JP7621162B2 - Method for producing cyclic silane hydride compounds - Google Patents
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Description
本発明は、環状水素化シラン化合物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a cyclic hydrogen silane compound.
太陽電池や半導体等に用いられる薄膜シリコンの原料として、従来のモノシランに代わり、シクロペンタシランやシクロヘキサシランのような環状水素化シランを使用する試みが行われている。 Attempts are being made to use cyclic hydrogenated silanes such as cyclopentasilane and cyclohexasilane instead of conventional monosilane as a raw material for thin-film silicon used in solar cells, semiconductors, etc.
環状水素化シランの製造方法として、例えば非特許文献1には、環状ハロシラン化合物の塩である[(Et2NCH2CH2)2NEt・H2SiCl]2[Si6Cl14]のジエチルエーテル溶液に、LiAlH4のジエチルエーテル溶液を添加して還元反応を行った後、反応物から固形物を濾過により除去し、ジエチルエーテルで洗浄後、濾液を真空下で濃縮し、粗生成物をペンタンで抽出し、該ペンタン抽出物を9Nの硫酸を添加することにより洗浄し、有機層をNa2SO4で乾燥し、濾過した後、減圧下で蒸留してシクロヘキサシランを製造したことが記載されている。 As a method for producing a cyclic silane hydride, for example, Non-Patent Document 1 describes the following: a diethyl ether solution of LiAlH4 is added to a diethyl ether solution of a salt of a cyclic halosilane compound, [( Et2NCH2CH2 ) 2NEt.H2SiCl ]2 [ Si6Cl14 ] , to carry out a reduction reaction; solids are removed from the reaction mixture by filtration; the mixture is washed with diethyl ether, and the filtrate is concentrated under vacuum; the crude product is extracted with pentane; the pentane extract is washed by adding 9N sulfuric acid ; the organic layer is dried over Na2SO4 ; filtered; and then distilled under reduced pressure to produce cyclohexasilane.
上記のとおり、いくつかの環状水素化シラン化合物の製造方法が知られているが、例えば非特許文献1に知られている方法のように、環状ハロシラン化合物の塩等を還元後、反応液から固形分を濾過した場合には、固形物を含む反応液等を移送する際に還元剤に由来する成分が輸送経路に固着することが発明者らの検討により判明した。また、前記固着物が蓄積した場合、発火する場合があることが発明者らの検討により判明した。さらに濾過した後の固形分を処理するためには、濾過器から発火の危険性を有する固体を取り出す必要があり、溶媒等で分散させて回収する必要があり、その際にも濾過器や輸送経路での固着の問題が発生することが判明した。
よって、本開示は、環状ハロシラン化合物を還元して環状水素化シランを製造する方法において、還元剤に由来する成分が製造設備に固着することを抑制し、効率良く環状水素化シランを製造する方法を提供することを目的とする。
As described above, several methods for producing cyclic silane hydride compounds are known. However, the inventors have found that when the solid content is filtered from the reaction solution after reducing the salt of the cyclic halosilane compound, as in the method known in Non-Patent Document 1, components derived from the reducing agent adhere to the transport route when the reaction solution containing the solid content is transported. The inventors have also found that if the adhered matter accumulates, it may ignite. Furthermore, in order to treat the solid content after filtration, it is necessary to remove the solid that has a risk of ignition from the filter, and it is necessary to disperse it in a solvent or the like and recover it, and it has been found that the problem of adhesion occurs in the filter and the transport route in this case.
Therefore, an object of the present disclosure is to provide a method for producing a cyclic silane hydride by reducing a cyclic halosilane compound, which prevents components derived from the reducing agent from adhering to the production equipment and efficiently produces a cyclic silane hydride.
本発明者は、上記目的を達成する為に種々検討を行ない、本発明に想到した。
すなわち、本開示は、環状ハロシラン化合物、環状ハロシラン化合物の塩、および環状ハロシラン化合物の錯体から選択される1種以上と、還元剤とを接触させる工程(A)と、前記工程(A)で得られた還元反応液を酸性水溶液と接触させる工程(B)と、を有する環状水素化シラン化合物の製造方法である。
The present inventors have conducted various investigations to achieve the above object and have arrived at the present invention.
That is, the present disclosure relates to a method for producing a cyclic silane hydrogen compound, the method comprising: a step (A) of contacting one or more compounds selected from a cyclic halosilane compound, a salt of a cyclic halosilane compound, and a complex of a cyclic halosilane compound with a reducing agent; and a step (B) of contacting the reduction reaction liquid obtained in the step (A) with an acidic aqueous solution.
本開示の製造方法は、還元剤に由来する成分が製造設備に固着することを抑制できるため、安全もしくは効率的に環状水素化シランを製造することが可能となる。 The manufacturing method disclosed herein can prevent components derived from the reducing agent from adhering to the manufacturing equipment, making it possible to safely and efficiently manufacture cyclic hydrogen silanes.
以下、本開示を詳細に説明する。
なお、以下において記載する本開示の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本開示の好ましい形態である。
The present disclosure will be described in detail below.
In addition, a combination of two or more of the individual preferred embodiments of the present disclosure described below is also a preferred embodiment of the present disclosure.
[本開示の環状水素化シラン化合物]
本開示において、環状水素化シランとは、1以上のSi元素を含む環構造と、1以上のSi-H結合とを有するものであればよく、該環構造は置換基を有していても良い(以下、本開示の環状水素化シラン化合物)とも言う。本開示の環状水素化シラン化合物における、1分子中のSi元素の数は、3以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、14以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましい。本開示の環状水素化シランは、ケイ素単素環を含むことが好ましい。
本開示の環状水素化シラン化合物は、例えば下記一般式(1)で表すことができる。
[Cyclic silane hydride compounds of the present disclosure]
In the present disclosure, the cyclic silane hydrogenation may be any compound having a ring structure containing one or more Si atoms and one or more Si-H bonds, and the ring structure may have a substituent (hereinafter, also referred to as the cyclic silane hydrogenation compound of the present disclosure). In the cyclic silane hydrogenation compound of the present disclosure, the number of Si atoms in one molecule is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, and preferably 14 or less, and more preferably 7 or less. The cyclic silane hydrogenation compound of the present disclosure preferably contains a silicon monocycle.
The cyclic silane hydrogen compound of the present disclosure can be represented, for example, by the following general formula (1).
上記一般式(1)において、X1とX2はそれぞれ独立してハロゲン原子を表し、nは0~5の数を表し、bは、1~2nの数を表し、aとcはそれぞれ0~2n-1の数(ただし、a+b+c=2nである)を表し、dとeはそれぞれ0~3の数を表す(ただし、d+eは3である)。 In the above general formula (1), X1 and X2 each independently represent a halogen atom, n represents a number from 0 to 5, b represents a number from 1 to 2n, a and c each represent a number from 0 to 2n-1 (where a+b+c=2n), and d and e each represent a number from 0 to 3 (where d+e is 3).
なお、上記一般式(1)において、aは、環構造に含まれるSi原子に直接結合するハロゲン原子の数であり、bは、環構造に含まれるSi原子に直接結合する水素原子の数であり、cは、環構造に含まれるSi原子に直接結合する-SiX2 dHe基の数である。例えば、nが3の場合には、本開示の環状水素化シラン化合物に含まれる環構造はSi原子を6つ含む6員環構造である。dは、それぞれの、-SiX2 dHe基において、Si原子に結合するハロゲン原子の数であり、eは、それぞれの、-SiX2 dHe基において、Si原子に結合する水素原子の数である。 In the above general formula (1), a is the number of halogen atoms directly bonded to the Si atom contained in the ring structure, b is the number of hydrogen atoms directly bonded to the Si atom contained in the ring structure, and c is the number of -SiX 2 d H e groups directly bonded to the Si atom contained in the ring structure. For example, when n is 3, the ring structure contained in the cyclic hydrogen silane compound of the present disclosure is a 6-membered ring structure containing 6 Si atoms. d is the number of halogen atoms bonded to the Si atom in each -SiX 2 d H e group, and e is the number of hydrogen atoms bonded to the Si atom in each -SiX 2 d H e group.
