KR930007991B1 - Preparation and Purification Method of Group III-A Organometallic Compound - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
본 발명은 하기 구조식을 가지는 휘발성 유기금속 화합물의 제조 및 정제방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing and purifying a volatile organometallic compound having the following structural formula.
M1Ra M 1 R a
상기식에서, M1은 주기표 Ⅲ-A족의 원소이며 ; R은 각각 수소, 히드로카르빌. 및 그 결합체이고 ; 및 "a"는 M1의 원자가로 결정되는 정수로, 전형적으로 3이다.Wherein M 1 is an element of group III-A of the periodic table; R is hydrogen and hydrocarbyl, respectively. And combinations thereof; And "a" is an integer determined by the valence of M 1 , typically 3.
주기표 Ⅲ-A족 원소의 유기금속 화합물, 및 특히 이들 원소의 저급알킬 화합물이 화학 증기 침착에 의한 기질상에 구성원소의 화합물을 침착시키는데 광범위하게 사용된다. 예를들면, 비화갈륨(gallium arsenide) 반도체층은 트리메틸갈륨과 같은 갈륨원의 증기를 아르신가스와 같은 비소원을 적당한 기질존재하에 상승온도에서 결합시킴으로서 기질상에 침착된다. 다른 Ⅲ-V족화합물, 예를들면 트리메틸인듐 및 포스핀으로부터 인화 인듐을 형성하기 위해 유사한 공정이 사용된다. Ⅲ-A족 화합물들은 바람직하게는 버블러 (기포발생기)로부터, 액체로 공급되는데, 여기서 상기 화합물은 이송을 위해 케리어 개스 스트림에서 증발되어 침착실로 들어간다. 그러므로, 이러한 이동방식은 Ⅲ-A족 화합물의 유기금속 원이 휘발성이고 약 0℃ 내지 150℃ 사이의 온도에서 액체상태로 존재하는 것이 바람직하다.Organometallic compounds of group III-A elements of the periodic table, and in particular lower alkyl compounds of these elements, are widely used for the deposition of compounds of the member elements on substrates by chemical vapor deposition. For example, a gallium arsenide semiconductor layer is deposited on a substrate by combining a vapor of a gallium source such as trimethylgallium with an arsenic source such as arsine at elevated temperatures in the presence of a suitable substrate. Similar processes are used to form indium phosphide from other Group III-V compounds such as trimethylindium and phosphine. Group III-A compounds are preferably supplied as a liquid, from a bubbler (bubble generator), where the compounds are evaporated in a carrier gas stream for transport into the deposition chamber. Therefore, this mode of transport preferably is such that the organometallic source of the III-A compound is volatile and is present in the liquid state at temperatures between about 0 ° C and 150 ° C.
화학 증기 침착, 특히 Ⅲ-V화합물의 형성을 위한 Ⅲ-A족 화합물들은 전자 및 다른 수요 응용품에 필요한 등급을 갖는 피복물을 제조할 수 있도록 고도의 순도를 가질 것을 필요로 한다. 화합물들이 버블러로부터 액체상태로 이송시, 비휘발성 불순물은 특히 중요하지가 않은데 이는 상기 불순물이 버블러 장치에서 증발하지 않기 때문에 그 결과 기질로 운송되지 않기 때문이다. 그러나 휘발성 불순물은 침착실로 들어가게 되므로, 화학 중기 침착원 화합물중에 최소한도로 존재해야 한다. 심지어 몇 ppm의 불순물이 침착된 필름의 성질에 커다란 영향을 미칠 수가 있다. 참조, Jones, et al.,의 "Analysis of High Purity Metalorganics by ICP Emission Spectrometry,"Journal of Crystal Growth. Vol.77, pp.47-54(1986), especially.page 47, column 1(이 논문은 적격한 종래 기술로 인정되지 않음.)Group III-A compounds for chemical vapor deposition, in particular the formation of III-V compounds, need to have a high degree of purity so that they can produce coatings with grades required for electronic and other demanding applications. When the compounds are transferred from the bubbler to the liquid state, non-volatile impurities are not particularly important because they do not evaporate in the bubbler device and as a result are not transported to the substrate. However, volatile impurities enter the deposition chamber and therefore must be minimally present in the chemical intermediate deposition source compound. Even a few ppm of impurities can greatly affect the properties of the deposited film. See, Jones, et al., "Analysis of High Purity Metalorganics by ICP Emission Spectrometry," Journal of Crystal Growth. Vol. 77, pp. 47-54 (1986), especially. Page 47, column 1 (this article is not a qualifying prior art)
더욱 악화시키는 한가지 요인은 많은 간섭 용매 및 유기금속 화합물이 휘발성이기 때문에 물리적 수단으로 휘발성 Ⅲ-A족 원들을 분리하기가 어렵다는 것이다. 예를들면, 상기에서 인용한 논문에서 Jones. et al.은 증류에 의해 Ⅲ-A족 알킬 화합물로부터 휘발성 미소불순물을 제거하는 것이 어렵다는 것을 기술하였다.One further deteriorating factor is the difficulty of separating volatile III-A members by physical means because many interfering solvents and organometallic compounds are volatile. For example, in the paper cited above, Jones. et al. described the difficulty of removing volatile micro impurities from group III-A alkyl compounds by distillation.
Ⅲ-A족 알킬 화합물의 유기 오염에 대한 구체적인 실례로는 에테르 용매중에서 제조된 트리알킬인듐 화합물에 착화 에테르(complexed ether)가 존재한다는 것이다. 에테르는 단단히 착화되어 있어서 분리할 수 없다. 착화 에테르를 분리하기 위한 종래의 시도는 고온에서, 반복 증류하는 것인데, 이것은 대부분의 양호한 생성물을 낭비할 뿐만 아니라 모든 착화 에테르를 제거하지 못한다.A specific example of organic contamination of group III-A alkyl compounds is the presence of complexed ethers in trialkylindium compounds prepared in ether solvents. Ethers are tightly complexed and cannot be separated. Conventional attempts to separate complex ethers have been repeated distillation at high temperatures, which not only wastes most good products but also does not remove all complex ethers.
상기에서 인용한 Jones 논문은 Ⅲ-A족 유기금속 화합물은 1,2-비스(디페닐포스피노)에탄올을 지닌 양호한 유기금속 화합물의 비휘발성 부가물을 형성시킴으로서 유기금속 및 유기 불순물로부터 제거될 수 있다고 하였다. 에테르, 다른 유기불순물, 및 주석, 실리콘, 아연등의 유기금속 화합물을 포함하는 부가물을 형성하지 않는 물질들은 증발에 의해 제거될 수 있는데, 이는 이들 물질들이 휘발성이나, 그 부가물은 그렇지가 않기 때문이다(즉, 휘발성임.). 부가물은 분해되어 양호한 휘발성 유기금속 화합물을 방출한다. 양호한 화합물은 증류에 의해 비휘발성 1,2-비스(디페닐포스피노)에탄으로부터 제거되어 회수된다. Jones, et al.공정이 지닌 하나의 커다란 문제는 가열에 의해 부가물을 분해시켜야 하다는 것이다.The Jones paper cited above indicates that Group III-A organometallic compounds can be removed from organometallic and organic impurities by forming non-volatile adducts of good organometallic compounds with 1,2-bis (diphenylphosphino) ethanol. It was said. Substances that do not form ethers, other organic impurities, and adducts containing organometallic compounds such as tin, silicon, zinc, etc. can be removed by evaporation, although these substances are volatile, but the adducts are not. (I.e. volatile). The adduct decomposes to release good volatile organometallic compounds. Preferred compounds are removed and recovered from the nonvolatile 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane by distillation. One big problem with the Jones, et al. Process is the need to decompose the adduct by heating.
만약 부가물 분해온도가 높으면, 양호한 화합물의 분해 온도에 접근하거나 또는 초과할 수 있다.If the adduct decomposition temperature is high, it may approach or exceed the decomposition temperature of a good compound.
두번째 문제는 Jones et al.공정의 부가제가 Ⅲ-A족 원소 이외의 다른 원소의 휘발성 유기금속 화합물을 지닌 부가물을 생성한다는 것이다.The second problem is that the additives of the Jones et al. Process produce adducts with volatile organometallic compounds of elements other than group III-A elements.
이들 간섭 화합물은 이것의 부가물이 양호한 유기금속 화합물의 부가물보다 실질적으로 높은 온도에서 분해되지 않는한 부가물이 분해될 때 방출한다. 그래서, Jones et al.공정은 모든 비양호한 불순물을 분리할 수 없다.These interfering compounds emit when the adduct decomposes, unless the adduct thereof decomposes at a substantially higher temperature than the adduct of a good organometallic compound. Thus, the Jones et al. Process cannot isolate all unfavorable impurities.
시판되고 있는 여러가지의 상업용 Ⅲ-A족 알킬류는 약 1ppm 이하의 불순물을 함유한다 ; 이러한 화합 물은 종종 "six nine" 또는 "six N"순도를 가진다고 하며, 이들은 적어도 99.9999% 순도를 나타낸다. 또 다른 말로, 이들 화합물은 1ppm(parts per million)의 불순물을 함유한다고 한다. 그러나, 순도에 대한 통상적인 상업 표준은 물질중에 존재하는 비휘발성 성분의 함량이다. 비휘발성 불순물은 휘발성 불순물보다 관심이 없고, 휘발성 불순물은 일반적으로 측정되지 않으며, 이들 화합물의 순도에 대해 요구되는 정도가 필름의 화학 증기 침착을 위해 효용성에 직접적으로 관련이 없기 때문이다.Many commercial Group III-A alkyls on the market contain up to about 1 ppm of impurities; Such compounds are often said to have "six nine" or "six N" purity, and they exhibit at least 99.9999% purity. In other words, these compounds contain 1 ppm (parts per million) of impurities. However, a common commercial standard for purity is the content of nonvolatile components present in the material. Nonvolatile impurities are of less interest than volatile impurities, and volatile impurities are generally not measured, since the degree required for the purity of these compounds is not directly related to their utility for chemical vapor deposition of films.
휘발성 불순물(용매 이외의 다른)은 분석하는 동안 샘플중의 휘발성 불순물을 보유할 수 있도록 특별한 주의를 기울이면서 유도 커플링 플라스마 원자 방출 스펙트럼 분석을 이용하여 측정할 수 있다(참조, US Patent Number 4, 688, 935, issued Agust 25, 1987 by Barnes et al. 본문에서 참고문헌으로 인용하였음.). 휘발성 불순물(용매포함)도 또한 분석하는 동안 샘플중에 불순물이 잔존한다는 조건하에 질량 스펙트럼으로 검출할 수 있다. 이러한 분석결과 상업용 물질들은 최적의 순도를 갖지 못하였다. 비휘발성 성분에 대해 "six nine"의 순도를 가지는 물질들은 실리콘 알킬 및 (갈륨 화합물)아연 알킬과 같은 휘발성 성분에 대해 "five nine" 또는 그 이하의 순도를 가지는 것으로 생각된다.Volatile impurities (other than solvents) can be measured using inductively coupled plasma atomic emission spectral analysis with particular care to retain volatile impurities in the sample during analysis (see, US Patent Number 4, 688, 935, issued Agust 25, 1987 by Barnes et al., Cited in the text.). Volatile impurities (including solvents) can also be detected by mass spectrum under conditions that impurities remain in the sample during analysis. This analysis showed that commercial materials did not have optimal purity. Materials having a purity of "six nine" for nonvolatile components are considered to have a purity of "five nine" or less for volatile components such as silicon alkyl and (gallium compound) zinc alkyl.
