使用前に蒸
留した。N、N、N′N′′、N′′−ペンタエチルジ
エチレントリアミン(ペデタ)は窒素雰囲気下でナトリ
ウム金属から蒸留した。N、N、N′、N′−テトラエ
チルエチレンジアミン(テーダ)は、CaH2上で還流
し、次に窒素雰囲気下で蒸留した。ジクロロメタンは、
使用直前に窒素雰囲気下でP2O5から蒸留した。材料
は、注射器によってゴム隔膜を通してフラスコに添加し
た。
6Cl14 −2]の調製を示す。ペデタ(4.0g;1
6mmol)のジクロロメタン(50ml)透明無色溶
液にトリクロロシラン(5.52g;41.0mmo
l)を乾燥窒素ガスの雰囲気下で添加した。添加時に反
応容器の内容物が少し温まった。室温で24時間攪拌
後、その反応混合物にオレフィンを含まない乾燥ヘキサ
ン(10ml)を添加した。その混合物は室温で3日間
放置した、その時間中に白色の結晶が溶液から析出し
た。窒素雰囲気下のろ過によって結晶(1.8g,1.
4mmol)を単離した。その反応は、1HNMRで測
定して出発材料の95%以上の転化率で進行した。IR
(KBr)2202cm−1;mp102〜103℃;
[ペデタ・SiH2Cl+1]2[Si6C
l14 −2]の計算した元素分析値C,26.22;
H,5.50;N,6.55;実測値:C,26.2
0;H,5.47;N,6.49。
れらの結晶が式[ペデタ・SiH2Cl+1]2[Si
6Cl14 −2]をもつ塩であることを確認した。その
塩は、2つの同一カチオン部(Si原子がペデタからの
3つの窒素原子に六配位される)、2つの水素原子及び
1つの塩素原子から成る。その2つの水素原子は、軸位
置を占め、4つの赤道位置が3つの窒素原子と塩素原子
によって占めれている。その塩のジアニオン部におい
て、6つのケイ素原子が平らな六員環を形成する。14
個の塩素原子は2種類から成り:6個のSi原子の各々
に対で結合した12個の等塩素原子の組と、六員環の六
重軸に配置された2つの塩素原子の組から成る。Si6
Cl14 −2の構造は図1に示す。1オングストロムの
化学国際単位転換は0.1nmである。
ラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオンSi6C
l14 −2の分子構造を示す。
−2]の調製を示す。テ−ダ(3.4g;20mmo
l)と塩化テトラフェニルホスホニウム(5.0g、1
3mmol)のジクロロメタン(50ml)の透明無色
溶液にトリクロロシラン(5.4g;39mmol)を
乾燥窒素ガスの雰囲気下で添加した。添加時に反応容器
の内容物が少し温まった。室温24時間攪拌後、その反
応混合物にオレフィンを含まない乾燥ヘキサン(10m
l)を添加した。その混合物は室温で3日間放置した、
その時間中に白色の結晶が溶液から析出した。窒素雰囲
気下のろ過によって結晶(0.7g、0.52mmo
l)を単離した。その反応は、1HNMRで測定した
が、出発材料の95%以上の転化率で進行した。元素分
析、赤外分光及びX−線分析は、これらの結晶が式「P
h4P+1]2[Si6Cl14 −2]をもつ塩である
ことを確認した。IR(KBr)3110,cm−1;
mp(分解)250℃;[Ph4P+1]2[Si6C
l14 −2]の計算した元素分析値:C,42.91;
H,3.00;実測値:C,43.89;H,3.2
0。
6Cl14 −2]と水素化リチウムアルミニウムからシ
クロヘキサシランの調製を示す。[ペデタ・SiH2C
l+1]2[Si6Cl14 −2](7.31g,5.