上記一般式(1)において、nは2以上であることが好ましく、4以下であることが好ましい。上記一般式(1)において、bは10以上であることが好ましく、14以下であることが好ましい。上記一般式(1)において、cは1以下であることが好ましく、0であることがより好ましい。上記一般式(1)において、eは3であることがより好ましい。 In the above general formula (1), n is preferably 2 or more and preferably 4 or less. In the above general formula (1), b is preferably 10 or more and preferably 14 or less. In the above general formula (1), c is preferably 1 or less and more preferably 0. In the above general formula (1), e is more preferably 3.
上記一般式(1)において、X1とX2のハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子が挙げられ、好ましくは塩素原子、臭素原子であり、より好ましくは塩素原子である。X1および/またはX2が複数ある場合は、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。 In the above general formula (1), the halogen atoms of X1 and X2 include a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and a fluorine atom, preferably a chlorine atom or a bromine atom, and more preferably a chlorine atom. When there are a plurality of X1 and/or X2 , they may be the same or different.
本開示の環状水素化シラン化合物としては、シクロペンタシラン、シリルシクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、シリルシクロヘキサシラン、シクロヘプタシラン、シリルシクロヘプタシラン、Si5H9-Si5H9、Si6H11-Si6H11、Si7H13-Si7H13、等が好ましく例示され、シクロペンタシランまたはシクロヘキサシランがより好ましい。 Preferred examples of the cyclic silane hydride compound of the present disclosure include cyclopentasilane, silylcyclopentasilane, cyclohexasilane, silylcyclohexasilane, cycloheptasilane , silylcycloheptasilane , Si5H9-Si5H9, Si6H11-Si6H11, Si7H13-Si7H13 , and the like , with cyclopentasilane or cyclohexasilane being more preferred.
[本開示の環状ハロシラン化合物等]
<環状ハロシラン化合物>
本開示において、環状ハロシラン化合物とは、1以上のSi元素を含む環構造と、1以上のSi-ハロゲン元素の結合とを有するものであればよく、該環構造は置換基を有していても良い(以下、本開示の環状ハロシラン化合物)とも言う。本開示の環状ハロシラン化合物における、1分子中のSi元素の数は、3以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、14以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましい。本開示の環状ハロシラン化合物は、ケイ素単素環を含むことが好ましい。
[Cyclic halosilane compounds of the present disclosure]
<Cyclic halosilane compound>
In the present disclosure, a cyclic halosilane compound may be any compound having a ring structure containing one or more Si atoms and one or more Si-halogen bond, and the ring structure may have a substituent (hereinafter, also referred to as the cyclic halosilane compound of the present disclosure). In the cyclic halosilane compound of the present disclosure, the number of Si atoms in one molecule is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, and preferably 14 or less, and more preferably 7 or less. The cyclic halosilane compound of the present disclosure preferably contains a silicon monocycle.
本開示の環状ハロシラン化合物は、例えば下記一般式(2)で表すことができる。 The cyclic halosilane compound of the present disclosure can be represented, for example, by the following general formula (2):
上記一般式(2)において、X1とX2はそれぞれ独立してハロゲン原子を表し、nは0~5の数を表し、aは、1~2nの数を表し、bとcはそれぞれ0~2n-1の数(ただし、a+b+c=2nである)を表し、dとeはそれぞれ0~3の数を表す(ただし、d+eは3である)。 In the above general formula (2), X1 and X2 each independently represent a halogen atom, n represents a number from 0 to 5, a represents a number from 1 to 2n, b and c each represent a number from 0 to 2n-1 (where a+b+c=2n), and d and e each represent a number from 0 to 3 (where d+e is 3).
なお、上記一般式(2)において、aは、環構造に含まれるSi原子に直接結合するハロゲン原子の数であり、bは、環構造に含まれるSi原子に直接結合する水素原子の数であり、cは、環構造に含まれるSi原子に直接結合する-SiX2 dHe基の数である。例えば、nが3の場合には、本開示の環状ハロシラン化合物に含まれる環構造はSi原子を6つ含む6員環構造である。dは、それぞれの、-SiX2 dHe基において、Si原子に結合するハロゲン原子の数であり、eは、それぞれの、-SiX2 dHe基において、Si原子に結合する水素原子の数である。 In the above general formula (2), a is the number of halogen atoms directly bonded to the Si atom contained in the ring structure, b is the number of hydrogen atoms directly bonded to the Si atom contained in the ring structure, and c is the number of -SiX 2 d H e groups directly bonded to the Si atom contained in the ring structure. For example, when n is 3, the ring structure contained in the cyclic halosilane compound of the present disclosure is a 6-membered ring structure containing 6 Si atoms. d is the number of halogen atoms bonded to the Si atom in each -SiX 2 d H e group, and e is the number of hydrogen atoms bonded to the Si atom in each -SiX 2 d H e group.
上記一般式(2)において、nは2以上であることが好ましく、4以下であることが好ましい。上記一般式(2)において、aは10以上であることが好ましく、14以下であることが好ましい。上記一般式(2)において、cは1以下であることが好ましく、0であることがより好ましい。上記一般式(2)において、dは3であることがより好ましい。 In the above general formula (2), n is preferably 2 or more and preferably 4 or less. In the above general formula (2), a is preferably 10 or more and preferably 14 or less. In the above general formula (2), c is preferably 1 or less and more preferably 0. In the above general formula (2), d is more preferably 3.
上記一般式(2)において、X1とX2のハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子が挙げられ、好ましくは塩素原子、臭素原子であり、より好ましくは塩素原子である。X1および/またはX2が複数ある場合は、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。 In the above general formula (2), the halogen atoms of X1 and X2 include a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and a fluorine atom, preferably a chlorine atom or a bromine atom, and more preferably a chlorine atom. When there are a plurality of X1 and/or X2 , they may be the same or different.
本開示の環状ハロシラン化合物としては、デカクロロシクロペンタシラン、トリクロロシリル-ノナクロロシクロペンタシラン、ドデカクロロシクロヘキサシラン、トリクロロシリル-ウンデカクロロシクロヘキサシラン、テトラデカシクロヘプタシラン、トリクロロシリル-トリデカクロロシクロヘプタシラン、Si5Cl9-Si5Cl9、Si6Cl11-Si6Cl11、Si7Cl13-Si7Cl13、等が好ましく例示され、デカクロロシクロペンタシランまたはドデカクロロシクロヘキサシランがより好ましい。 Preferred examples of the cyclic halosilane compounds of the present disclosure include decachlorocyclopentasilane, trichlorosilyl-nonachlorocyclopentasilane, dodecachlorocyclohexasilane, trichlorosilyl - undecachlorocyclohexasilane , tetradecacycloheptasilane, trichlorosilyl-tridecachlorocycloheptasilane, Si5Cl9 - Si5Cl9 , Si6Cl11 -Si6Cl11 , Si7Cl13 - Si7Cl13 , and the like, with decachlorocyclopentasilane or dodecachlorocyclohexasilane being more preferred.
本開示の環状ハロシラン化合物は、特に制限されないが、例えば後述する工程(E)に記載の方法で製造することができる。 The cyclic halosilane compound of the present disclosure can be produced, for example, by the method described in step (E) below, without any particular limitation.