[정의][Justice]
본 명세서중 Ml으로서 표기된 주기표 Ⅲ-A족 원소들로는 붕소, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 및 탈륨이며, 이중 Ⅲ-V화합물 제조에 알루미늄, 갈륨, 및 인듐이 통상적으로 바람직하다The periodic table group III-A elements denoted as M 1 in the present specification are boron, aluminum, gallium, indium, and thallium, and aluminum, gallium, and indium are generally preferred for preparing a III-V compound.
M2로 표기된 주기표 I-A족 및 Ⅱ-A족의 원소로는 수소, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루티듐, 세슘, 프란슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 및 라듐이 있다. 물론 리튬, 나트륨, 칼륨 및 마그네슘이 바람직하며, 리튬이 가장 바람직하다. 암모늄도 또한 M2정의내에 극한다.Elements of group IA and II-A of the periodic table denoted by M 2 include hydrogen, lithium, sodium, potassium, rutidium, cesium, francium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, and radium. Of course lithium, sodium, potassium and magnesium are preferred, with lithium being most preferred. Ammonium is also extreme within the M 2 definition.
주기표 Ⅱ-B족의 원소로는 아연, 카드뮴 및 수은이 있다. 이들은 본문에서 M3표기되었다.Elements of group II-B of the periodic table include zinc, cadmium and mercury. These are denoted M 3 in the text.
주기표 I-A족의 원소들을 때때로 M4라고도 하는데, 이는 이들원소를 주기표 Ⅱ-A족의 원소와 구별하기 위함이다.The elements of group IA of the Periodic Table are sometimes called M 4 to distinguish them from the elements of Group II-A of the Periodic Table.
"히드로카르빌"은 광범위하게는 어떤 유기 라디칼로서 정의되는데 이것은 Ⅲ-A금속을 지닌 유기금속 화합물을 생성한다. 바람직한 히드로카르빌종으로는 알킬기, 구체적으로는 저급알킬기가 있다(1 내지 4개의 탄소원자를 가지는 알킬기로서 정의됨). 구체적으로 메틸, 에틸, 프로필, 및 부틸 성분들의 모든 이성체가 히드로카르빌종으로 생각된다. 히드로카르빌 성분의 다른 실례로는 약 5 내지 약 12개의 탄소원자를 가지는 포화 또는 불포화 시클로알킬로서, 가장바람직하게는 시클로 펜타디에닐 ; 아릴, 바람직하게는 페닐 또는 하나이상의 저급 알킬성분으로 치환된 페닐 ; 및 질소, 산소, 또는 다른 헤테로 원자로 치환된 상기중의 어느 성분등이 있다. 상기에서 정의된 "R"은 히드로카르빌 및 수소로부터 선택된다."Hydrocarbyl" is broadly defined as any organic radical, which produces organometallic compounds with III-A metals. Preferred hydrocarbyl species are alkyl groups, specifically lower alkyl groups (defined as alkyl groups having from 1 to 4 carbon atoms). Specifically all isomers of the methyl, ethyl, propyl, and butyl components are considered hydrocarbyl species. Other examples of hydrocarbyl components include saturated or unsaturated cycloalkyl having from about 5 to about 12 carbon atoms, most preferably cyclo pendienyl; Aryl, preferably phenyl or phenyl substituted with one or more lower alkyl constituents; And any of the above components substituted with nitrogen, oxygen, or another hetero atom. "R" as defined above is selected from hydrocarbyl and hydrogen.
"a"는 Ml의 원자가로 측정된 정수로서. 전형적으로 3이다. "b"는 M2원자가로 측정된 정수로, 전형적으로 주기표 I-A족으로부터 선택되며 M2는 1이고, Ⅱ-A족으로부터 선택되면 M2는 2이다."a" is an integer measured by the valence of M l . Typically 3. "b" is an integer measured by M 2 valence, typically selected from group IA of the periodic table and M 2 is 1, and M 2 is 2 when selected from group II-A.
상기에서 사용된 "x"는 적당한 음이온으로서 할로겐, 카르복실레이트(예, 아세테이트), 및 질산염등을 포함하며(그러나, 이것으로 제한하지는 않는다), 바람직하게는 할로겐이며, 가장 바람직하게는 클로라이드(염화물)인데, 이는 상업적으로 이용가능한 순도를 지니고 있고, 비교적 저렴한 Ⅲ-A화합물의 클로라이드이기 때문이다."X" as used above includes (but is not limited to) halogens, carboxylates (e.g. acetates), nitrates, etc. as suitable anions, preferably halogens, most preferably chloride ( Chloride) because it is a chloride of a relatively inexpensive III-A compound with commercially available purity.
상기에서 정의된 "증류"란 성분 혼합물을 하나 이상의 성분으로 선택적으로 증발(승화 포함)시킨뒤 증기를 다른곳으로 운송시킴으로서 분리가 행해지는 모든 공정을 포함한다. 그러므로, 증류는 증기를 회수하지 않고 응축시키는 공정을 포함한다."Distillation" as defined above includes all processes in which the separation is carried out by selectively evaporating (including sublimation) the ingredient mixture into one or more ingredients and then transporting the vapor elsewhere. Therefore, distillation includes a process of condensation without recovering steam.
상기에서 사용된 "미소 불순물"이란 양호한 화합물에 약 20ppm 이하의 농도로 존재하는 감지할 수 있는 불순물을 말한다. "실질적으로 없는"이란 특정의 불순물을 1ppm 이하로 함유한다는 것을 의미한다. "Parts per million"이란 약어로 ppm이며, 불순화합물 100만 중량부당 불순도 중량부를 나타낸다.As used above, "micro impurities" refers to detectable impurities present in a good compound at a concentration of about 20 ppm or less. "Substantially free" means that it contains less than 1 ppm of certain impurities. The abbreviation "Parts per million" is ppm and represents impurity parts by weight per million parts by weight of impurity compounds.
만약 화학반응없이 중류와 같은 물리적 분리에 의해 다른 성분이 실질적으로 없는 한성분이 제조될 수 있다면 2화합물의 혼합물은 "분리할 수 있는" 상태라고 할 수 있다. 만약 상술한 시험에 따라서 분리를 행할 수 없으면 화합물들은 "분리할 수 없는"상태라고 할 수 있다.If one component can be made substantially free of other components by physical separation such as midstream without chemical reactions, the mixture of two compounds can be said to be in a "separable" state. If the separation cannot be done according to the test described above, the compounds can be said to be in an "inseparable" state.
"용매"는 광범위하게는 현탁액 또는 슬러리의 액체 매체뿐만 아니라 진용액(true solution)성분을 포함한다. "착용매"란 목적화합물로부터 분리할 수 없는 용매를 말하는데, 이는 용매가 증류에 의한 분해에 저항하는 착체를 생성하기 때문이다."Solvent" broadly includes the true solution component as well as the liquid medium of the suspension or slurry. A "solvent" refers to a solvent that cannot be separated from the target compound, because the solvent produces a complex that resists decomposition by distillation.
모든 다른 용매들은 "비착화성"용매이다. 본문에서 가장 중요한 착용매는 에테르이다. 본 목적을 위한 비착화성 용매의 구체적인 실례로는 산소, 질소 또는 황과 같은 전자 공여원자를 함유하지 않는 용매이다. 수용할 수 있는 비착화성 용매로는 펜탄 또는 헥산과 같은 지방족 탄화수소류, 클로로포름 또는 4염화탄소와 같은 염소화 지방족 용매, 벤젠 및 나프탈렌과 같은 방향족 용매, 톨루엔, 크실렌과 같은 지방족-치환 방향족 용매, 클로로벤젠등과 같은 헤테로치환 방향족 용매가 있다.All other solvents are "noncomplexible" solvents. The most important wear medium in the text is ether. Specific examples of non-complexing solvents for this purpose are solvents which do not contain electron donors such as oxygen, nitrogen or sulfur. Acceptable noncombustible solvents include aliphatic hydrocarbons such as pentane or hexane, chlorinated aliphatic solvents such as chloroform or carbon tetrachloride, aromatic solvents such as benzene and naphthalene, aliphatic-substituted aromatic solvents such as toluene and xylene, chloro Heterosubstituted aromatic solvents such as benzene and the like.
상기에서 정의한 "에테르"란 작업 실시예중의 디에틸 에테르를 가리킨다. 그밖의 "에테르"로는 착용매인 다른 에테르(테트라히드로푸란과 같은 사이클(고리)에테르류 포함)가 있다."Ether" as defined above refers to diethyl ether in the working examples. Other "ethers" include other ethers, including cyclic ethers such as tetrahydrofuran.
"휘발성"화합물이란 30milltorr 또는 그 이상의 실온증기압을 지니는 화합물을 말한다. "비휘발성" 물질이란 30milltorr 이하의 실온 증기압을 가지는 물질을 말한다."Volatile" compound refers to a compound having a room temperature vapor pressure of 30 milltorr or more. "Non-volatile" material refers to a material having a room temperature vapor pressure of 30 milltorr or less.
"제조"란 생성, 분리 및 화합물의 부가물을 분해시켜 이전에 제조된 화합물의 원제조 또는 정제를 의미한 본 발명의 목적은 총 휘발성 유기금속 불순물이 바람직하게는 1ppm 이하인 Ⅲ-A족 유기금속 화합물을 제조하는 것이다.The purpose of the present invention, which refers to the preparation or purification of a compound previously prepared by the production, separation and decomposition of adducts of the compound, is an object of the Group III-A organometals with a total volatile organometallic impurity of preferably 1 ppm or less To prepare a compound.
본 발명의 첫번째 관점은 하기식을 가지는 화합물의 제조방법을 제공하는 것이다 :It is a first aspect of the present invention to provide a method for preparing a compound having the following formula:
M1Ra M 1 R a
상기 공정의 첫번째 단계로서, 비휘발성 중간체 화합물(부가물)을 제조하며 이 화합물은 하기 구조식을 가진다.As a first step of the process, a nonvolatile intermediate compound (adduct) is prepared, which compound has the following structural formula.
[M1R(a+1)]b -[M2]+b [M 1 R (a + 1 )] b - [M 2] + b
부가물은 제거시키고자 하는 휘발성 불순물의 존재하에 형성되는데, 일단 부가물이 형성되면 상기 불순물을 목적 화합물로부터 분리할 수 없다. 착화 에테르를 포함하는 부가물이 존재하는 휘발성 불순물은 휘발성 불순물을 증발시켜 이들의 증기를 중간체 화합물과 분리시킴으로서 제거할 수 있다. 다음에, 부가물을 분해시켜 목적화합물을 형성하였다. 바람직하게는 분해는 다음 반응에 따라서 실시된다 :The adduct is formed in the presence of volatile impurities to be removed, which once formed cannot be separated from the target compound. Volatile impurities in which adducts comprising complexing ethers are present can be removed by evaporating the volatile impurities to separate their vapors from the intermediate compounds. The adduct was then decomposed to form the target compound. Preferably the decomposition is carried out according to the following reaction:
C[M1R(a+1)]b -[M2]+b+dM1Xa→eM1Ra+fM2Xb C [M 1 R (a + 1)] b - [M 2] + b + dM 1 X a → eM 1 R a + fM 2 X b
상기식에서, X는 적당한 음이온으로, 바람직하게는 할로겐이며, 및 c,d,e 및 f는 방정식을 맞추는 정수이다. 마지막으로, 잔여 유기금속(구체적으로 실리콘 알킬)불순물로부터 목적화합물을 분리하기 위해 후증류(postdistillation)단계가 사용된다. 놀랍게도, 본 발명자들은 Jones et al이 말한 휘발성 유기금속 목적화합물로부터 휘발성 유기금속 물질의 미소불순물을 제거하는데 증류가 사용될 수 없다는 가르침과는 반대로 증류에 의해 잔여 실리콘 알킬 및 다른 불순물을 제거할 수 있다는 것을 발견하였다.Wherein X is a suitable anion, preferably halogen, and c, d, e and f are integers that fit the equation. Finally, a postdistillation step is used to separate the desired compound from residual organometallic (specifically silicon alkyl) impurities. Surprisingly, the inventors have found that residual silicon alkyl and other impurities can be removed by distillation as opposed to the teaching that distillation cannot be used to remove micro impurities in volatile organometallic compounds from the volatile organometallic target compound described by Jones et al. Found.
