JPS59131519A - 珪素水素化合物の製造方法 - Google Patents

珪素水素化合物の製造方法

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JPS59131519A
JPS59131519A JP58243066A JP24306683A JPS59131519A JP S59131519 A JPS59131519 A JP S59131519A JP 58243066 A JP58243066 A JP 58243066A JP 24306683 A JP24306683 A JP 24306683A JP S59131519 A JPS59131519 A JP S59131519A
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magnesium
hydride
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magnesium hydride
silane
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ポリスラフ・ボグダノビツク
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/04Hydrides of silicon
    • C01B33/043Monosilane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/0896Compounds with a Si-H linkage

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Silicon Compounds (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高純度の珪素を製造するだめに工業的に利用で
きる珪素水素化合物、特にシラン(S山4)の製造方法
に関する。
シランの合成法として/″i2つの常套法、即ち珪化マ
グネシウム(MgzS’)のグロトリチソク分解および
テトラクロルシランと金属水素化物との反応があるが[
GmeJ in’s Handbuch d−Anor
g 、 Chem、 。
Si 、 5uppl 、 Bl 、第59頁(198
2))、後者の方法の利点は望ましくない不純物を含ま
ないシラン、特に高純度シランが得られることである。
水素化リチウムアルミニウムの発見およびこれの金属水
素化物と他の元素の水素化物の合成への応用以来〔フィ
ンホルト(p 1nholj )、ボンド(Bond)
、ビルツバツバ(Wi l 7. ba ch )およ
びシュレジンガー(5chles inger)、J 
、 Amer 、 Chem 、 Soc、 、69 
2962(1947’)参照)、5iCj’4とL i
l’J3H4との反応は実験室的にシランを合成するに
は最良で最も簡単な方法と考えられている〔ノルマン(
No rman )、ウェブスター(Webster)
およびジョリー(J oll y)&Inorg、 S
yn、 、 l l、170 (1968)参照〕Oこ
の方法によって製造されるシランは硼素水素化合物およ
び高位のシランを含まないので、半導体および太陽電池
工業用の珪素の製造に適している(前記グメリンの便覧
、第63頁参照)。しかしながらこの方法は、比較的高
価な水素化リチウムアルミニウムを使用するために大規
模な工業的用途には不適である。最近の20〜25年間
、好適であるが高価9 L i/’−13H4の代替品
として安価で所望によりコンプレックス状の金属水素化
物を得る試みが多くなされている。ザク・・ルキ゛ン(
Zakharkin)ら[Bul 1 、 Acad 
、 Sci 、 (UdSSR)、 D’iv、Che
m。
Sci、、1962.1784参照〕およびアンチピン
(AnLipin )らCJ 、Appl 、 Ch 
e rn 、 (UdS SR) 、42 b416(
1969)参照〕によれば、S lcZ’4 、 I(
S ICZ’3およびアルコキシンシランはN a Q
H;4たはKl’−IH4とTH’Fまだはジグリム中
で低温においても反応して好収率でシランを生成する。
この方法をシランを合成するために工業的に利用するこ
とは伺も知られていない。
本発明に関しては次のことが重要である。即ち既知のシ
ラン製造法はアルカリ金属またはアルカリ土類金属の簡
単な二成分水素化物、例えばNaにMgH2およびCa
H2をそれ自体で使用せずに、AlCl3と反応させて
アルミニウムの水素化物コンプレックスに変換させた後
で使用するか〔英国特許第832,333号明細書;C