<環状ハロシラン化合物の塩>
本開示において、環状ハロシラン化合物の塩は、1以上のSi元素を含む環構造と、1以上のSi-ハロゲン元素の結合とを含むアニオン部位と、対カチオン部位とを有するものであればよく、該環構造は置換基を有していても良い(以下、本開示の環状ハロシラン化合物の塩)とも言う。本開示の環状ハロシラン化合物の塩における、1分子中のSi元素の数は、3以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、14以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましい。本開示の環状ハロシラン化合物の塩は、ケイ素単素環を含むことが好ましい。
<Salt of Cyclic Halosilane Compound>
In the present disclosure, the salt of a cyclic halosilane compound may have a ring structure containing one or more Si atoms, an anion moiety containing one or more Si-halogen bond, and a counter cation moiety, and the ring structure may have a substituent (hereinafter, also referred to as the salt of a cyclic halosilane compound of the present disclosure). The number of Si atoms in one molecule of the salt of a cyclic halosilane compound of the present disclosure is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, and preferably 14 or less, and more preferably 7 or less. The salt of a cyclic halosilane compound of the present disclosure preferably contains a silicon monocycle.
環状ハロシラン化合物の塩は、対カチオン部位として任意の構造を含んで良い。上記対カチオン部位としては、例えば、オニウム類(例えば、ホスホニウムイオンやアンモニウムイオン);N,N,N′,N”,N“-ペンタエチルジエチレントリアミン(ペデタ(pedeta))・SiH2Cl+、N,N,N’,N’-テトラエチルエチレンジアミン(テエダ(teeda)・SiH2Cl+などの、ポリアミン・SiH2Cl+等が挙げられる。 The salt of the cyclic halosilane compound may contain any structure as a counter cation moiety. Examples of the counter cation moiety include oniums (e.g., phosphonium ion and ammonium ion); polyamines.SiH 2 Cl + such as N,N,N',N",N"-pentaethyldiethylenetriamine (pedeta).SiH 2 Cl + and N,N,N',N'-tetraethylethylenediamine (teda).SiH 2 Cl + .
環状ハロシラン化合物の塩は、ホスホニウム塩またはアンモニウム塩であることが好ましい。環状ハロシラン化合物の塩は、対カチオン部位として、下記一般式(3)または(4)で表される構造を含むことが好ましい。 The salt of the cyclic halosilane compound is preferably a phosphonium salt or an ammonium salt. The salt of the cyclic halosilane compound preferably contains a structure represented by the following general formula (3) or (4) as the counter cation site.
式(3)または(4)において、R1~R4はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアリール基を表す。式(3)または(4)において、R1~R4は各々異なっていてもよいが、全て同じ基であることが好ましい。上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロへキシル基等の炭素数1~16のアルキル基が好ましく挙げられ、炭素数1~8のアルキル基であることがより好ましい。上記アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等の炭素数6~18のアリール基が好ましく挙げられ、炭素数6~12のアリール基であることがより好ましい。上記置換基としては、特に制限は無く、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、水酸基などが例示される。
なおR1~R4は、高純度の環状ハロシラン化合物の塩を製造しやすい傾向にあることから、アルキル基またはアリール基であることが好ましく、特に式(3)の場合はアリール基がより好ましく、式(4)の場合はアルキル基がより好ましい。また、対カチオンとしては、アンモニウムイオンの方がホスホニウムイオンよりも好ましい。
In formula (3) or (4), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or an aryl group which may have a substituent. In formula (3) or (4), R 1 to R 4 may be different from each other, but it is preferable that they are all the same group. As the alkyl group, preferred examples include alkyl groups having 1 to 16 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, and cyclohexyl, and more preferably alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms. As the aryl group, preferred examples include aryl groups having 6 to 18 carbon atoms, such as phenyl and naphthyl, and more preferably aryl groups having 6 to 12 carbon atoms. As the substituent, there is no particular limitation, and examples include halogen atoms, alkyl groups, aryl groups, alkoxy groups, and hydroxyl groups.
In addition, R 1 to R 4 are preferably alkyl groups or aryl groups, as this tends to facilitate the production of high-purity salts of the cyclic halosilane compound, and in particular, in the case of formula (3), aryl groups are more preferable, and in the case of formula (4), alkyl groups are more preferable. As the counter cation, ammonium ions are more preferable than phosphonium ions.
本開示の環状ハロシラン化合物の塩は、例えば下記一般式(5)で表すことができる。 The salt of the cyclic halosilane compound of the present disclosure can be represented, for example, by the following general formula (5):
上記一般式(5)において、X1とX2はそれぞれ独立してハロゲン原子を表し、nは0~5の数を表し、aは、1~2nの数を表し、bとcはそれぞれ0~2n-1の数(ただし、a+b+c=2nである)を表し、dとeはそれぞれ0~3の数を表し(ただし、d+eは3である)、Lはアニオン性配位子を表し、pは配位子Lの価数として-2~0の整数を表し、Kは対カチオンを表し、qは対カチオンKの価数として0~2の整数を表し、mは1~2であり、sは1以上の整数を表し、tは1以上の整数を表す。 In the above general formula (5), X1 and X2 each independently represent a halogen atom, n represents a number from 0 to 5, a represents a number from 1 to 2n, b and c each represent a number from 0 to 2n-1 (provided that a+b+c=2n), d and e each represent a number from 0 to 3 (provided that d+e is 3), L represents an anionic ligand, p represents an integer from -2 to 0 as the valence of the ligand L, K represents a counter cation, q represents an integer from 0 to 2 as the valence of the counter cation K, m is 1 to 2, s represents an integer of 1 or more, and t represents an integer of 1 or more.
なお、上記一般式(5)において、aは、環構造に含まれるSi原子に直接結合するハロゲン原子の数であり、bは、環構造に含まれるSi原子に直接結合する水素原子の数であり、cは、環構造に含まれるSi原子に直接結合する-SiX2 dHe基の数である。例えば、nが3の場合には、本開示の環状ハロシラン化合物に含まれる環構造はSi原子を6つ含む6員環構造である。dは、それぞれの、-SiX2 dHe基において、Si原子に結合するハロゲン原子の数であり、eは、それぞれの、-SiX2 dHe基において、Si原子に結合する水素原子の数である。 In the above general formula (5), a is the number of halogen atoms directly bonded to the Si atom contained in the ring structure, b is the number of hydrogen atoms directly bonded to the Si atom contained in the ring structure, and c is the number of -SiX 2 d H e groups directly bonded to the Si atom contained in the ring structure. For example, when n is 3, the ring structure contained in the cyclic halosilane compound of the present disclosure is a 6-membered ring structure containing 6 Si atoms. d is the number of halogen atoms bonded to the Si atom in each -SiX 2 d H e group, and e is the number of hydrogen atoms bonded to the Si atom in each -SiX 2 d H e group.
上記一般式(5)において、nは2以上であることが好ましく、4以下であることが好ましい。上記一般式(5)において、aは10以上であることが好ましく、14以下であることが好ましい。上記一般式(5)において、cは1以下であることが好ましく、0であることがより好ましい。上記一般式(5)において、dは3であることがより好ましい。 In the above general formula (5), n is preferably 2 or more and preferably 4 or less. In the above general formula (5), a is preferably 10 or more and preferably 14 or less. In the above general formula (5), c is preferably 1 or less and more preferably 0. In the above general formula (5), d is more preferably 3.
上記一般式(3)において、X1とX2のハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子が挙げられ、好ましくは塩素原子、臭素原子であり、より好ましくは塩素原子である。X1および/またはX2が複数ある場合は、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。
式(5)中、Lは環を構成するケイ素原子に配位したアニオン性の配位子を表し、pは配位子の価数(-2~0の整数)を表し、mは配位子の数(1~2)を表す。アニオン性の配位子としては、ハロゲン化物イオン、硝酸イオン、シアン化物イオン等が挙げられる。
式(5)中、Kは対カチオンを表し、qは対カチオンKの価数(0~2の整数)を表し、配位子Lの価数と数および対カチオンKの価数に応じて、sとtの値がそれぞれ定められる。対カチオンの好ましい形態としては前記のとおりである。
本開示の環状ハロシラン化合物の塩としては、具体的には、テトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオン錯体([Si6Cl14
2-])の塩や、テトラデカブロモシクロヘキサシラン・ジアニオン錯体([Si6Br14
2-])の塩、[Si5Cl12
2-]、[Si5Br12
2-]等が挙げられる。また、その対イオンとしては、ホスホニウムイオンまたはアンモニウムイオンであることが好ましい。
本開示の環状ハロシラン化合物の塩として、下記一般式(6)、(7)で表される化合物を上げることができる。
In the above general formula (3), the halogen atoms of X1 and X2 include a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and a fluorine atom, preferably a chlorine atom or a bromine atom, and more preferably a chlorine atom. When there are a plurality of X1 and/or X2 , they may be the same or different.