본 공정에서 분해공정의 첫번째 장점은 분해제가 목적 화합물중의 금속화합물이기 때문에 목적화합물의 수율이 증가한다는 것이고, 본 반응을 도입함으로서 얻어지는 두번째 장점은 분해 생성물이 휘발성 목적화합물이고, 1-A족 또는 Ⅲ-A족 금속의 비휘발성 화합물이라는 것이다. 휘발성 생성물은 분해반응의 2생성물의 서로다른 휘발도를 이용하는 증류공정으로 쉽게 분리할 수 있다.The first advantage of the decomposition process in this process is that the yield of the target compound is increased because the decomposition agent is a metal compound in the target compound, and the second advantage obtained by introducing this reaction is that the decomposition product is a volatile target compound, group 1-A or It is a nonvolatile compound of group III-A metal. Volatile products can easily be separated by distillation using different volatilities of the two products of the decomposition reaction.
본 공정의 세번째 장점은 본 공정이 부가물을 분해시켜 목적화합물을 방출시키기 위해 열에 전적으로 의존하지 않는다는 것이다. 종래의 부가물 공정과는 달리, 여기서의 부가물은 대부분의 경우에 있어서, 실온 또는 심지어 그보다 낮은 온도에서도 분해될 수 있다.The third advantage of this process is that it does not depend entirely on heat to decompose the adducts and release the desired compounds. Unlike conventional adduct processes, the adducts herein can in most cases decompose at room temperature or even lower temperatures.
네번째 장점은, 분해제로서 사용되는 M1의 화합물이 오염물질로서 잔존할 수 있는 다른 금속의 도입을 피할 수 있다.A fourth advantage is the avoidance of the introduction of other metals in which the compound of M 1 used as the disintegrant may remain as a contaminant.
상기 공정에서, 중간체 화합물은 다양한 방법으로 생성할 수 있다. 몇가지의 합성 실시예가 본 명세서의 후반부에서 제공된다.In this process, intermediate compounds can be produced in a variety of ways. Several synthetic examples are provided later in this specification.
본 발명의 두번째 관점은 휘발성의 유기금속 Ⅲ-A족 화합물로부터 휘발성의 유기금속 Ⅱ-B족 이소불순물을 분리하는 방법을 제공하는 것이다. 본 공정의 첫번째 효용성은 상기 제 1공정의 초기단계에 있다. 분리 공정의 제 1단계는 미소불순물로서 하나이상의 휘발성 Ⅱ-B족 화합물을 함유하는 휘발성의 Ⅲ-A족화합물을 제공함으로서 실시된다. Ⅲ-A족 화합물 및 미소불순물은 각각 하기의 구조식을 가진다 :A second aspect of the present invention is to provide a method for separating volatile organometallic II-B iso impurities from volatile organometallic III-A compounds. The first utility of this process is at the initial stage of the first process. The first step of the separation process is carried out by providing a volatile Group III-A compound containing at least one volatile Group II-B compound as micro impurities. Group III-A compounds and micro-impurities each have the following structural formula:
M1Ra,M 1 R a ,
및And
M3R2,M 3 R 2 ,
이 혼합물은 Ml화합물에 대해 화학당량 함량이하의 부가제와 반응한다. M1화합물의 부가물의 생성은 M3화합물의 부가물의 생성보다 다소 유리하다. 그래서, 결과는 하기식을 갖는 부가물이 선택적으로 생성된다.This mixture is reacted with an additive below the chemical equivalent content relative to the M 1 compound. The production of adducts of M 1 compounds is somewhat more advantageous than the production of adducts of M 3 compounds. Thus, the result is that an adduct with the formula
[M1R(a+1)]b -[M2]+b [M 1 R (a + 1 )] b - [M 2] + b
소량의 M1R2및 거의 모든 미소불순물 M3Ra는 비반응 잔여물로 남아있는다. 이들 출발물질이 휘발성이고, 그 부가물이 비휘발성이기 때문에, 출발물질은 증류 공정에 의해 부가물로부터 제거될 수 있다. 이어서, 부가물은 분해되고, 목적화합물 M1Ra는 증류에 의해 비휘발성 분해 생성물로부터 제거된다.A small amount of M 1 R 2 and almost all micro impurities of M 3 R a remain unreacted residues. Since these starting materials are volatile and the adducts are nonvolatile, the starting materials can be removed from the adducts by a distillation process. The adduct is then decomposed and the target compound M 1 R a is removed from the nonvolatile decomposition product by distillation.
첫번째 단계는 하기식을 가지는 비휘발성 중간체 화합물의 생성에 있다 ;The first step is to produce a nonvolatile intermediate compound having the formula:
[M1R(a+1)]b -[M2]+b [M 1 R (a + 1 )] b - [M 2] + b
이 부가물은 다양한 방법으로 생성할 수 있다.This adduct can be produced in a variety of ways.
첫번째 구체적 실시예에서, 출발물질은 목적 화합물의 비순수한 버젼이다. 이 경우에, 부가물의 생성 및 최종 분해는 정제공정이다.In a first specific example, the starting material is a non-pure version of the target compound. In this case, the production and final decomposition of the adduct is a purification process.
중간체 화합물은 다음 반응식에 따라서 후자의 화합물을 유기금속 화합물인 M2와 반응시켜 비순수한 목적 화합물로부터 생성된다.The intermediate compound is produced from the non-pure target compound by reacting the latter compound with M 2 , an organometallic compound, according to the following scheme.
bM1Ra+M2RbfM2Xb→[M1R(a+1)]b -[M2]+b bM 1 R a + M 2 R b fM 2 X b → [M 1 R (a + 1)] b - [M 2] + b
이 반응에서, 바람직한 부가화합물인 M2Rb는 알킬 리튬이고, 바람직하게는 메틸리튬이며, 이것은 Ⅱ-B족 및 Ⅲ-A의 휘발성 유기금속화합물과의 반응에 따라서 착체를 형성한다. 비휘발성 부가물을 제조하기위해 다른 요소의 휘발성 화합물과 반응하지 않는다. 그래서 부가물이 분해되어, 휘발성 목적 화합물이 증류에 의해 분리될때 다른 성분들의 휘발성 화합물들은 증류에 의해 쉽게 부가물로부터 제거될 수 있는 반면에, 다른 성분들의 비휘발성 화합물은 그대로 잔존하게 된다.In this reaction, M 2 R b , which is a preferred addition compound, is alkyl lithium, preferably methyllithium, which forms a complex upon reaction with the volatile organometallic compounds of Groups II-B and III-A. It does not react with volatile compounds of other elements to produce nonvolatile adducts. Thus, when the adduct decomposes and the volatile target compound is separated by distillation, the volatile compounds of the other components can be easily removed from the adduct by distillation, while the nonvolatile compounds of the other components remain intact.
이들 부가제의 또다른 장점은 반응물이 에테르와 착화된다는 것이고, 에테르는 중간체 화합물중에서 보다 느슨하게 착화되므로, 부가물을 천천히 가열시켜 제거할 수 있다. 비록 에테르가 착화된다 하더라도 본 명세서의 목적을 위해 에테르는 증류에 의해 중간체 화합물로부터 제거될 수 있는 정도까지는 분리할 수 있는 비순도를 가진 것으로 생각된다.Another advantage of these additives is that the reactants are complexed with ether, and since the ether complexes more loosely in the intermediate compound, the adduct can be removed by slow heating. Although ethers are complexed, for the purposes of this specification ethers are considered to have an impurity that can be separated to the extent that they can be removed from the intermediate compound by distillation.
목적 화합물과 동일한 비순도의 출발물질로부터 중간체화합물을 생성하는 두번째 방법은 다음 반응에 따라서 출발물질을 금속 M4와 반응시키는 것이다 :The second method of producing an intermediate compound from the same impure starting material as the target compound is to react the starting material with the metal M 4 according to the following reaction:
CM4+dM1Ra→c[M1R(a+1)]b -(M4)+b+eM1 CM 4 + dM 1 R a → c [M 1 R (a + 1)] b - (M 4) + b + eM 1
상기식에서, c,d, 및 e는 방정식을 맞추는데 필요한 값을 갖는 정수이고, M4는 I-A족에서 선택되며, Ⅱ-A족 금속은 제외된다.Wherein c, d, and e are integers with the values necessary to fit the equation, M 4 is selected from group IA, and group II-A metals are excluded.
이 방법은 통상적으로 중간체 화합물을 생성하기위하여 상술한 첫번째 반응보다 바람직하지 못하다. 비휘발성 생성물의 하나는 유리금속의 목적 화합물로서, 몇몇 목적 화합물은 상기 공정의 목적에 재구성되지 않는다. 이 문제는 알킬 금속 또는 다른 화합물을 개질하기위해 유기금속을 재순환시킴으로서 완화될 수 있다. 만약 이 공정이 도입된다면, M4는 바람직하게는 리튬 또는 나트륨이다.This method is usually less desirable than the first reaction described above for producing intermediate compounds. One of the nonvolatile products is the target compound of the free metal, and some target compounds are not reconstituted for the purpose of the process. This problem can be alleviated by recycling organometals to modify alkyl metals or other compounds. If this process is introduced, M 4 is preferably lithium or sodium.
중간체 화합물을 생성하기 위한 3번째 방법은 다음 반응을 실행함으로서 얻어진다 :A third method for producing intermediate compounds is obtained by carrying out the following reaction:
이 공정에서, 바람직한 금속 알킬은 알킬리튬이고, 가장 바람직하게는 메틸리튬이다. 바람직한 M1Xa, 반응물은 목적 화합물의 금속 염화물이다. 이 반응의 장점은 일반적으로 비발화성 (nonpyrophoric) 반응물 M1Xa는 일반적으로 처음에 발화성 화합물 M1Xa를 생성함이 없이 비발화성 반응물로부터 생성된다는 것이다.In this process, the preferred metal alkyl is alkyllithium, most preferably methyllithium. Preferred M 1 X a , the reactant are metal chlorides of the desired compound. The advantage of this reaction is that nonpyrophoric reactants M 1 X a are generally produced from non-flammable reactants without first producing a flammable compound M 1 X a .
중간체 화합물을 생성한후, 다음 단계는 증류에 의해 모든 휘발성 불순물로부터 상기 중간체 화합물을 분리해내는 것이다. 이 단계는 비휘발성 부가물을 생성하지 않는 휘발성 출발물질을 제거할 것이다.After producing the intermediate compound, the next step is to separate the intermediate compound from all volatile impurities by distillation. This step will remove volatile starting materials that do not produce nonvolatile adducts.