,A、 、 16765(1960);ビット(yit
)ら、 CzeCh、−126672(1962/68
);C,A、 、 70.39392(19’69)参
照〕、シラン製造用活性化剤もしくは触媒またはこれら
の両者の存在下で使用するという事実である。この理由
は高い温度と圧力下で元素から製造された二成分金属水
素化物の低い溶解性および/または反応性にあると考え
られる。NaH,CaH2またはMgH2と5ick4
との反応用触媒としては1ハロゲン化亜鉛、水素化亜鉛
、アルキル亜鉛または酸化亜鉛〔英国特許第909,9
50号明細書; C,、A、58(1963)、218
5参照〕″!、たは金属亜鉛もしくは亜鉛合金〔米国特
許第3,050,366号明細書、  C,A、堕(1
963)1280参照〕 が推奨されている。S 1C
14と例えばNaHとをTI(、F中で反応させる場合
に触媒として必要なZnC,J2はZnCJ2: Si
C,/4= l : 2のモル比、即ち実際上化学量論
量で添加される。寸だ、S r Cj’4とNaHから
S+I(4を製造する場合に触媒まだは活性化剤として
アルキル硼素またはアルキルアルミニウム(西独国特許
第1,034,159号明細書ic、A、564167
64;ジエンフナ−(Jenkner) 、 C11e
mC11e Zjg、85.264/72(1961)
参照〕および水素化硼素または水素化アルミニウム〔西
独国特許第1.085.50’5号明細書ic、A、2
1505(1961)i西独国特許第1,096.34
1号明常開i C,A、 26388(1961)参照
〕も推奨されているが、この場合、得られるシフ7VC
望ましくない不純物としてアルキルシラン(活性化剤と
してA49R3を使用する場合)または硼素化合物(硼
素活性化剤を使用する場合)が含まれる危険がある。ソ
連特許第126,672号明細書およびC,A、84.
166812(1976)によれば、この欠点は活性化
剤としてNaA、/H4を使用することによって回避さ
れる。
英国特許第909,950号明細書に開示されている水
素化マグネシウムを使用するシランS IH4の実験的
製造法は特に注目すべきである。しかしながらこの明細
書には、水素化マグネシウムは/・ロゲンシランとの反
応によって高純度のシランを製造するのには適していな
いことが明確に教示されている。
以上から明らかなように、二成分金属水素化物を使用し
てハロゲンシランとの反応によってシランを簡単でコヌ
ト的に有利に工業的規模で製造する方法は従来全く知ら
れていなかった。
ヨーロッパ特許第0.003,564号明細書には、均
一な遷移金属触媒を用いて温和な反応条件下で金属マグ
ネシウムを水素化して、常套の高温水素化法によって製
造される水素化物とは対照的に1高い反応性の水素化マ
グネシウムを得る方法が開示されている。
この方法においては、周期律表■〜■亜族金属のハロゲ
ン化物および有機マグネシウム化合物から成る触媒また
は水素化マグネシウムの存在下および所望による多環芳
香族化合物または第3級アミンおよび所望によるハロゲ
ン化マグネシウムMgX2(X= C13、Br 、 
I )の存在下にマグネシウムと水素を反応させる。
驚くべきことに、この方法によって容易に得られる水素
化マグネシウムが付加的な触媒まだは活性化剤を必要と
することなくテトラクロルシランまだは他のクロルシラ
ンからシランを製造するのに非常に適したものであるこ
とが本発明者によって見出された。
この反応は室温まだは幾分高い温度(50〜70℃)に
おいてさえも溶媒としての環状または線状のエーテルも
しくはTHFや1,2−ジメトキシエタンのようなポリ
エーテル中で進行し、相当するシランが高収率で得られ
る。
前記の水素化マグネシウム合成法と組み合せることによ
ってシランが安価な原料Mg 、 H2および例えば5
iCI!4から次式のように2段階で合成される。
この方法の別の利点は、マグネシウムの水素化とその後
のMgH2とS 1Cf4の反応が反応媒体として例え
ばTHFを用いた単一反応容器中でおこなえることであ
る。
しかしながら、前記ヨーロッパ特許明細書記載の方法に
よって調製されるMgH,、を固体状で単離し、次いで
別の適当な反応溶媒中でクロルシラン、例えばS I 
CZ4と反応させてもよい。
本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが
、これらに限定されるものではない。
実施例1 滴下漏斗、内部温度計、磁気スターラー、およびコール
ドフィンガー(−78℃)を備えた三顆フラスコ(10
(W)から成り、水銀を満したガスビユレットに連結さ
れた装置に、前記ヨーロッパ特許明細書記載の方法によ
りTi 触媒を用いて調製した水素化マグネシウム0.