In formula (5), L represents an anionic ligand coordinated to a silicon atom constituting the ring, p represents the valence of the ligand (an integer of −2 to 0), and m represents the number of ligands (1 to 2). Examples of the anionic ligand include a halide ion, a nitrate ion, and a cyanide ion.
In formula (5), K represents a counter cation, q represents the valence of the counter cation K (an integer of 0 to 2), and the values of s and t are determined depending on the valence and number of the ligand L and the valence of the counter cation K. The preferred form of the counter cation is as described above.
Specific examples of salts of the cyclic halosilane compounds of the present disclosure include salts of tetradecachlorocyclohexasilane dianion complex ([ Si6Cl142- ]), salts of tetradecabromocyclohexasilane dianion complex ( [ Si6Br142- ] ), [ Si5Cl122- ] , [ Si5Br122- ], etc. The counter ion is preferably a phosphonium ion or an ammonium ion .
Examples of salts of the cyclic halosilane compounds of the present disclosure include compounds represented by the following general formulas (6) and (7).
上記一般式(6)、(7)における、X1、X2、a、b、c、d、e、およびそれらの好ましい形態は、上記一般式(5)と同様であり、R1、R2、R3,R4およびそれらの好ましい形態は、上記一般式(3)、(4)と同様である。上記一般式(6)、(7)における、X3は、ハロゲン原子を表す。式(6)および式(7)では、X3はイオン形態で存在しハロゲン化物イオンとなっている。 In the above general formulas (6) and (7), X1 , X2 , a, b, c, d, e, and their preferred forms are the same as those in the above general formula (5), and R1 , R2 , R3 , R4, and their preferred forms are the same as those in the above general formulas (3) and (4). In the above general formulas (6) and (7), X3 represents a halogen atom. In formulas (6) and (7), X3 exists in the form of an ion and is a halide ion.
本開示の環状ハロシラン化合物の塩は、特に制限されないが、例えば後述する工程(D)に記載の方法で製造することができる。
<環状ハロシラン化合物の錯体>
本開示において、環状ハロシラン化合物の錯体は、1以上のSi元素を含む環構造と、1以上のSi-ハロゲン元素の結合とを含み、少なくとも1つの配位化合物を含めばよく、該環構造は置換基を有していても良い(以下、本開示の環状ハロシラン化合物の錯体)とも言う。本開示の環状ハロシラン化合物の錯体における、1分子中のSi元素の数は、3以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、14以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましい。本開示の環状ハロシラン化合物の錯体は、ケイ素単素環を含むことが好ましい。
The salt of the cyclic halosilane compound of the present disclosure is not particularly limited, but can be produced, for example, by the method described in step (D) below.
<Complex of Cyclic Halosilane Compound>
In the present disclosure, a complex of a cyclic halosilane compound includes a ring structure containing one or more Si elements and one or more Si-halogen bond, and may include at least one coordination compound, and the ring structure may have a substituent (hereinafter, also referred to as a complex of a cyclic halosilane compound of the present disclosure). In a complex of a cyclic halosilane compound of the present disclosure, the number of Si elements in one molecule is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, and preferably 14 or less, and more preferably 7 or less. A complex of a cyclic halosilane compound of the present disclosure preferably includes a silicon monocycle.
本開示の環状ハロシラン化合物の錯体として、好ましくは下記(i)及び(ii)からなる群より選択される少なくとも1種の配位化合物を含む環状ハロシラン中性錯体であることが好ましい。
(i)XRh(XがP、P=O、Nのときはh=3であり、Rは同一または異なって置換または無置換のアルキル基またはアリール基を表し、XがS、S=O、Oのときはh=2であり、Rは同一又は異なって前記と同じ基を意味する。但し、XRh中のアミノ基の数は0または1である。)として表される化合物、
(ii)環中に非共有電子対を有するN、O、SまたはPを含む置換または無置換の複素環化合物。
The complex of the cyclic halosilane compound of the present disclosure is preferably a cyclic halosilane neutral complex containing at least one coordination compound selected from the group consisting of the following (i) and (ii):
(i) A compound represented by XR h (when X is P, P═O or N, h=3; R is the same or different and represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group; when X is S, S═O or O, h=2; R is the same or different and represents the same group as above; however, the number of amino groups in XR h is 0 or 1),
(ii) Substituted or unsubstituted heterocyclic compounds containing N, O, S or P having an unshared electron pair in the ring.
本開示の環状ハロシラン化合物の錯体として、好ましくは下記一般式(8)で表される環状ハロシラン中性錯体が例示される。 A preferred example of the complex of the cyclic halosilane compound of the present disclosure is a cyclic halosilane neutral complex represented by the following general formula (8):
上記一般式(8)において、X1、X2、a、b、c、d、e、およびそれらの好ましい形態は、上記一般式(5)と同様であり、Yは(i)XRh(XがP、P=O、Nのときはh=3であり、Rは同一または異なって置換または無置換のアルキル基またはアリール基を表し、XがS、S=O、Oのときはh=2であり、Rは同一又は異なって前記と同じ基を意味する。但し、XRh中のアミノ基の数は0または1である。)として表される化合物、および(ii)環中に非共有電子対を有するN、O、SまたはPを含む置換または無置換の複素環化合物)、からなる群より選択される少なくとも1種の配位化合物であり、lは1または2である。
(i)の化合物の具体例としては、トリフェニルホスフィン(PPh3)、トリフェニルホスフィンオキシド(Ph3P=O)、トリス(4-メトキシフェニル)ホスフィン(P(MeOPh)3)、トリフェニルアミン等のXがP、P=O、Nの化合物;ジメチルスルホキシド等のXがS=Oの化合物等が挙げられる。
(ii)複素環化合物においては、環中に非共有電子対を有していることが必要であり、この非共有電子対が環状シランに配位して環状ハロシラン中性錯体を形成する。このような複素環化合物としては、環中に非共有電子対を有するN,O,SまたはPを含む置換または無置換の複素環化合物1種以上が挙げられる。複素環化合物が有していてもよい置換基は、上記したXがP、P=Oである場合のRがアルキル基またはアリール基の場合に有していてもよい置換基と同じである。複素環化合物としては、ピリジン類、イミダゾール類、ピラゾール類、オキサゾール類、チアゾール類、イミダゾリン類、ピラジン類、チオフェン類、フラン類等が挙げられ、具体例としては、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン、テトラヒドロチオフェン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
In the above general formula (8), X 1 , X 2 , a, b, c, d, e and their preferred forms are the same as those in the above general formula (5), and Y is at least one coordination compound selected from the group consisting of (i) a compound represented by XR h (when X is P, P═O, N, h=3, R is the same or different and represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group, and when X is S, S═O, O, h=2, R is the same or different and represents the same group as above, with the proviso that the number of amino groups in XR h is 0 or 1), and (ii) a substituted or unsubstituted heterocyclic compound containing N, O, S or P having an unshared electron pair in the ring), and l is 1 or 2.
Specific examples of the compound (i) include compounds where X is P, P=O, or N, such as triphenylphosphine ( PPh3 ), triphenylphosphine oxide (Ph3P=O), tris(4-methoxyphenyl)phosphine (P(MeOPh) 3 ), and triphenylamine; and compounds where X is S=O, such as dimethyl sulfoxide.