또한, 이들의 증발 및 제거에 특별한 방해가 없기 때문에 비착화성 용매들을 제거할 수 있다. 또한 착화성 용매, 구체적으로 에테르가 이 단계에서 제거되는데, 이는 부가물을 지닌 에테르 착체가 유기금속 목적화합물을 지닌 에테르의 착체로서 분리하는 것이 어렵지가 않기 때문이다. 이것은 목적 화합물이 인듐화합물이고, 이 화합물은 전형적으로 에테르 용매중에서만 생성되고, 에테르로부터 분리할 수 없기 때문이다. 에테르는 부가물이 생성되기 전에 연합된 [M1R(a+1)]-이온보다는 [M2]+b이온을 지닌 부가물에 느슨하게 착화되는 것으로 생각된다.In addition, non-combustible solvents can be removed because there is no particular interference with their evaporation and removal. Also complexing solvents, in particular ethers, are removed at this stage since it is not difficult to separate the ether complexes with adducts as complexes of ethers with organometallic compounds. This is because the target compound is an indium compound, which is typically produced only in an ether solvent and cannot be separated from the ether. Ether is an [M 1 R (a + 1 )] United before the additional water is produced - is considered that rather than adding ion having a [M 2] + b complexed ions loosely in the water.
휘발성 불순물 및 출발물질의 분리는 반응생성물을 가열함으로서, 부가물이 수용되어있는 챔버에서 부분 진공 또는 완전진공을 가함으로서 또는 이들 방법을 조합하여 행해질 수 있다.Separation of volatile impurities and starting materials can be done by heating the reaction product, by applying partial vacuum or full vacuum in the chamber in which the adduct is contained, or a combination of these methods.
분리가능한 휘발성 불순물을 제거한후, 부가물을 분해시켜 휘발성인 목적 화합물을 방출하며. 나머지 부가물은 비휘발성이다.After removal of separable volatile impurities, the adduct is decomposed to release the desired compound which is volatile. The remaining adduct is nonvolatile.
덜바람직하지만 중간체 화합물의 분해 목적으로 때때로 이용할 수 있는 방법은 본 명세서의 종래기술난에서 기술한 바 있는 다른 부가방법에 행해져온 방법인 중간체화합물을 가열하는 것이다. 이 방법이 행해지면, 다른 부가 공정의 단점들이 또한 예견될 수 있다.A less preferred but sometimes available method for the decomposition of intermediate compounds is to heat the intermediate compound, a method that has been performed in other additional methods described in the prior art section of this specification. If this method is done, the disadvantages of other additional processes can also be foreseen.
바람직한 부가물의 분해방법은 부가물을 시약과 반응시키는 것이다. 바람직한 시약 M1Xa가 목적 화합물의 금속 화합물이라면 수율을 증가시킬 수 있다. 중간체 화합물을 분해시키기 위한 바람직한 반응기구는 다음과 같다 :A preferred method of digesting the adduct is to react the adduct with the reagent. If the preferred reagent M 1 X a is a metal compound of the desired compound, the yield can be increased. Preferred reactors for decomposing intermediate compounds are as follows:
c[M1R(a+1)]b -[M2]+b+dM1Xa→eM1Ra+fM2Xb c [M 1 R (a + 1)] b - [M 2] + b + dM 1 X a → eM 1 R a + fM 2 X b
식중, c,d,e 및 f는 반응식을 맞추기에 필요한 정수이다.Where c, d, e and f are integers necessary for fitting the reaction equation.
만약 부가물이 M1Xa를 첨가함으로서 생성된다면, 동일시약을 추가량만큼 첨가하여 부가물을 분해시킬수 있다. 그래서, 이러한 생성 및 분해기구가 도입된다면, 처음에 과잉량의 부가물 생성 시약을 첨가하는 것이 중요하지 않은데, 이는 목적 화합물의 너무 이른 재생을 피할 수 있기 때문이다. 그러나, 이러한 주의가 중요하지 않으면 부가물이 생성될때 소량의 목적 화합물이 생성되면, 휘발성 불순물이 제거되는 단계동안에 제거될 것이다.If the adduct is produced by adding M 1 X a , an additional amount of the same reagent can be added to decompose the adduct. Thus, if such a production and decomposition apparatus is introduced, it is not important to add an excess amount of adduct generating reagents at first, because too early regeneration of the target compound can be avoided. However, if this precaution is not important, if a small amount of the target compound is produced when the adduct is produced, it will be removed during the step of removing volatile impurities.
마지막으로, 미소 불순물은 증류 및 분해단계에 의해 제거된다. 증류 포트를 목적 화합물을 용해시키고 목적화합물로부터 미소불순물을 중류제거시키기에 충분할 정도로 가열시킨다. 후증류 단계에 놀라운 면은, 비록 다량의 불순물이 증류에 의해 직접 제거될 수 없고, 부가물 생성 및 분해 공정으로 제거시켜야 한다 할지라도 미소불순물이 거의 없는 목적화합물을 얻을 수 있다는 것이다.Finally, fine impurities are removed by distillation and decomposition steps. The distillation pot is heated to a degree sufficient to dissolve the target compound and remove the mid- impurities from the target compound. The surprising aspect of the post-distillation step is that even if a large amount of impurities cannot be removed directly by distillation and must be removed by adduct production and decomposition processes, it is possible to obtain a target compound having almost no fine impurities.
본 발명의 두번째 관점은 Ⅲ-A족 유기금속 화합물로부터 Ⅱ-B족 불순물을 분리하는 방법을 제공하는 것이다. 이 공정은 이전에 기술한 공정중의 어느 하나를 실시하기위한 전구체 또는 어떤 다른 목적으로 이들 유기금속 화합물을 분리하기 위한 전구체로서 사용할 수 있다.A second aspect of the present invention is to provide a method for separating Group II-B impurities from Group III-A organometallic compounds. This process can be used as a precursor for carrying out any of the processes described previously or as a precursor for separating these organometallic compounds for any other purpose.
첫번째 단계는 대부분의 Ⅲ-A족 화합물 및 휘발성 Ⅱ-B족 유기금속 미소불순물의 혼합물을 제공하는 것이다. 목적 화합물 및 미소불순물은 각각 하기 구조식을 갖는다.The first step is to provide a mixture of most Group III-A compounds and volatile Group II-B organometallic micro impurities. The target compound and microimpurity each have the following structural formula.
M1RaM 1 Ra
및And
M3R2 M 3 R 2
이 혼합물의 각 성분은 휘발성이어서, 성분들을 물리 공정으로 분리하는 것이 어렵기 때문에, 목적 화합물은 미소불순물이 거의 없다.Since each component of this mixture is volatile and it is difficult to separate the components by physical process, the target compound is almost free of impurities.
이 혼합물은 화학 당량 함량 이하의 부가제와 반응한다. 부가제는 상술한 중간체 화합물을 생성할 수 있는 상술한 반응물 또는 반응물의 결합체일 수 있다.This mixture reacts with additives up to chemical equivalent content. The additive may be a reactant or a combination of reactants as described above capable of producing the intermediate compound described above.
본 공정의 중요한 관점은 두화합물이 모두 존재할때 Ml의 화합물들이 M3의 화합물보다 쉽게 착체를 생성한다는 것이다. 만약 화학당량함량 이하의 부가제가 사용되면, 존재하는 M1의 화합물들만이 부가물을 생성할 것이다.An important aspect of this process is that when both compounds are present, the compounds of M l form complexes more easily than the compounds of M 3 . If an additive below the chemical equivalent content is used, only the compounds of M 1 present will produce the adduct.
다음에, 이전처럼 휘발성 성분들을 부가물로부터 분리해낸다. M3의 화합물들은 착체를 생성할 수 없고, 휘발성이기 때문에, 이들은 다른 휘발성 불순물처럼 분리공정에 의해 제거할 수 있다.The volatile components are then separated from the adduct as before. Since the compounds of M 3 cannot form complexes and are volatile, they can be removed by a separation process like other volatile impurities.
이어서, 상술하였듯이 부가물을 분해시켜 Ml의 목적 화합물을 개질시킨다. 부가물의 분해 생성물은 M3의 화합물이 거의없는 M1의 유기금속화합물이다.The adduct is then decomposed to modify the desired compound of M l as described above. The decomposition products of the adducts are organometallic compounds of M 1 which have few compounds of M 3 .
[실시예]EXAMPLE
다음 실시예는 본 발명의 여러가지 관점을 설명하기 위한 것이다. 그러나, 본 발명의 범주는 본 명세서를 결정짓는 특허청구범위에 의해 한정된다. 실시예에 기술된 모든 조작은 진공화 또는 질소 또는 아르곤 개스의 불활성 분위기하에서 실시된다. 본문에서 언급하는 모든 반응물 및 생성물의 무수물이다.The following examples are intended to illustrate various aspects of the invention. However, the scope of the invention is defined by the claims that determine this specification. All operations described in the examples are carried out under vacuum or under an inert atmosphere of nitrogen or argon gas. Anhydrides of all reactants and products mentioned in the text.
이번 파트에서는 다음 반응이 실시된다. ("Me"는 메틸임) :In this part, the following reactions take place: ("Me" is methyl):
글로브 백에 1500g(6.78moles)의 InCl3를 칭량한뒤 미리 진공 및 질소로 충진시킨 121, 3구 플라스크에 집어 넣었다. 12ι플라스크를 가열 맨틀에 올려놓은뒤, 커다란 잭스탠드로 지지하였다.1500 g (6.78 moles) of InCl 3 was weighed into a glove bag and placed in a 121, three necked flask previously filled with vacuum and nitrogen. The 12ι flask was placed on a heating mantle and supported by a large jack stand.
이어서, 12ι 반응 플라스크에 1ι의 보조깔때기, 기계적 교반기, 및 클레이센 헤드(Claisen had)로 5ι,3구 리시버에 연결된 18inch (46cm) Vigreux칼럼을 장착하였다("Vigreux" 및 "Claisen"은 상표명으로 생각되지 않는다). 5ι리시버를 질소 버블러에 연결시킨다. 메틸 리튬원(디메틸 에테르중의 1.5몰랄의 낮은 할로겐화물)을 스테인레스강 관을 통해 1ι보조깔대기에 연결시킨다.The 12ι reaction flask was then equipped with an 18 inch (46 cm) Vigreux column connected to a 5ι, 3-neck receiver with a 1ι auxiliary funnel, a mechanical stirrer, and a Claisen had ("Vigreux" and "Claisen" under the trade names). I don't think). Connect the 5ι receiver to the nitrogen bubbler. A methyl lithium source (1.5 molar low halides in dimethyl ether) is connected to a 1ι secondary funnel through a stainless steel tube.
보조 깔대기의 드립 팁 (drip tip)이 그리스가 발라진 연결부 아래에 뻗어있는데, 이는 MeLi가 할로카본 그리스에 대해 반응성을 갖기 때문이다.The drip tip of the auxiliary funnel extends under the greased connection because MeLi is responsive to halocarbon grease.
약 2ι의 디에틸 에테르를 압력 흡수관으로 빨아올려 12ι반응 플라스크에 집어넣어 InC13를 지닌 교반가능한 슬러리를 제조하였다. 5ι리시버 및 드라이 아이스 응축기를 이소프로판올(IPA) 및 드라이 아이스의 혼합물로 냉각시킨 뒤, MeLi 첨가를 시작하였다. 환류하에서 반응을 실시하고, 에테르를 Vigreux칼럼을 증류하여, 5ι리시버에 회수하였다. 환류를 유지하기에 충분한 반응열로서 반응 플라스크를 가열할 필요는 없다.About 2ι of diethyl ether was sucked up into a pressure absorber and placed in a 12ι reaction flask to prepare a stirrable slurry with InC1 3 . The 5ι receiver and dry ice condenser were cooled with a mixture of isopropanol (IPA) and dry ice before the MeLi addition was started. The reaction was carried out under reflux, and the ether was distilled off from the Vigreux column and recovered in a 5ι receiver. It is not necessary to heat the reaction flask with sufficient heat of reaction to maintain reflux.