74mmol)と水素化リチウムアルミニウム(1.0
8g,28.5mmol)の混合物を電磁攪拌バーを含
む乾燥、窒素充てん、丸底フラスコに入れた。ドライジ
エチルエ−テル(115mL)を添加して、生成したス
ラリーを3時間攪拌した、その間に反応は1HNMRで
測定したように完了した。反応の間中、SiH4はガス
として生成し、水酸化カリウム脱ガス水溶液に捕捉され
た。その溶液は塩からデカントし、冷却し、ろ過して残
留塩類を除去した。これらの操作は不活性ガス雰囲気下
で行った。1HNMR分光法による溶液の分析により、
シクロヘキサシランが主Si含有生成物として80%以
上の算出収率で生成することが解った。1HNMR(2
70MHz,C6D6)δ3.35,29SiNMR
(C6D6)δ−106.96;JSi−H=195H
z。
6Cl14 −2]と水素化ジイソブチルアルミニウムか
らシクロヘキサシランの調製を示す。[ペデタSiH2
Cl+1]2[Si6Cl14 −2](0.57g,
0.44mmol)とベンゼン(20mL)の溶液を電
磁攪拌バーを含む乾燥、窒素充てん、丸底フラスコに入
れた。水素化ジイソブチルアルミニウムのヘキサン溶液
(1.0M溶液の7.12mL、7.12mmol)を
添加した。1HNMR分光法により測定したところ、9
0%以上の収率でシクロヘキサシランが生成された。1
HNMR(270MHz,C6D6)δ3.33,29
SiNMR(C6D6)δ−107.55;JSi−H
=200Hz。
6Cl14 −2]からドデカメチルシクロヘキサシラン
の調製を示す。テトラヒドロフラン(15mL)と[ペ
デタ・SiH2Cl+1]2[Si6Cl14 −2]
(1.0g,0.78mmol)を電磁攪拌バーを含む
乾燥、窒素充てん、丸底フラスコに入れた。この混合物
に、臭化メチルマグネシウム(12.4mmol)を添
加した。室温24時間攪拌後、反応混合物を加水分解さ
せて、ヘキサンとエーテルで抽出した。混合抽出物を減
圧下で濃縮した。残留物を高真空下で1晩排気して、ド
テカメチルシクロヘキサシランを得た(0.23g,
0.66mmol,85%収率)。1HNMR(270
MHz.C6D6)δ0.22,13CNMR(C6D
6)δ−6.15;29SiNMR(C6D6)δ−4
1.73。
カクロロシクロヘキサシラン・ジアニオンSi6Cl
14 −2の分子構造を示す。
Claims (16)
- 【請求項1】 (A)トリクロロシランに第三級ポリア
ミンから成る試薬組成物を接触させる工程;及び(B)
テトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオンを
含有する化合物を回収する工程;から成ることを特徴と
する、テトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオ
ン含有化合物の製造法。 - 【請求項2】 前記トリクロロシランに第三級ポリアミ
ンから成る試薬組成物を接触させる工程が、有機溶媒の
共存下で行われる請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記有機溶媒が、クロロホルム、ジクロ
ロメタン及び1、2−ジクロロエタンから成る群から選
択される請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記有機溶媒が、トリクロロシランと試
薬組成物との合計体積の1〜10倍である請求項2記載
の方法。 - 【請求項5】 前記トリクロロシランに第三級ポリアミ
ンから成る試薬組成物を接触させる工程が、0〜120
℃の温度で行われる請求項2記載の方法。 - 【請求項6】 前記テトラデカクロロシクロヘキサシラ
ン・ジアニオン含有化合物を回収する工程が、該化合物
の晶出又は析出をさせる溶媒を添加することによって行
われる請求項2記載の方法。 - 【請求項7】 前記化合物の晶出有機溶媒が、ペンタ
ン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン又はノナンである請
求項6記載の方法。 - 【請求項8】 前記試薬組成物がN、N、N′N′′、
N′′−ペンタエチルジエチレントリアミンから成り、
前記テトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオン
含有化合物が式[ペデタ・SiH2Cl+1]2[Si
6Cl14 − 2](ペデタはN、N、N′、N′′、
N′′−ペンタエチルジエチレントリアミンである)を
有する請求項1記載の方法。 - 【請求項9】 トリクロロシラン:N、N、N′
N′′、N′′−ペンタエチルジエチレントリアミンの
モル比が0:1〜10:1である請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 前記試薬組成物がN、N、N、N′、
N′−ペンテトラエチルエチレンジアミンとテトラフェ
ニルホスホニウム・クロリドの混合物から成り、前記テ
トラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオン含有化
合物が式[Ph4P+1]2[Si6Cl14 −2]を
有する請求項1記載の方法。 - 【請求項11】 トリクロロシランと、N、N、N′
N′′、N′′−テトラエチルエチレンジアミンとテト
ラフェニルホスホニウム・クロリドとのモル比が20:
20:1〜1:1:1である請求項10記載の方法。 - 【請求項12】 テトラデカクロロシクロヘキサシラン
・ジアニオン含有化合物に金属水素化物還元剤を接触さ
せる工程から成るシクロヘキサシランの製造法。 - 【請求項13】 前記テトラデカクロロシクロヘキサシ
ラン・ジアニオン含有化合物が式[X+1]2[Si6
Cl14 −2](式中のXはペデタ・SiH2Cl又は
Ph4Pであり、ペデタはN、N、N′、N′′、
N′′−ペンタエチルジエチレントリアミンである)を
有する請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 前記金属水素化物還元剤が、水素化リ
チウムアルミニウム又は水素化ジイソブチルアルミニウ
ムである請求項12記載の方法。 - 【請求項15】 前記テトラデカクロロシクロヘキサシ
ラン・ジアニオン含有化合物に、式RMgX(式中のR
はアルキル又はアリールであり、Xはクロロ、ブロモ又
はヨードである)を有する試薬を接触させる工程から成
るドデカオルガノシクロヘキサシランの製造法。 - 【請求項16】 前記テトラデカクロロシクロヘキサシ
ラン・ジアニオン含有化合物が式[X+1]2[Si6
Cl14 −2](式中のXはペデタ・SiH2Cl又は
Ph4Pである)を有し、ペデタはN、N、N′、
N′′、N′′−ペンタエチルジエチレントリアミンで
ある請求項15記載の方法。
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