(ii) In the heterocyclic compound, it is necessary that the ring has an unshared electron pair, and this unshared electron pair is coordinated to the cyclic silane to form a cyclic halosilane neutral complex. Such heterocyclic compounds include one or more substituted or unsubstituted heterocyclic compounds containing N, O, S, or P having an unshared electron pair in the ring. The substituents that the heterocyclic compound may have are the same as the substituents that may be possessed when R is an alkyl group or an aryl group when X is P or P=O. Examples of the heterocyclic compound include pyridines, imidazoles, pyrazoles, oxazoles, thiazoles, imidazolines, pyrazines, thiophenes, furans, etc., and specific examples include N,N-dimethyl-4-aminopyridine, tetrahydrothiophene, tetrahydrofuran, etc.
本開示の環状ハロシラン化合物の錯体としては、[PPh3]2[Si6Cl12]、[Ph3P=O]2[Si6Cl12]、[P(CH3OPh)3]2[Si6Cl12]、[N,N-ジメチル-4-アミノピリジン]2[Si6Cl12]等が好ましく例示される。 Preferred examples of complexes of the cyclic halosilane compounds of the present disclosure include [PPh3]2[Si6Cl12 ] , [ Ph3P =O] 2 [ Si6Cl12 ], [ P ( CH3OPh ) 3 ] 2 [ Si6Cl12 ], and [N,N-dimethyl-4-aminopyridine] 2 [ Si6Cl12 ] .
本開示の環状ハロシラン化合物の錯体は、特に制限されないが、例えば後述する工程(F)に記載の方法で製造することができる。 The complex of the cyclic halosilane compound of the present disclosure is not particularly limited, but can be produced, for example, by the method described in step (F) below.
[本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法]
<工程(A)>
本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法は、環状ハロシラン化合物、環状ハロシラン化合物の塩、および環状ハロシラン化合物の錯体から選択される1種以上(以下、「環状ハロシラン化合物等」ともいう)と、還元剤とを接触させる工程(以下、「工程(A)」ともいう)を含む。環状ハロシラン化合物等は、1種または2種以上を使用することができる。
[Method for producing cyclic silane hydride compounds according to the present disclosure]
<Step (A)>
The method for producing a cyclic silane hydrogen compound of the present disclosure includes a step of contacting one or more compounds selected from a cyclic halosilane compound, a salt of a cyclic halosilane compound, and a complex of a cyclic halosilane compound (hereinafter also referred to as "cyclic halosilane compound, etc.") with a reducing agent (hereinafter also referred to as "step (A)"). One or more of the cyclic halosilane compounds, etc. can be used.
工程(A)で使用する還元剤としては、特に制限はないが、中性もしくはイオン性のヒドリド化合物等が例示され、水素化アルミニウム化合物、水素化ホウ素化合物、水素化ケイ素化合物、水素化スズ化合物および水素化遷移金属化合物から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。水素化アルミニウム化合物としては、具体的には水素化リチウムアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ビス(2-メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム等が例示される。水素化ホウ素化合物としては、具体的には水素化ホウ素ナトリウム、水素化トリエチルホウ素リチウム、水素化ホウ素ニッケル、水素化ホウ素亜鉛等が例示される。水素化ケイ素化合物としては、具体的にはトリエチルシラン、トリイソプロピルシラン等が例示される。水素化スズ化合物としては、水素化トリブチルスズ等が例示される。 The reducing agent used in step (A) is not particularly limited, but examples thereof include neutral or ionic hydride compounds, and is preferably at least one selected from aluminum hydride compounds, boron hydride compounds, silicon hydride compounds, tin hydride compounds, and transition metal hydride compounds. Specific examples of aluminum hydride compounds include lithium aluminum hydride, diisobutylaluminum hydride, and sodium bis(2-methoxyethoxy)aluminum hydride. Specific examples of boron hydride compounds include sodium borohydride, lithium triethylborohydride, nickel borohydride, and zinc borohydride. Specific examples of silicon hydride compounds include triethylsilane and triisopropylsilane. Specific examples of tin hydride compounds include tributyltin hydride.
工程(A)における還元剤の使用量としては、適宜設定すればよく、例えば、環状ハロシラン化合物等の有するケイ素-ハロゲン結合1個に対するヒドリド化合物のヒドリドの当量が0.5当量以上となることが好ましく、0.8当量以上がより好ましく、0.9当量以上がさらに好ましく、また15当量以下が好ましく、5当量以下がより好ましく、2当量以下がさらに好ましい。 The amount of reducing agent used in step (A) may be appropriately set. For example, the amount of hydride in the hydride compound per silicon-halogen bond in the cyclic halosilane compound or the like is preferably 0.5 equivalents or more, more preferably 0.8 equivalents or more, even more preferably 0.9 equivalents or more, and preferably 15 equivalents or less, more preferably 5 equivalents or less, and even more preferably 2 equivalents or less.
工程(A)は、有機溶媒を使用しても良い。工程(A)において使用可能な溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、トルエン等の炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテル等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭素系溶媒等が例示される。工程(A)は、炭化水素系溶媒またはエーテル系溶媒から選ばれる少なくとも1つの存在下で行われることが好ましい。工程(A)は、1種または2種以上の溶媒の存在下で行っても良い。なお、本開示において、溶媒とは、反応原料のいずれか1種以上および/または反応生成物のいずれか1種以上を溶解するものであればよい。 In step (A), an organic solvent may be used. Examples of solvents that can be used in step (A) include hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, and toluene; ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran, cyclopentyl methyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, and methyl tertiary butyl ether; and halogenated carbon solvents such as dichloromethane and dichloroethane. Step (A) is preferably carried out in the presence of at least one selected from hydrocarbon solvents and ether solvents. Step (A) may be carried out in the presence of one or more solvents. In this disclosure, the solvent may be any solvent that dissolves one or more of the reaction raw materials and/or one or more of the reaction products.
工程(A)における溶媒の使用量としては、溶媒1Lに対し、環状ハロシラン化合物等の合計の使用量が0.01モル以上であることが好ましく、0.05モル以上であることがより好ましく、0.10モル以上であることがさらに好ましく、5.0モル以下であることが好ましく、3.0モル以下であることがより好ましく、1.0モル以下であることがさらに好ましい。溶媒を、上記範囲で使用して反応を行う場合、還元反応の効率が向上する傾向にある。 The amount of solvent used in step (A) is preferably 0.01 mol or more, more preferably 0.05 mol or more, and even more preferably 0.10 mol or more, and is preferably 5.0 mol or less, more preferably 3.0 mol or less, and even more preferably 1.0 mol or less, per 1 L of solvent. When the reaction is carried out using a solvent in the above range, the efficiency of the reduction reaction tends to improve.
工程(A)における、反応液に対する環状ハロシラン化合物等と環状水素化シラン化合物との合計の濃度が、0.01モル/L以上であることが好ましく、0.05モル/L以上であることがより好ましく、0.10モル/L以上であることがさらに好ましく、5.0モル/L以下であることが好ましく、3.0モル/L以下であることがより好ましく、1.0モル/L以下であることがさらに好ましい。上記範囲で反応を行う場合、還元反応の効率が向上する傾向にある。 In step (A), the total concentration of the cyclic halosilane compound and the cyclic hydrogen silane compound in the reaction solution is preferably 0.01 mol/L or more, more preferably 0.05 mol/L or more, and even more preferably 0.10 mol/L or more, and is preferably 5.0 mol/L or less, more preferably 3.0 mol/L or less, and even more preferably 1.0 mol/L or less. When the reaction is carried out within the above range, the efficiency of the reduction reaction tends to be improved.