MeLi의 첨가는 InCl31몰당 4.4몰의 MeLi가 첨가될때까지 계속된다. MeLi의 농도는 10㎖를 여러번 회수하여 표준산 용액 (0.1N 염산)으로 적정하여 측정한다. 12ι의 반응 플라스크가 채워지면 MeLi의 첨가를 중지하고 가열 맨틀을 사용하여 반응온도를 환류온도로 가열시켜 에테르를 증류제거한다. 증류 에테르를 흡수관으로 빨아올려 고정이 진행되는 동안 리시버를 수차례 비운다. 첨가된 MeLi용액의 총부피는 약 20ι(InCl31몰당 MeLi 4.4몰)이었다.The addition of MeLi continues until 4.4 moles of MeLi are added per mole of InCl 3 . The concentration of MeLi is determined by recovering 10 ml several times and titrating with a standard acid solution (0.1 N hydrochloric acid). When the 12ι reaction flask is filled, the addition of MeLi is stopped and the ether is distilled off by heating the reaction temperature to reflux using a heating mantle. The distilled ether is sucked up into the absorption tube and the receiver is emptied several times during fixation. The total volume of MeLi solution added was about 20ι (4.4 moles of MeLi per mole of InCl 3 ).
12ι반응 플라스크에 MeLi를 첨가한 후, 보조 깔대기를 제거한 후 셧오프(shutoff)밸브를 지닌 질소입구관으로 대치하였다. 가열 맨틀로 반응 플라스크를 가열시켜 반응 혼합물의 부피가 5ι 이하가 될 때까지 에테르를 증류제거를 계속하였다. 이 시점에서, 교반을 중단하고, 반응혼합물을 한밤중 내내 정치시켰다.After adding MeLi to the 12ι reaction flask, the auxiliary funnel was removed and replaced with a nitrogen inlet tube with a shutoff valve. The ether was distilled off until the reaction flask was heated with a heating mantle until the volume of the reaction mixture was 5 or less. At this point, stirring was stopped and the reaction mixture was left to rest overnight.
비그룩스(Vigreux)칼럼, 클레이센 헤드, 및 리시버를 반응 플라스크로부터 제거하였다. 반응 혼합물은 백색 침전물(LiCl 및 메틸리틈의 중합체)로 구성되어 있으며, 이것은 오렌지 용액바닥에 침전하였다.Vigreux columns, claysen heads, and receivers were removed from the reaction flask. The reaction mixture consisted of a white precipitate (polymer of LiCl and methylligap), which precipitated on the bottom of the orange solution.
실시예 1, Part 2‥‥LiInMe4의 진공건조Example 1, Part 2 ... Vacuum drying of LiInMe 4
3구 글래스 톱(0-링 봉인)을 지닌 5ι스테인레스강 케틀헤드 건조 플라스크에 셧오프 밸브를 지닌 질소입구관 및 교반자를 장착하였다. 이 건조용 플라스크를 U자관으로 드라이 아이스 응축기가 설치된 5ι, 3구 리시버에 연결시켰다. 응축기를 진공관을 통해 순서대로 배열되어 있는 밸브, 액체질소 트랩, 진공게이지, 제 2밸브 및 진공 펌프에 연결시켰다. 스테인레스강 건조 플라스크를 유욕중에서 가열하고, 결합된 가열/교반 플레이트 및 잭스탠드에 지지하였다. 장치를 진공한후, 질소로 수차례 충진하였다.A 5ι stainless steel kettlehead drying flask with a three-neck glass top (0-ring seal) was equipped with a nitrogen inlet tube with a shutoff valve and agitator. This drying flask was connected to a 5ι, 3-necked receiver equipped with a dry ice condenser with a U-tube. The condenser was connected to a valve, liquid nitrogen trap, vacuum gauge, second valve and vacuum pump, which were arranged in sequence via a vacuum tube. The stainless steel dry flask was heated in an oil bath and supported on a combined heating / stirring plate and jackstand. The device was evacuated and filled with nitrogen several times.
Part 1의 반응 혼합물을 함유하는 12ι반응 플라스크를 올린뒤, 오렌지색 용액을 비반응성 연질관을 통해 LiCl의 침전물 및 과잉의 중합 MeLi가 넘치지 않도록 주의하면서 5ι스테인레스강 건조플라스크에 흡입통과시킨다.After raising the 12ι reaction flask containing the reaction mixture from Part 1, the orange solution is passed through a non-reactive flexible tube into a 5ι stainless steel drying flask, taking care not to overflow the precipitate of LiCl and excess polymerized MeLi.
에테르 중의 대부분의 LiInMe4의 오렌지 용액 (중간체 화합물)을 12ι반응 플라스크에서 제거한 후, 2 내지 3ι의 에테르를 압력흡입하여 12ι 플라스크에 집어넣어 침전물을 세척하였다. 혼합물을 적어도 1시간동안 교반시킨 후, 한밤중내내 정치시켰다.Most of the orange solution (intermediate compound) of LiInMe 4 in ether was removed from the 12ι reaction flask, and then 2-3 2-3 ether was suctioned into the 12ι flask to wash the precipitate. The mixture was stirred for at least 1 hour and then left overnight.
5ι건조 플라스크에 건공을 서시히 가하여 에테르를 제거하였다. 유욕 온도를 약 30℃로 유지시켜 에테르의 증발로 야기되는 열손실을 보충하였다. 리시버 및 응축기를 드라이 아이스/IPA 슬러리로 냉각시켰다. 이 단계 기간 동안에 증류 에테르를 주기적으로 리시버 밖으로 흡입배출하였다.Drying was slowly added to the 5ι dry flask to remove ether. The oil bath temperature was maintained at about 30 ° C. to compensate for the heat loss caused by the evaporation of ether. Receiver and condenser were cooled with a dry ice / IPA slurry. During this step, distilled ether was periodically aspirated out of the receiver.
5ι건조 플라스크중의 물질의 부피를 2ι이하로 감소시킨후, 12ι반응 플라스크로부터 얻은 미황색 상징액을 흡입하여 침전물이 남도록 주의하면서 5ι건조 플라스크로 집어 넣었다.After reducing the volume of material in the 5ι dry flask to 2ι or less, the pale yellow supernatant obtained from the 12ι reaction flask was aspirated and placed into the 5ι dry flask, taking care to leave a precipitate.
건조장치에 진공을 다시 서서히 가한후, 유욕 온도를 서서히 상승시켰다. 이 공정은 완전진공에 이르고, 유욕 온도가 120℃에 달할때까지 계속된다. LiInMe4를 전압 및 120℃에서 수시간동안 건조시켰다. 5ι플라스크상의 질소입구관 셧오프 밸브를 통해 장치에 질소를 충진한후, 실온으로 냉각하였다.After the vacuum was slowly applied again to the drying apparatus, the oil bath temperature was gradually raised. This process reaches full vacuum and continues until the oil bath temperature reaches 120 ° C. LiInMe 4 was dried at voltage and 120 ° C. for several hours. The device was charged with nitrogen through a nitrogen inlet tube shutoff valve on a 5ι flask and then cooled to room temperature.
U자관 및 리시버를 5ι스테인레스강 건조 플라스크에서 제거하였다. 스테인레스강 플라스크를 스테인레스강 사발 및 유봉이 있는 글로브 백, 깔대기, 주걱 및 기계적 교반기 및 셧오프 밸브가 있는 2개의 질소입구관이 설치된 5ι, 3구 유리 플라스크에 넣었다.U-tubes and receivers were removed in a 5ι stainless steel dry flask. The stainless steel flask was placed in a 5ι, three necked glass flask equipped with a stainless steel bowl and two nitrogen inlets with a glove bag, funnel, spatula and mechanical stirrer and shutoff valve.
글래스 톱을 스테인레스강 건조 플라스크로부터 제거한 후, 사발 및 유봉을 이용하여 황갈색의 고형분 LiInMe4부가물을 미세한 분말로 분쇄하였다. 부가물을 분쇄한 후, 5ι유리 플라스크에 상기 분말을 옮겼다.After the glass top was removed from the stainless steel dry flask, the tan solid LiInMe 4 adduct was ground to a fine powder using a bowl and pestle. After crushing the adduct, the powder was transferred to a 5ι glass flask.
LiInMe4를 함유하는 플라스크를 유욕에 넣은 뒤 진공관을 지닌 액체 질소 트랩에 직접 연결하였다. 플라스크에 전압을 가한뒤, 유욕온도를 120℃로 상승시켰다. 이러한 조건하에서, LiInMe4를 2시간 이상 건조한 뒤 5ι플라스크를 통해 충진시킨후 실온으로 냉각하였다.The flask containing LiInMe 4 was placed in an oil bath and connected directly to a liquid nitrogen trap with a vacuum tube. After the voltage was applied to the flask, the oil bath temperature was raised to 120 ° C. Under these conditions, LiInMe 4 was dried for at least 2 hours, filled through a 5ι flask, and cooled to room temperature.
이어서, 다음 반응에 필요한 InCl3의 중량을 계산하기 위하여 건조 LiInMe4중량을 측정하였다.The dry LiInMe 4 weight was then measured to calculate the weight of InCl 3 required for the next reaction.
[실시예 1]Example 1
Part 3‥‥LiInMe4이 분해Part 3 ‥‥ LiInMe 4 disassembly
Part2에서 제조한 건조 LiInMe4의 중량을 잰후 최종 반응에 필요한 InCl3의 중량을 계산하였다.The dry LiInMe 4 prepared in Part 2 was weighed and the weight of InCl 3 required for the final reaction was calculated.
글로브 백에, 화학량 함량의 InCl3를 침량한뒤 2ι, 1구 플라스크에 집어넣었다. 이 플라스크에 메일 조인트 및 그 끝에 작은 플라스크를 지닌 길이가 약 2ft인 커다란 직경의 관을 장착하였다. LiInMe4를 함유하는 5ι플라스크에 약 2ι의 벤젠을 흡입하여 집어넣어 교반가능한 슬러리를 얻었다. 5 ι의 플라스크를 유욕에 넣은뒤, 드라이 아이스 응축기를 설비하기위해 자관을 장착하고 1구의 5ι플라스크에 열벽(thermowell)을 설치하였다. 작은 "더미"플라스크를 InCl3플라스크에 연결된 관끝으로부터 제거한뒤, 관끝의 매일 조인트를 5ι 플라스크에 연결하였다.In a glove bag, a stoichiometric amount of InCl 3 was immersed and placed in a 2ι, 1 neck flask. The flask was equipped with a large diameter tube about 2ft in length with a male joint and a small flask at the end. In a 5ι flask containing LiInMe 4 , about 2ι of benzene was sucked in and poured into a stirring slurry. After the 5 ι flask was placed in the oil bath, a magnetic tube was installed to install a dry ice condenser and a thermowell was installed in a 1 구 5 ι flask. After a small "dummy" flask was removed from the tube tip connected to the InCl 3 flask, the daily joint of the tube tip was connected to a 5ι flask.
InCl3를 서서히 LiInMe4/벤젠 슬러리에 옮겼다. 첨가 속도는 반응온도가 벤젠의 환류온도(80℃) 이하로 유지될 수 있는 속도로 첨가된다. InCl3의 부분표본을 첨가하는 사이에 관을 클램프로 막아 InCl3가 관에있는 벤젠증기 및 클러그로부터 적셔지지 않도록 한다. InCl3의 첨가는 수시간을 필요로 하였다.InCl 3 was slowly transferred to the LiInMe 4 / benzene slurry. The rate of addition is added at such a rate that the reaction temperature can be maintained below the reflux temperature of benzene (80 ° C.). Prevent the tube between the addition of the aliquot of InCl 3 with a clamp to prevent the wet from which benzene vapor and clusters in the InCl 3 tube. The addition of InCl 3 required several hours.