68gをアルゴン雰囲気中で入れ、無水THF20Tn
lで覆った。THF20rnl中VC5iC141,0
4g (Q7J :6.1 mmoJ )を加えた溶液
を攪拌下にMgH2懸濁液に滴下した。
反応混合物をゆつくシと加温すると約40℃でガスが発
生しはじめ、ガスの体積をガスビユレットを用いて測定
した。反応熱によって反応混合物の温度は一時的に65
℃まで上昇した。反応終了後1ガス発生量(r!:、L
34ml(20℃、1bar)に達した。ガスのMS分
析によシ、S iH4は20.9mO/%で、残りはア
ルゴンであった。装置の全体積を考慮すると、SiH4
の収率は80ヂであった。
実施例2 同一反応容器内でTi触媒を用いてTHF中で調製した
MgH2懸濁液を使用する以外は実施例1に準拠して操
作をおこなった。S i H4を生成するMgH2と5
iCJ4との反応はこの場合、25〜28℃で進行した
。S IH4の収率は76%であった。
実施例3 滴下漏斗、内部温度計、磁気スターラーおよび還流コン
デン?−(メチルアルコール、10°C)を備えた三顆
フラスコ(11)から成り、冷トラップ(−78℃)に
連結された装置VC1前記ヨーロッパ特許明細書記載の
方法によりTi 触媒を用いて調製した水素化マグネシ
ウム18.56gをアルゴン雰囲気中で入れ、無水グリ
ム250mA’  で覆った。グリム100 、nl中
に(CH3) 5iC1107,20g(126rnl
i 0.99m0j?)を加えた溶液を攪拌下、3時間
でMgH2懸濁液に滴下した。この場合、混合物の温度
は25〜27℃に上昇した。(CH3) S iceの
添加終了後1反応混合物をアルゴン気流中で短時間で沸
点まで加熱した。冷トラップ内に凝縮されたトリメチル
シラン(沸点6.7°C)の収率は80%であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1周期律表の■〜■亜族金属のノ・ロゲン化物および有
    機マグネシウム化合物から成る触媒または水素化マグネ
    シウムの存在下および所望による多環芳香族化合物また
    は第3級アミンおよび所望によl、ハロゲン化マグネシ
    ウムMgX2(x == C13、B r 。 I)の存在下にマグネシウムと水素を反応させることに
    よって得られる水素化マグネシウムを7・コゲンシラン
    1%にテトラクロルシランと付加的な触媒および/また
    は活性化剤の不存在下に溶媒中で反応させることを特徴
    とするノ・ロゲンシランから珪素水素化合物、特にシラ
    ン(SiI−I4)を製造する方法。 2、溶媒として鎖状もしくは環状のモノエーテルまたは
    ポリエーテル、好ましくはTHF−1,だはグリコール
    ジメチルエーテルを使用する第1項記載の方法。 3、反応を0〜150℃、好ましくは20〜70℃でお
    こなう第1項または第2項記載の方法。 4、マグネシウムの水素化およびその後の水素化マグネ
    シウムとクロルシラン、好ましくはテトラクロルシラン
    との反応を同一容器内でおこなう第1項から第3項いず
    れかに記載の方法。
JP58243066A 1982-12-22 1983-12-21 珪素水素化合物の製造方法 Granted JPS59131519A (ja)

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DE19823247362 DE3247362A1 (de) 1982-12-22 1982-12-22 Verfahren zur herstellung von silicium-wasserstoff-verbindungen, insbesondere des silans
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