工程(A)における反応温度としては、反応性に応じて適宜調整すればよいが、例えば、-60℃以上が好ましく、-40℃以上がより好ましく、-20℃以上がさらに好ましく、また150℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましく、80℃以下がさらに好ましく、70℃以下が特に好ましい。反応時間は、反応の進行の程度に応じて適宜調整すればよく、例えば、10分以上が好ましく、1時間以上がより好ましく、2時間以上がさらに好ましく、また72時間以下が好ましく、48時間以下がより好ましく、24時間以下がさらに好ましい。 The reaction temperature in step (A) may be adjusted appropriately depending on the reactivity, and is, for example, preferably -60°C or higher, more preferably -40°C or higher, even more preferably -20°C or higher, and preferably 150°C or lower, more preferably 100°C or lower, even more preferably 80°C or lower, and particularly preferably 70°C or lower. The reaction time may be adjusted appropriately depending on the extent of the progress of the reaction, and is, for example, preferably 10 minutes or more, more preferably 1 hour or more, even more preferably 2 hours or more, and preferably 72 hours or lower, more preferably 48 hours or lower, and even more preferably 24 hours or lower.
工程(A)は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。 Step (A) is preferably carried out under an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas.
工程(A)において、環状ハロシラン化合物等と還元剤との接触に際しては、溶媒の存在下で接触させることが好ましい。溶媒の存在下で環状ハロシラン化合物等と還元剤とを接触させる方法としては、例えば、(1)環状ハロシラン化合物等と還元剤の一方を溶媒に溶解または分散させて溶液または分散液としておき、他方と混合(他方を溶液または分散液に加えるか、他方に溶液または分散液を加えるか)する方法、(2)両方をそれぞれ溶媒に溶解または分散させて溶液または分散液としておいた後に、両者を混合する方法、(3)溶媒に環状ハロシラン化合物等と還元剤を同時にもしくは順次加える方法等が挙げられる。これらの中で特に好ましいのは上記(2)の態様である。 In step (A), the cyclic halosilane compound, etc., and the reducing agent are preferably brought into contact in the presence of a solvent. Examples of methods for bringing the cyclic halosilane compound, etc., and the reducing agent into contact in the presence of a solvent include (1) a method in which one of the cyclic halosilane compound, etc. and the reducing agent is dissolved or dispersed in a solvent to form a solution or dispersion, and then mixed with the other (the other is added to the solution or dispersion, or the solution or dispersion is added to the other), (2) a method in which both are dissolved or dispersed in a solvent to form a solution or dispersion, and then the two are mixed, and (3) a method in which the cyclic halosilane compound, etc. and the reducing agent are added to the solvent simultaneously or sequentially. Among these, the above-mentioned mode (2) is particularly preferred.
工程(A)において、反応系に環状ハロシラン化合物等、または還元剤を添加する方法としては、一方または両方を一括で添加しても良いが、一方または両方を逐次添加することが好ましい。逐次添加としては、分割添加しても良いが、連続的に添加することが好ましい。
工程(A)は、バッチ式の反応でも良く、CSTRのような連続層型反応器やマイクロリアクターやフローリアクターのような管型反応器などを用いた連続式の反応でも良い。
In step (A), the cyclic halosilane compound or the like or the reducing agent may be added to the reaction system in one lump, or preferably in a sequential manner. The sequential addition may be in portions, or preferably in a continuous manner.
Step (A) may be a batch reaction, or a continuous reaction using a continuous bed reactor such as a CSTR, or a tubular reactor such as a microreactor or a flow reactor.
<工程(B)>
本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法は、前記工程(A)で得られた還元反応液を酸性水溶液と接触させる工程(以下、「工程(B)」とも言う)を含む。
<Step (B)>
The method for producing a cyclic silane hydride compound of the present disclosure includes a step of contacting the reduction reaction solution obtained in the step (A) with an acidic aqueous solution (hereinafter also referred to as "step (B)").
工程(B)は、前記工程(A)の後に固液分離工程を経ずに行うことが好ましい。上記の場合、還元剤に由来する成分の製造設備への固着がより抑制される傾向にある。なお、本開示において「前記工程(A)で得られた還元反応液を酸性水溶液と接触させる」とは、前記工程(A)で得られた還元反応液を実質的に固液分離工程を経ずに、酸性水溶液と接触させることを意味する。実質的に固液分離工程を経ないとは、例えば固形分の10質量%以上、好ましくは5質量%以上を工程(A)で得られた還元反応液から分離しないことである。工程(B)は、前記工程(A)に引き続き実施することがより好ましい。 It is preferable that step (B) is carried out without a solid-liquid separation step after step (A). In the above case, the adhesion of components derived from the reducing agent to the manufacturing equipment tends to be further suppressed. In this disclosure, "contacting the reduction reaction liquid obtained in step (A) with an acidic aqueous solution" means that the reduction reaction liquid obtained in step (A) is contacted with an acidic aqueous solution without substantially passing through a solid-liquid separation step. "Substantially not passing through a solid-liquid separation step" means, for example, that 10% by mass or more, preferably 5% by mass or more of the solid content is not separated from the reduction reaction liquid obtained in step (A). It is more preferable that step (B) is carried out subsequent to step (A).
また、工程(B)において、濃縮工程を経ずに還元反応液を酸性水溶液と接触させることがさらに好ましい。酸水溶液と接触させる前に溶媒留去を行ってもよいが、過度に濃縮させると濃縮釜の上部や冷却器などに析出固体の固着等が発生する場合があるため、固形分濃度30%以下となるよう濃縮することが好ましい。
工程(A)と工程(B)のいずれもバッチ式の反応で行う場合には、工程(A)と工程(B)とを同じ反応器(反応釜)で実施することが好ましい。また、工程(A)と工程(B)のどちらも、もしくはいずれか一方を連続式での反応で行う場合には、マイクロリアクターやフローリアクターで実施することが好ましい。
In step (B), it is more preferable to contact the reduction reaction solution with the acidic aqueous solution without going through a concentration step. Although the solvent may be removed by distillation before contacting with the acidic aqueous solution, excessive concentration may cause the deposition of solids on the top of the concentration vessel or in the cooler, and therefore it is preferable to concentrate the solution to a solid content of 30% or less.
When both steps (A) and (B) are carried out as batch reactions, it is preferable to carry out steps (A) and (B) in the same reactor (reaction kettle). When either or both of steps (A) and (B) are carried out as continuous reactions, it is preferable to carry out them in a microreactor or a flow reactor.
工程(B)において、前記工程(A)で得られた還元反応液と接触させる酸性水溶液における酸性物質の濃度は、0.01質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましく、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましい。上記の場合、還元剤に由来する成分の製造設備への固着がより抑制される傾向にある。 In step (B), the concentration of the acidic substance in the acidic aqueous solution brought into contact with the reduction reaction solution obtained in step (A) is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, even more preferably 1% by mass or more, preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less. In the above case, there is a tendency for the adhesion of components derived from the reducing agent to the manufacturing equipment to be further suppressed.
酸性水溶液の使用量は、還元反応液100質量部に対し、好ましくは1~10000質量部、より好ましくは10~5000質量部、さらに好ましくは20~3000質量部である。 The amount of the acidic aqueous solution used is preferably 1 to 10,000 parts by mass, more preferably 10 to 5,000 parts by mass, and even more preferably 20 to 3,000 parts by mass, per 100 parts by mass of the reduction reaction solution.
上記酸性物質としては、特に制限はなく、有機酸、無機酸等が例示されるが、塩酸、硫酸、硝酸、およびリン酸から選択される少なくとも1つを含むことが好ましい。 The acidic substance is not particularly limited, and examples include organic acids and inorganic acids, but it is preferable that the acidic substance contains at least one selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid.