InCl3첨가를 완료한후, 반응혼합물을 교반과 함께 실온으로 냉각하였다. InCl3첨가 플라스크 및 관을 제거하고 셧오프 밸브가 부착된 질소입구관으로 대치하였다. Y자관, 드라이아이스 응축기 및 열벽은 제거하였다.After complete addition of InCl 3 , the reaction mixture was cooled to room temperature with stirring. The InCl 3 addition flask and tube were removed and replaced with a nitrogen inlet tube with a shutoff valve. The Y tube, the dry ice condenser and the hot wall were removed.
[실시예 1]Example 1
Part4‥‥증류에 의한 벤젠 및 미소불순물의 제거Part 4 ‥‥ Removal of Benzene and Micro Impurities by Distillation
Part 3의 5ι반응 플라스크에 웨스트코트(Westcott)물 응축기에서 3 ι리시버에 연결된 18inch(46cm)의 Vigreux 칼럼을 설치하였다. ("Westcott"는 상표명으로 생각되지 않는다.)리시버를 빙욕중에서 냉각시킨 후, 대기압에서 증류하여 반응 혼합물로부터 벤젠을 증류 제거한다. 유욕은 약 110℃로 유지되었으며, 헤드 온도는 약 80 내지 83℃이었다. 대부분의 벤젠을 증류제거한 후, 반응 혼합물은 짙어졌다. 교반기 샤프트를 몇 inch 들어올려서 샤프트 패들이 용융된 반응 혼합물의 높이위로 메단뒤, 이 위치에서 클램프로 고정시키고 반응 플라스크를 한밤중 내내 냉각하였다.In the Part 3 5 reaction flask, a 18 inch (46 cm) Vigreux column was connected to a 3 receiver in a Westcott water condenser. ("Westcott" is not considered to be a trade name.) The receiver is cooled in an ice bath, followed by distillation at atmospheric pressure to distill off benzene from the reaction mixture. The oil bath was maintained at about 110 ° C. and the head temperature was about 80-83 ° C. After most of the benzene was distilled off, the reaction mixture became thick. The stirrer shaft was lifted a few inches and the shaft paddle was hung above the height of the molten reaction mixture, clamped at this position and the reaction flask was cooled midnight.
다음날, InMe3, LiCl 및 벤젠의 고형 혼합물을 함유하는 5ι반응 플라스크에서 교반용 샤프트를 제거하였다. 교반자 및 드라이아이스 응축기가 장착된 3ι, 3구 플라스크를 U자관이 달린 5ι 플라스크에 연결하였다. U자관을 열테이프로 씌웠다. 진공관(vacuma tube)을 사용하여 드라이 아이스 응축기를 밸브, 액체질소 트랩, 압력게이지, 밸브 및 진공펌프(순서대로)에 연결하였다.The following day, the stirring shaft was removed from a 5ι reaction flask containing a solid mixture of InMe 3 , LiCl and benzene. A 3ι, 3-necked flask equipped with a stirrer and a dry ice condenser was connected to a 5ι flask with a U tube. U-tubes were covered with heat tape. A dry ice condenser was connected to the valve, liquid nitrogen trap, pressure gauge, valve and vacuum pump (in order) using a vacuma tube.
실온하에서 시스템 진공을 가하였다. 리시버 및 응축기를 실온으로 유지시켰다. 벤젠을 액체질소트랩으로 통과시켰다. 트랩이 냉동 벤젠으로 막히기 시작할때, 트랩의 양측면 위에 있는 밸브를 밀폐한 뒤. 액체질소로부터 제거하고, 벤젠을 용해시켜 트랩바닥으로 떨어뜨린뒤, 트랩을 액체질소의 Dewar플라스크("Dewar"는 상표명으로 생각되지 않는다.)System vacuum was applied at room temperature. Receiver and condenser were kept at room temperature. Benzene was passed through a liquid nitrogen trap. When the trap begins to block with frozen benzene, close the valve on both sides of the trap. After removal from liquid nitrogen, benzene is dissolved and dropped to the bottom of the trap, the trap is then dewar flasked with liquid nitrogen ("Dewar" is not considered a trade name).
유욕을 30 내지 35℃로 가온하여 5ι플라스크중에서 벤젠이 얼지못하도록 한뒤, U자관을 열테이프로 가온하여 U자관에서 벤젠이 어는 것을 방지하였다. InMe3결정이 리시버에 회수되기 시작할때, 리시버 및 드라이 아이스 응축기를 드라이아이스/IPA로 냉각하였다. 유욕 온도를 50℃까지 가온한뒤, 승화를 계속하였다.The oil bath was warmed to 30-35 ° C. to prevent benzene from freezing in the 5ι flask, and the U-tube was warmed with hot tape to prevent benzene from freezing in the U-tube. When InMe 3 crystals began to be recovered in the receiver, the receiver and dry ice condenser were cooled with dry ice / IPA. After the oil bath temperature was warmed up to 50 ° C., sublimation was continued.
1㎏의 InMe3를 승화시키는데 약 9일이 필요하였다. 매일 아침 상술한 출발 절차를 반복하여 InMe3로부터 미량의 벤젠을 제거하였다. 수일간의 승화를 행한후, 반응 혼합물을 아침에 주걱으로 조심스럽게 잘게 자르면서, 반응혼합물을 냉각시켰다. 승화를 완결한 후, 5ι 플라스크상에서 질소 입구관을 통해 장치를 충진하였다. 미세하고, 여린갈색의 고형분 LiCl이 5ι플라스크에 남을때 승화를 종결하였다.About 9 days were required to sublime 1 kg of InMe 3 . Every morning the above starting procedure was repeated to remove traces of benzene from InMe 3 . After several days of sublimation, the reaction mixture was cooled while carefully chopping the reaction mixture with a spatula in the morning. After completion of the sublimation, the device was charged through a nitrogen inlet tube on a 5ι flask. Sublimation was terminated when fine, pale brown solid LiCl remained in the 5ι flask.
[실시예 1]Example 1
Part5‥‥미소불순물의 재승화 및 분리Part 5 ‥‥ Sublimation and Separation of Micro-Impurities
InMe3의 처음 승화에 사용했던 장치를 분해한뒤, 승화된 InMe3및 교반자가 들어있는 3ι플라스크를 U자관을 사용해 작은 드라이 아이스 응축기가 장착된 1ι리시버에 연결시킨다.After disassembling the apparatus that was used in the beginning of the sublimation InMe 3, the self-3ι flask containing a sublimation InMe 3 and stirred using a U tube and connects to a small dry ice condenser was attached 1ι receiver.
U자관에 싸여진 열테이프를 가온한다. 대기압하에서, 유욕중의 3ι 플라스크를 90-110℃로 가열하여 InMe3를 완전히 용해시킨다. 용해된 InMe3를 교반자로 교반한다.Heat the heat tape wrapped in the U-tube. Under atmospheric pressure, the 3ι flask in the oil bath is heated to 90-110 ° C. to completely dissolve InMe 3 . The dissolved InMe 3 is stirred with a stirrer.
리시버 및 응축기를 드라이아이스/IPA로 냉각하였다. 이어서 3ι 플라스크상에 질소 입구관 밸브를 밀폐하고 InMe3가 버블링하기 시작할때까지 시스템내의 압력을 서서히 감압하였다. 약 20 내지 30g의 물질이 리시버에 회수될 때까지 시스템의 감압을 주의스럽게 계속하였다. 이 시점에서, 3 ι플라스크를 통해 장치를 충진하고, 한밤중 내내 실온으로 냉각하였다.Receiver and condenser were cooled with dry ice / IPA. The nitrogen inlet valve was then sealed on the 3ι flask and the pressure in the system was slowly depressurized until InMe 3 started bubbling. The depressurization of the system was carefully continued until about 20-30 g of material was recovered in the receiver. At this point, the device was charged through a 3 flask and cooled to room temperature throughout the night.
상기 성분을 함유하는 1ι 리시버를 드라이 아이스 응축기가 장착된 3ι, 3구 플라스크로 대치하였다. 승화를 다시시작하고, 상술한 출발절차에 따라 1차 승화를 실시하였다. 가열된 플라스크에 약 50g의 물질만이 남아있을때까지 승화를 계속하였다. 2차 승화는 1차승화시와 동일한 방법으로 실시하였으며, 동일한 시간동안 계속하였다. 1차 승화처럼 시스템을 -78℃로 냉각시키기 전에 실온에서 리시브 장착하에 매일아침 완전 진공을 가하였다. 이 절차는 InMe3중의 미량의 벤젠을 제거하는데 도움을 주었다.The 1ι receiver containing the components was replaced with a 3ι, three neck flask equipped with a dry ice condenser. Sublimation was restarted and 1st sublimation was performed according to the starting procedure mentioned above. Sublimation was continued until only about 50 g of material remained in the heated flask. Second sublimation was carried out in the same manner as in the first sublimation, and continued for the same time. Full vacuum was applied every morning under receive mounting at room temperature before cooling the system to -78 ° C as first sublimation. This procedure helped to remove traces of benzene in InMe 3 .
승화를 완결한 후, 시스템을 충진하고, 분해하였다. 2배로 승화된 InMe3를 함유하고 있는 3ι플라스크에 질소 셧오프밸브를 장착하였다. InMe3를 한밤중내내 실온으로 가온한후, 3ι플라스크를 액체 질소 트랙에 직접 부착한후, 실온에서 1시간 동안 완전 진공을 가하였다. 이어서 3ι플라스크를 드라이박스에 집어 넣은 뒤 저장을 위해 진공으로 하였다.After completion of sublimation, the system was filled and disassembled. Nitrogen shutoff valves were fitted to a 3ι flask containing InMe 3 sublimated. After InMe 3 was warmed to room temperature throughout the night, the 3ι flask was attached directly to a liquid nitrogen track, followed by complete vacuum at room temperature for 1 hour. The 3ι flask was then placed in a dry box and vacuumed for storage.
생성물을 유도 커플링 플라스마 원자 방출 스펙트럼으로 분석한 결과 단지 1ppm의 실리콘만이 함유되어 있었다.The product was analyzed by inductively coupled plasma atomic emission spectra and contained only 1 ppm of silicon.
[실시예 1]Example 1
Part 6‥‥InP필름성장Part 6 ‥‥ InP Film Growth
대기압 증기상 에피택시 공정에 Part5의 생성물 및 포스핀 개스를 사용하여 인화 인듐 반도체층을 성장시켰으며. 상기 층을 전기 성질을 측정하는데 사용하였다. 77k에서 층의 전자 이동성은 131,000이었으며, 이 값은 지금까지 얻어진 것 중에서 가장높은 수치로 원화합물중의 용매 및 유기금속 불순물이 극히 적다는 것을 나타낸다.The indium phosphide semiconductor layer was grown using the product of Part5 and phosphine gas in an atmospheric vapor phase epitaxy process. The layer was used to measure electrical properties. The electron mobility of the layer at 77k was 131,000, which is the highest value ever obtained, indicating that there are very few solvents and organometallic impurities in the original compound.