工程(B)において、還元反応液と酸性水溶液との接触に際しては、還元反応液と、酸性水溶液との少なくともいずれか一方を反応器に逐次添加することが好ましい。このように還元反応液ならびに酸性水溶液の一方または両方を滴下することにより、固形残渣の形成を抑えつつ、還元反応液に含まれる還元剤の残渣を分解できる傾向にあり、生じる発熱や発生する酸性ガスや水素ガスをも添加速度により制御することができるので、生産性の向上に繋がる効果が得られる。
工程(B)において、還元反応液ならびに酸性水溶液の一方または両方を滴下する場合の好ましい態様としては、(1)反応器内に還元反応液を仕込んでおき、これに酸性水溶液を添加する態様、(2)反応器内に酸性水溶液を仕込んでおき、これに還元反応液を添加する態様、(3)反応器内に、還元反応液と酸性水溶液とを同時または順次添加する態様である。これらの中でも上記(2)の態様、すなわち、還元反応液を酸性水溶液に添加することが好ましい。
工程(B)で使用する酸性水溶液は、溶存酸素を除くために、予め脱気しておくことが好ましい。脱気は窒素やアルゴン等の不活性ガスを酸性水溶液中にバブリングする操作で行ってもよく、減圧と窒素やアルゴン等の不活性ガスによる置換を数回繰り返す操作で行ってもよく、常圧もしくは減圧下で煮沸する操作で行ってもよく、超音波を照射する操作で行ってもよく、またこれらを2つもしくはそれ以上組み合わせた操作で行ってもよい。
In the step (B), when the reduction reaction solution is brought into contact with the acidic aqueous solution, it is preferable to sequentially add at least one of the reduction reaction solution and the acidic aqueous solution to the reactor. By dropping one or both of the reduction reaction solution and the acidic aqueous solution in this manner, the formation of solid residues is suppressed while the residue of the reducing agent contained in the reduction reaction solution tends to be decomposed, and the generated heat and the generated acidic gas and hydrogen gas can also be controlled by the addition rate, which leads to an effect of improving productivity.
In the step (B), preferred embodiments for dropping one or both of the reduction reaction solution and the acidic aqueous solution are (1) an embodiment in which the reduction reaction solution is charged in a reactor and the acidic aqueous solution is added thereto, (2) an embodiment in which the acidic aqueous solution is charged in a reactor and the reduction reaction solution is added thereto, and (3) an embodiment in which the reduction reaction solution and the acidic aqueous solution are added simultaneously or sequentially to the reactor. Among these, the embodiment (2), i.e., adding the reduction reaction solution to the acidic aqueous solution, is preferred.
The acidic aqueous solution used in step (B) is preferably degassed in advance to remove dissolved oxygen. Degassing may be performed by bubbling an inert gas such as nitrogen or argon into the acidic aqueous solution, by repeatedly reducing the pressure and replacing the solution with an inert gas such as nitrogen or argon several times, by boiling the solution under normal or reduced pressure, by irradiating the solution with ultrasonic waves, or by a combination of two or more of these methods.
工程(B)で使用する反応器は、攪拌手段を備えることが好ましい。攪拌手段としては、攪拌翼などの動的な攪拌手段でもよく、スタティックミキサーのような静的な攪拌手段でもよい。 The reactor used in step (B) is preferably equipped with a stirring means. The stirring means may be a dynamic stirring means such as a stirring blade, or a static stirring means such as a static mixer.
工程(B)において、反応温度は適宜調整すればよいが、例えば、-80℃以上が好ましく、-50℃以上がより好ましく、-30℃以上がさらに好ましく、また200℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましく、100℃以下がさらに好ましい。 In step (B), the reaction temperature may be adjusted as appropriate, but is preferably -80°C or higher, more preferably -50°C or higher, even more preferably -30°C or higher, and is preferably 200°C or lower, more preferably 150°C or lower, and even more preferably 100°C or lower.
工程(B)において、還元反応液と酸性水溶液との混合物は、水相と有機相(油層ともいう)とに分離してもよく、有機相を分取することにより、環状水素化シラン化合物を含む溶液を分液により取り出してもよい。固形分の完全な除去のために、分離した有機層をさらに酸水溶液や水と接触させ、再び水層と有機層に分離してもよい。
また、分取した有機相にさらに脱水処理を行ってもよい。脱水処理は、硫酸ナトリウムや硫酸マグネシウム等の無機塩の化学的乾燥剤を用いてもよく、モレキュラーシーブスのようなアルミナケイ酸塩(ゼオライト)等の物理的乾燥剤を用いてもよい。
In step (B), the mixture of the reduction reaction solution and the acidic aqueous solution may be separated into an aqueous phase and an organic phase (also called an oil layer), and the organic phase may be separated to separate the solution containing the cyclic silane hydride compound. In order to completely remove the solids, the separated organic layer may be contacted with an aqueous acid solution or water, and then separated again into an aqueous layer and an organic layer.
The separated organic phase may be further subjected to a dehydration treatment. The dehydration treatment may be performed using a chemical desiccant such as an inorganic salt, such as sodium sulfate or magnesium sulfate, or a physical desiccant such as an alumina silicate (zeolite), such as molecular sieves.
前記工程(A)で得られた還元反応液は、環状水素化シラン化合物とアルミニウム錯体とを含むことが好ましく、前記アルミニウム錯体は、アルミニウムもしくはアルミニウムハロゲン化物と、エーテル系溶媒との錯体であることがより好ましい。前記の組み合わせの場合、固形物の固着がより抑えられる傾向にある。 The reduction reaction liquid obtained in step (A) preferably contains a cyclic hydrogen silane compound and an aluminum complex, and more preferably the aluminum complex is a complex of aluminum or an aluminum halide and an ether-based solvent. In the case of the above combination, adhesion of solids tends to be further suppressed.
<工程(C)>
本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法は、任意であるが、環状水素化シラン化合物を蒸留する工程(以下、「工程(C)」とも言う)を含むことが好ましい。
<Step (C)>
The method for producing the cyclic silane hydride compound of the present disclosure is optional, but preferably includes a step of distilling the cyclic silane hydride compound (hereinafter also referred to as "step (C)").
蒸留方法には特に限定されないが、単蒸留、精密蒸留、分子蒸留、薄膜蒸発、フラッシュ蒸留、およびこれらの組み合わせが例示される。
蒸留は減圧下で行っても良く、例えば、好ましくは5~400Pa、より好ましくは10~350Pa、さらに好ましくは10~300Paである行うことができる。温度条件としては、好ましくは20~80℃、より好ましくは30~65℃である。
蒸留工程は2回以上行っても良い。
蒸留工程はバッチ蒸留でも良く、連続蒸留でも良い。
本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法は、任意であるが、晶析工程など、蒸留工程以外の精製工程を含んでも良い。
The distillation method is not particularly limited, but examples thereof include simple distillation, precision distillation, molecular distillation, thin film evaporation, flash distillation, and combinations thereof.
The distillation may be carried out under reduced pressure, for example, preferably from 5 to 400 Pa, more preferably from 10 to 350 Pa, and further preferably from 10 to 300 Pa. The temperature condition is preferably from 20 to 80° C., and more preferably from 30 to 65° C.
The distillation step may be carried out two or more times.
The distillation process may be a batch distillation or a continuous distillation.
The method for producing the cyclic silane hydride compound of the present disclosure may optionally include a purification step other than the distillation step, such as a crystallization step.
<工程(D)>
本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法は、任意であるが、ハロゲン化モノシラン化合物と、ホスホニウム塩およびアンモニウム塩から選択される少なくとも1つとを接触させる工程(以下、「工程(D)」とも言う)を含んでも良い。工程(D)により製造した環状ハロシラン化合物の塩を使用した場合、工程(A)や、後述する工程(E)の効率が向上する傾向にある。
<Step (D)>
The method for producing a cyclic silane hydride compound according to the present disclosure may optionally include a step of contacting a halogenated monosilane compound with at least one selected from a phosphonium salt and an ammonium salt (hereinafter also referred to as "step (D)"). When a salt of a cyclic halosilane compound produced by step (D) is used, the efficiency of step (A) and step (E) described below tends to be improved.