[실시예 2]Example 2
트리메틸칼륨으로부터 Zn 및 Si의 제거Removal of Zn and Si from Trimethyl Potassium
Part1 : LiGaMe4의 제법Part1: Preparation of LiGaMe 4
다음반응이 실시된다 :The following reactions take place:
출발 트리메틸 갈륨(TMG)를 유도-커플링 플라스마 원자방출 스펙트럼 (ICP)로 실리콘 및 아연의 불순물을 분석하였다.Starting trimethyl gallium (TMG) was analyzed for impurities of silicon and zinc by inductively-coupled plasma atomic emission spectra (ICP).
평균농도가 42ppm인 휘발성 실리콘 알킬 화합물 및 약 5ppm의 휘발성 아연 알킬 화합물이 발견되었다. 이들 불순물 각각의 검출 한도는 약 0.5ppm이었다.Volatile silicone alkyl compounds having an average concentration of 42 ppm and about 5 ppm of volatile zinc alkyl compounds have been found. The detection limit of each of these impurities was about 0.5 ppm.
12ι의 스테인레스강 케틀헤드 플라스크에 3구 글래스톱, O-링 봉인제, 자기 교반자, 및 1ι의 보조깔대기를 장착하였다. 플라스크를 진공하여 0.5mmHg(66N/㎡)의 압력으로 하였다.A 12ι stainless steel kettlehead flask was equipped with a three necked glastop, an O-ring sealant, a magnetic stirrer, and a 1ι auxiliary funnel. The flask was evacuated to a pressure of 0.5 mm Hg (66 N / m 2).
1207㎖(1363g, 11.87몰)의 TMG를 보조깔대기를 경유하여 짧은 호스를 통해 공급 탱크로부터 플라스크에 첨가하였다. 반응은 발열반응이었다.1207 mL (1363 g, 11.87 moles) of TMG was added to the flask from the feed tank via a short hose via a sub funnel. The reaction was exothermic.
MeLi 첨가를 완결한후, 드라이 아이스 응축기가 달린 3ι짜리 리시버, 액체질소 트랩, 및 진공 펌프를 12ι플라스크에 (순서대로) 연결하였다. 플라스크내 부가물이 건조할때까지 플라스크로부터 에테르를 증발하였다. 최종 포트 온도 및 압력은 120℃, 0.4mmHg (53N/㎡)이었다. 이어서 장치에 질소를 충진한 후, 부가물을 플라스크로부터 제거한 후 질소분위기하에 분해하였다. 이어서 유사한 장치에서 110℃, 0.3mmHg (40N/㎡)압력으로 약 1시간동안 건조하였다. 소량의 미반응 TMG를 액체 질소 트랩에서 분리하였으며, 화학량 이하의 MeLi를 원래대로 첨가되었음을 확인하였다. 1607g(11.75몰)의 LiGaMe4가 분리되었다.After completion of the MeLi addition, a 3ι receiver with a dry ice condenser, a liquid nitrogen trap, and a vacuum pump were connected (in order) to the 12ι flask. The ether was evaporated from the flask until the adduct in the flask was dry. Final pot temperature and pressure were 120 ° C., 0.4 mm Hg (53 N / m 2). The device was then charged with nitrogen, then the adduct was removed from the flask and decomposed under nitrogen atmosphere. It was then dried in a similar apparatus at 110 ° C. at 0.3 mmHg (40 N / m 2) pressure for about 1 hour. A small amount of unreacted TMG was separated in a liquid nitrogen trap and it was confirmed that sub stoichiometric MeLi was added intact. 1607 g (11.75 moles) of LiGaMe 4 were isolated.
[실시예 2]Example 2
Part2 : TMG을 재생성Part2: Rebuild TMG
3 LiGaMe4+GaC13→4GaMe3+3LiCl3 LiGaMe 4 + GaC1 3 → 4GaMe 3 + 3LiCl
Part1의 생성물 1598g(11.68몰)을 침량하여 12ι,3구 유리플라스크에 집어넣었다. 1갈론(3.79ι)의 톨루엔을 흡입에 의해 플라스크에 집어넣은뒤 325ml의 추가 톨루엔을 플라스크에 부착된 보조깔대기에 넣었다. 3.89몰의 GaCl3(685g)을 보조 깔대기내에서 톨루엔으로 용해시킨 뒤, GaCl3앰플에서 나온 GaCl3및 보조깔때기의 상부 윗부분을 세척하기위하여 톨루엔을 추가로(약 255ml)사용하였다. 갈륨 클로라이드/톨루엔 용액을 약 2시간에 걸쳐서 플라스크중의 부가물에 첨가하였다.1598 g (11.68 mol) of the Part 1 product was immersed and placed in a 12ι, three neck glass flask. One gallon (3.79ι) of toluene was placed into the flask by inhalation and then 325 ml of additional toluene was placed in an auxiliary funnel attached to the flask. 3.89 was used to add (about 255ml) of toluene were dissolved to a 3 (685g) GaCl of moles of toluene in the auxiliary funnel, washing the upper top of the GaCl 3 and addition funnel from GaCl 3 ampoules. Gallium chloride / toluene solution was added to the adduct in the flask over about 2 hours.
[실시예 2]Example 2
Part 3 -TMG의 원 증류Raw Distillation of Part 3 -TMG
12ι 플라스크를 증류 컬럼(진공 쟈켓, 은막을 입히고, 효과있는 스테인레스강 팩킹으로 팩킹한), Claisen헤드. 및 드라이 아이스 응축기가 장착된 1ι짜리 리시버를 설치하였다. 12ι의 플라스크를 유욕중에서 가열한후, 리시버를 -78℃로 유지시킨 후 포트 온도가 약 50℃이고, 헤드온도가 약 55℃때 TMG가 증류하기 시작하여 리시버에 모이기 시작했다. 약 50ml의 TMG가 리시버에 회수되었다. 회수가 TMG를 ICP로 분석한 결과 약 3ppm의 실리콘이 함유되어 있었으며, 아연은 검출할 수 없었다.12ι flask with distillation column (vacuum jacket, silver-clad, packed in effective stainless steel packing), Claisen head. And a 1ι receiver equipped with a dry ice condenser. After the flask was heated in an oil bath, the receiver was kept at -78 ° C and the pot temperature was about 50 ° C and the head temperature was about 55 ° C. TMG began to distill and began to collect in the receiver. About 50 ml of TMG was recovered to the receiver. The recovered TMG was analyzed by ICP and contained about 3 ppm of silicon, and zinc could not be detected.
리시브 용기를 5ι의 리시브 플라스크로 대치한 후, TMG의 주요 분획을 85 내지 106℃의 헤드 온도 및 100 내지 116℃의 포트온도에서 증류하였다. 약 2.5ι의 TMG가 회수되었다.After replacing the receive vessel with 5? Receive flasks, the main fraction of TMG was distilled at a head temperature of 85 to 106 ° C. and a pot temperature of 100 to 116 ° C. About 2.5 ti of TMG was recovered.
[실시예 2]Example 2
Part 4‥‥제 2증류Part 4 ‥‥ 2 distillation
헤드를 떼어낸 20플레이트 버블 칼럼 및 1ι의 리시버를 증류 플라스크상에 조립한 후, TMG를 다시 증류하였다. 포트 온도는 80℃에서 안정되었으며, 헤드온도는 55℃에서 안정하였다.The 20 plate bubble column and 1 ι receiver with the head removed were assembled on the distillation flask, and then the TMG was distilled off again. The pot temperature was stable at 80 ° C. and the head temperature was stable at 55 ° C.
100ml의 TMG가 회수되었다. TMG를 ICP로 분석한 결과 실리콘 및 아연은 검출되지 않았다. 보다 큰 리시버를 설치하고, TMG의 주요 분획을 81 내지 109℃의 포트온도 및 55 내지 56℃의 헤드온도상에서 증류하였다. 최종적으로, 나머지 분획을 제 3의 리시버에 회수하였다. 포트 잔여물을 분석용으로 샘플링하였다.100 ml of TMG was recovered. TMG was analyzed by ICP and no silicon and zinc were detected. A larger receiver was installed and the main fraction of TMG was distilled over a pot temperature of 81-109 ° C. and a head temperature of 55-56 ° C. Finally, the remaining fractions were collected in a third receiver. Port residue was sampled for analysis.
주요 분획을 분석한 결과 포트 잔여물을 분석한 것처럼 감지할 수 없는 정도의 실리콘 및 아연이 검출되었다.Analysis of the major fractions revealed undetectable levels of silicon and zinc, as did port pot analysis.
본 실시예는 화학양론 함량이하의 MeLi가 TMG와 반응하면, 휘발성 아연 화합물(다른 휘발성 Ⅱ-B족화합물)이 제거된다는 것을 보여주었다. 본 발명자들은 아연이 이러한 조건하에서는 착제를 형성하지 않으며, 부가물을 건조할때 증류제거된다고 생각한다.This example showed that when MeLi below the stoichiometric content reacts with TMG, volatile zinc compounds (other volatile II-B compounds) are removed. The inventors believe that zinc does not form a complex under these conditions and is distilled off when the adduct is dried.
또한, 본 실시예는 부가물의 생성 및 분해 연속에 이은 후 증류에 의해 출발물질 중의 휘발성 실리콘 알킬류가 거의 완전히 제거된다는 것을 나타낸다.In addition, this example shows that the volatile silicone alkyls in the starting material are almost completely removed by distillation followed by generation and decomposition of the adduct.
[실시예 3]Example 3
GaCl3로부터 LiGaMe4의 제조Preparation of LiGaMe 4 from GaCl 3
다음의 반응기구가 행해졌다 :The following reactor mechanism was done:
5ι의 3구 플라스크에 1ι의 보조깔대기, 기계적 교반기, 및 드라이 아이스 응축기를 장착하였다. 250g(1.42몰)의 GaC13를 녹인뒤 보조깔대기를 잠시 제거한 후 플라스크에 쏟아부었다.A 5ι three neck flask was equipped with a 1ι cooperative funnel, a mechanical stirrer, and a dry ice condenser. After dissolving 250 g (1.42 mol) of GaC1 3 , the auxiliary funnel was briefly removed and poured into the flask.
GaC13를 용해시키기 위해 개스를 없앤 400ml의 에테르를 보조깔대기를 통해 서서히 플라스크에 첨가하였다. 용해는 발열반응이었다. 이어서, 에테르 중에 용해시킨 4.4ι의 약 1.3M MeLi(약 5.7몰)를 MeLi탱크를 보조깔대기에 연결하는 구리관을 경유하여 플라스크에 첨가하였다. 반응은 발열반응이고, MeLi를 첨가하는 동안 반응 혼합물을 환류시켰다. 첨가하는 동안, 리튬 클로라이드의 백색 침전물이 발전하였다. 반응혼합물을 교반시켜, 첨가를 완결한 후 실온으로 냉각시켰다. 혼합물을 여과하여 침전물을 분리한후, 여액을 건조하였다. 여기서 얻어진 생성물 LiGaMe4는 갈색 고형분이었다. 휘발성 물질들을 0.5mmHg(66N/㎡)이하의 압력 및 127℃의 온도로 약 8시간 유지시켜 생성물로부터 휘발성 물질들을 박리하였다. 이어서, 건조 생성물을 분쇄한뒤 무게를 재었다 : 131g (67% 수율)의 LiGaMe4가 생성되었다.400 ml of ether without gas to dissolve GaC1 3 was slowly added to the flask through a coping funnel. The dissolution was exothermic. Subsequently, about 1.3 M MeLi (about 5.7 moles) of 4.4 ι dissolved in ether was added to the flask via a copper tube connecting the MeLi tank to the auxiliary funnel. The reaction was exothermic and the reaction mixture was refluxed while MeLi was added. During the addition, a white precipitate of lithium chloride developed. The reaction mixture was stirred to complete the addition and cooled to room temperature. The mixture was filtered to separate the precipitate and the filtrate was dried. The product LiGaMe 4 obtained here was a brown solid. The volatiles were held at a pressure of 0.5 mm Hg (66 N / m 2) or less and at a temperature of 127 ° C. for about 8 hours to release the volatiles from the product. The dry product was then triturated and weighed: 131 g (67% yield) of LiGaMe 4 were produced.
150℃에서 시작하여 3℃/min의 속도로 소량의 샘플을 가열하여 LiGaMe4의 휘발도를 시험하였다. 220℃에서 어떠한 용융 또는 분해의 징조가 감지되지 않았다. 289℃에서 분해하기 시작하였으나 용융되지는 않았다.The volatilities of LiGaMe 4 were tested by heating a small amount of sample at a rate of 3 ° C./min starting at 150 ° C. At 220 ° C., no signs of melting or decomposition were detected. It started to decompose at 289 ° C. but did not melt.
[실시예 4]Example 4
AIEt3의 정제Tablet of AIEt 3
Part1 ‥‥ NaAlEt4의 생성Part 1 ‥‥ Generation of NaAlEt 4
다음 반응이 실시되었다.(주 ; "ET"는 에틸임) :The following reactions were carried out (Note; "ET" is ethyl):
5ι의 3구 플라스크를 진공시킨후 질소로 충진하였다. 글로브 백에 톨루엔중에 분산된 나트륨 금속 5.6몰(130g)을 플라스크에 첨가하였다. 이어서, 자기 교반자, 드라이 아이스 응축기, 및 1ι의 보조 깔대기를 플라스크에 연결한후, 플라스크를 유욕조에 집어넣었다. 약 3ι의 톨루엔을 플라스크에 첨가한후, 보조 깔대기에 540m1(3.95몰)의 AlEt3를 충진하였다. 유욕을 70 내지 75℃로 가열한후, 약 2시간에 걸쳐서 AlEt3를 서서히 첨가하였다. 일단 발열반응이 시작되면, 유욕의 히터를 껏다. 첨가를 완료한 후 플라스크를 100℃로 가열한후 냉각시키고 3일간 방치하였다. 플라스크를 교반과 함께 65 내지 70℃로 가열한 후, 교반을 중지하여, 잔여 Na 및 부생성물 Al금속을 침전시켰다. 상징액을 경사하고, 압력 여과하여 5ι의 플라스크에 집어넣고 가열하면서 유리금속을 분리하였다. 여액을 냉각하자, 결정성 침전물이 생성하기 시작했다. 여액을 -78℃ 욕조중에서 냉각시켜 침전을 계속 촉진하였으며, 상징액을 경사하였다. 70℃에서 진공하에 2시간동안 톨루엔을 박리하였다. 최종 진공은 1mmHg(133N/㎡)이하였다. 결정성 NaAlEt4를 플라스크로부터 제거한 후 주걱으로 내용물을 긁어내고, 그 침전물을 70 내지 75℃의 온도 및 0.5mmHg(66N/㎡)의 압력에서 약 4시간동안 건조한 후, 사발과 유봉으로 분쇄하였다. 263g(1.58몰)의 NaAlEt4가 분리되었다. 이것의 융점은 122℃ 내지 123℃이다. J.Gen.Chem.U.S.S.R., Vol.32, p.688(1962) 문헌에 기술된 값은 122 내지 124이다.A 5ι three-necked flask was evacuated and filled with nitrogen. To the flask was added 5.6 moles (130 g) of sodium metal dispersed in toluene in a glove bag. The magnetic stirrer, dry ice condenser, and 1 ι auxiliary funnel were then connected to the flask, and the flask was placed in an oil bath. After about 3ι of toluene was added to the flask, the auxiliary funnel was filled with 540 ml (3.95 moles) of AlEt 3 . After heating the oil bath to 70-75 ° C., AlEt 3 was slowly added over about 2 hours. Once the exothermic reaction begins, turn off the heater in the oil bath. After the addition was complete, the flask was heated to 100 ° C., cooled and left for 3 days. The flask was heated to 65-70 ° C. with stirring and then stirring was stopped to precipitate residual Na and byproduct Al metal. The supernatant was decanted, pressure filtered, placed in a 5ι flask and heated to separate free metal. After cooling the filtrate, crystalline precipitate began to form. The filtrate was cooled in a -78 ° C bath to promote precipitation and the supernatant was decanted. Toluene was stripped off at 70 ° C. under vacuum for 2 hours. The final vacuum was below 1 mm Hg (133 N / m 2). After removing crystalline NaAlEt 4 from the flask, the contents were scraped off with a spatula, and the precipitate was dried for about 4 hours at a temperature of 70-75 ° C. and a pressure of 0.5 mmHg (66 N / m 2), and then ground into a bowl and pestle. 263 g (1.58 moles) of NaAlEt 4 were isolated. Its melting point is 122 ° C to 123 ° C. Values described in J. Gen. Chem. USSR, Vol. 32, p. 688 (1962), are 122-124.
[실시예 4]Example 4
Part2‥‥AlEt4의 재생Part2 ‥‥ AlEt 4 regeneration
다음 반응기구가 사용된다.The following reactor mechanism is used.
3NaAlEt4+A1C13→4A1Et3+3NaCl3NaAlEt 4 + A1C1 3 → 4A1Et 3 + 3NaCl
65g의 AlC13(0.49몰)을 칭량하여 글로브백중의 작은 플라스크에 집어넣었다. 관을 플라스크에 부착하였다 ; 관의 바깥 말단부에는 더미 플라스크에 일시적으로 삽입된 그라운드 글래스 메일 부재가 장착되어 있다. 263g(1.58몰)의 NaAlEt4를 3ι의 3구 플라스크중에서 1ι의 벤젠으로 슬러리화하였다. 관의 메일 부재를 3구 플라스크중 한 구멍에 끼워넣은 뒤, AlCl3를 약 30분간에 걸쳐서 소량씩 3구 플라스크에 옮겼다. 슬러리의 고형성분은 미세하고, 여린 염의 침전물로 변화하였다.65 g AlC1 3 (0.49 moles) were weighed and placed in a small flask in a glove bag. The tube was attached to the flask; The outer end of the tube is equipped with a ground glass mail member temporarily inserted into the dummy flask. 263 g (1.58 moles) of NaAlEt 4 were slurried with 1 mo of benzene in a 3 mo three-necked flask. The mail member of the tube was inserted into one of the three neck flasks, and AlCl 3 was transferred to the three neck flasks in small portions over about 30 minutes. The solid component of the slurry was fine and turned into a precipitate of lean salts.
휘발성분을 60 내지 80℃에서 진공하에 약 15시간 동안 침전물로부터 증류제거하였다. 침전물을 폐기처분하였다. 20℃ 내지 45℃의 포트 온도에서 AlEt3로부터 벤젠을 진공하 증류제거하였다.The volatiles were distilled off from the precipitate for about 15 hours under vacuum at 60-80 ° C. The precipitate was discarded. Benzene was distilled off under vacuum from AlEt 3 at a pot temperature of 20 ° C to 45 ° C.
제 2의 리시브 플라스크로 대치하고, AlEt3및 소량의 벤젠을 증류하였다. 포트 잔여물에는 모두 고형분이 남았다. 제 2의 리시브 플라스크를 진공(0.2mmHg. 27N/㎡) 60℃에서 3시간 동안 유지시켜 벤젠을 추가로 제거하였다. 어떠한 후증류도 실시하지 않았다.Replaced with a second receive flask and distilled AlEt 3 and a small amount of benzene. All of the pot residue remained solid. The second receive flask was kept at 60 ° C. in vacuum (0.2 mm Hg. 27 N / m 2) for 3 hours to further remove benzene. No post distillation was performed.
생성물인 AlEt3를 ICP로 분석한 결과 약 5ppm의 휘발성 실리콘 알킬류가 존재하였다.Analysis of the product AlEt 3 by ICP showed about 5 ppm of volatile silicone alkyls.
본 실시예는 비록 부가물 생성 및 분해공정이 실시된다 하더라도 후-증류 단계가 도입되지 않는한 양호하지 못한 농도의 실리콘 알킬류가 반응 생성물중에 잔존한다는 것을 나타낸다. 또한, 본 실시예는 목적 화합물로부터 부가물을 생성하기 위한 하나의 대안적인 반응을 나타낸다.This example shows that even if adduct production and decomposition processes are carried out, poor concentrations of silicon alkyls remain in the reaction product unless a post-distillation step is introduced. In addition, this example shows one alternative reaction to produce an adduct from the target compound.
[실시예 5]Example 5
TMG의 마그네슘 부가물Magnesium Adducts of TMG
다음 반응이 실시되었으며, 최종 생성물을 실시예 2와 유사한 방법으로 정제하였다 :The following reactions were carried out and the final product was purified in a similar manner to Example 2:
Me2Mg+2Me3Ga→Mg(GaMe4)2 Me 2 Mg + 2Me 3 Ga → Mg (GaMe 4 ) 2
3Mg(GeMe4)2+2GaC13→8GaMe3+3MgCl2 3Mg (GeMe 4 ) 2 + 2GaC1 3 → 8GaMe 3 + 3MgCl 2
최초 반응은 아연 불순물의 부가물의 생성을 방지하기 위해 소량 과잉량의 Me3Ga 및 Me2Mg가 없는 상태에서 실시하였다. ICP분석결과 감지할 수 없는 함량(0.5ppm 이하)의 휘발성 아연 및 실리콘화합물이 검출되었다.The initial reaction was carried out in the absence of a small excess of Me 3 Ga and Me 2 Mg to prevent the formation of adducts of zinc impurities. ICP analysis showed undetectable volatile zinc and silicon compounds (0.5 ppm or less).
[실시예 6‥‥다른 Ⅲ알킬족의 정제]Example 6 Purification of Other III Alkyl Groups
다음 반응이 실시되었으며, 최종 생성물은 실시예 2와 유사한 방법으로 정제하였다 :The following reactions were carried out and the final product was purified in a similar manner as in Example 2:
MeLi+Et3Ga→LiGaMexEty MeLi + Et 3 Ga → LiGaMe x Et y
(x+y의 합은 4임.)(The sum of x + y is 4)
3LiGaMexEty+GaCl3→3GaMezEtw+3LiCl3LiGaMe x Et y + GaCl 3 → 3GaMe z Et w + 3LiCl
(z과 w의 합은 3이다.)(The sum of z and w is 3.)
다른 방식으로 표현된 생성물은 다음 중의 혼합물이다 :The product represented in another way is a mixture of:
GaMe3 GaMe 3
GaMe2EtGaMe 2 Et
GaMeEt2 GaMeEt 2
GaEt3 GaEt 3
상기 혼합물을 분해 부생성물로부터 증류제거하면 모두 GaMe3및 GaEt3의 혼합물로 전환하는데, 이것은 각각 약 55℃ 및 104℃에서 비등하며, 증류로 분리할 수 있다.Distilling off the mixture from the cracking byproduct converts both to a mixture of GaMe 3 and GaEt 3 , which boils at about 55 ° C. and 104 ° C., respectively, and can be separated by distillation.
아연불순물의 부가물 생성을 방지하기 위하여 소량의 몰랄 과잉량의 Et3Ga를 제 1단계에 사용하였다. ICP분석결과 생성물중의 실리콘 및 아연의 함량을 검출할 수 없었다.A small molar excess of Et 3 Ga was used in the first step to prevent the adduct formation of zinc impurities. ICP analysis could not detect the content of silicon and zinc in the product.
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