工程(D)では、ハロシラン化合物とホスホニウム塩およびアンモニウム塩の少なくとも一方とを接触させることにより、ハロシラン化合物の環化カップリング反応が起こり、ハロシラン化合物のケイ素原子が連なって形成された環を含む環状ハロシラン化合物の塩を得ることができる。この場合、得られる環状ハロシラン化合物の塩は、対カチオンとしてホスホニウムイオンまたはアンモニウムイオンを有するもの(すなわちホスホニウム塩またはアンモニウム塩)となり、対カチオンにケイ素原子を含まないため、後の工程で対カチオンに由来してシランガスが発生することを抑えることができるため有利である。 In step (D), a cyclization coupling reaction of the halosilane compound occurs by contacting the halosilane compound with at least one of a phosphonium salt and an ammonium salt, and a salt of a cyclic halosilane compound containing a ring formed by linking silicon atoms of the halosilane compound can be obtained. In this case, the salt of the cyclic halosilane compound obtained has a phosphonium ion or ammonium ion as a counter cation (i.e., a phosphonium salt or an ammonium salt), and since the counter cation does not contain a silicon atom, this is advantageous in that it is possible to suppress the generation of silane gas derived from the counter cation in a later step.
工程(D)で使用するハロシラン化合物としては、ヘキサクロロジシラン、ヘキサブロモジシラン、ヘキサヨードジシラン等のハロゲン化ジシランを使用することも可能であるが、モノシラン化合物(ハロゲン化モノシラン化合物)を使用することが好ましく、例えば、トリクロロシラン、トリブロモシラン、トリヨードシラン、トリフルオロシラン等のトリハロゲン化シラン;ジクロロシラン、ジブロモシラン、ジヨードシラン、ジフルオロシラン等のジハロゲン化シラン;テトラクロロシラン、テトラブロモシラン、テトラヨードシラン、テトラフルオロシラン等のテトラハロゲン化シラン;等が挙げられ、これらの中でもトリハロゲン化シランが好ましく、トリクロロシランがより好ましい。 As the halosilane compound used in step (D), it is possible to use halogenated disilanes such as hexachlorodisilane, hexabromodisilane, and hexaiododisilane, but it is preferable to use monosilane compounds (halogenated monosilane compounds). For example, trihalogenated silanes such as trichlorosilane, tribromosilane, triiodosilane, and trifluorosilane; dihalogenated silanes such as dichlorosilane, dibromosilane, diiodosilane, and difluorosilane; tetrahalogenated silanes such as tetrachlorosilane, tetrabromosilane, tetraiodosilane, and tetrafluorosilane; etc., among which trihalogenated silanes are preferred, and trichlorosilane is more preferred.
工程(D)で使用するホスホニウム塩は、第4級ホスホニウム塩であることが好ましく、下記式(9)で表される塩が好ましく挙げられる。また、アンモニウム塩は、第4級アンモニウム塩であることが好ましく、下記式(10)で表される塩が好ましく挙げられる。式(9)および式(10)中、R1~R4の態様や好ましい態様は、特に言及する場合を除き式(3)および式(4)と同じ意味であり、A-は1価のアニオンを示す。 The phosphonium salt used in step (D) is preferably a quaternary phosphonium salt, and preferred examples thereof include salts represented by the following formula (9). The ammonium salt is preferably a quaternary ammonium salt, and preferred examples thereof include salts represented by the following formula (10). In formulas (9) and (10), the aspects and preferred aspects of R 1 to R 4 have the same meanings as in formulas (3) and (4) unless otherwise specified, and A − represents a monovalent anion.
式(9)および式(10)において、A-で示される1価のアニオンとしては、ハロゲン化物イオン(例えば、Cl-、Br-、I-等)、ボレートイオン(例えば、BF4 -)、リン系アニオン(例えば、PF6 -)等が挙げられる。これらの中でも、入手の容易さの点から、Cl-、Br-、I-が好ましく、Cl-、Br-が特に好ましい。 In formula (9) and formula (10), examples of the monovalent anion represented by A- include halide ions (e.g., Cl- , Br- , I- , etc.), borate ions (e.g., BF4- ), phosphorus anions (e.g., PF6- ) , etc. Among these, from the viewpoint of ease of availability, Cl- , Br- , and I- are preferred , and Cl- and Br- are particularly preferred.
工程(D)において、ホスホニウム塩とアンモニウム塩は、どちらか一方のみ使用してもよく、両方使用してもよい。ホスホニウム塩は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。アンモニウム塩は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、工程(D)においては、ホスホニウム塩、アンモニウム塩以外のカップリング剤を併用しても構わない。その他のカップリング剤としては、例えば、N,N,N′,N“,N“-ペンタエチルジエチレントリアミン(ペデタ(pedeta))、N,N,N’,N’-テトラエチルエチレンジアミン(テエダ(teeda))等の第三級ポリアミンや、ホスホニウム塩やアンモニウム塩以外のオニウム塩が挙げられる。この場合、得られる環状ハロシラン化合物の塩の取り扱い性が向上する傾向にあることから、例えば、その他のカップリング剤の使用量を、ホスホニウム塩およびアンモニウム塩の合計の使用量に対して、0~10モル%にすることが好ましい。 In step (D), either the phosphonium salt or the ammonium salt may be used alone, or both may be used. The phosphonium salt may be used alone, or two or more may be used in combination. The ammonium salt may be used alone, or two or more may be used in combination. In step (D), a coupling agent other than the phosphonium salt and the ammonium salt may be used in combination. Examples of the other coupling agent include tertiary polyamines such as N,N,N',N",N"-pentaethyldiethylenetriamine (pedeta) and N,N,N',N'-tetraethylethylenediamine (teeda), and onium salts other than phosphonium salts and ammonium salts. In this case, the handleability of the resulting salt of the cyclic halosilane compound tends to be improved, so for example, it is preferable to use the other coupling agent in an amount of 0 to 10 mol% based on the total amount of the phosphonium salt and the ammonium salt.
式(9)で表されるホスホニウム塩や式(10)で表されるアンモニウム塩を用いることにより、環状ハロシラン化合物の塩を得ることができ、特に、6員のケイ素単素環を含み、この単素環を形成するケイ素原子以外にケイ素原子を含まない環状ハロシラン化合物の塩を容易に得ることができる。例えば、ハロシラン化合物としてトリクロロシランを用い、ホスホニウム塩として式(9)中のR1~R4がフェニル基でA-が塩素イオン(Cl-)である化合物を用いた場合には、ドデカクロロジヒドロシクロヘキサシラン・ジアニオン塩([Ph4P+]2[Si6H2Cl12 2-])、トリデカクロロヒドロシクロヘキサシラン・ジアニオン塩([Ph4P+]2[Si6HCl13 2-])、テトラデカクロロシクロヘキサシラン・ジアニオン塩([Ph4P+]2[Si6Cl14 2-])等の、環状ハロシラン化合物のジアニオンとホスホニウムイオンとからなる塩が得られる。 By using the phosphonium salt represented by formula (9) or the ammonium salt represented by formula (10), it is possible to obtain a salt of a cyclic halosilane compound, and in particular, it is possible to easily obtain a salt of a cyclic halosilane compound that contains a six-membered silicon homocycle and does not contain any silicon atoms other than the silicon atoms that form this homocycle. For example, when trichlorosilane is used as the halosilane compound and a compound in which R 1 to R 4 in formula ( 9 ) are phenyl groups and A - is a chloride ion (Cl - ) is used as the phosphonium salt, salts consisting of the dianion of a cyclic halosilane compound and a phosphonium ion, such as dodecachlorodihydrocyclohexasilane dianion salt ([Ph 4 P + ] 2 [Si 6 H 2 Cl 12 2- ]), tridecachlorohydrocyclohexasilane dianion salt ([Ph 4 P + ] 2 [Si 6 HCl 13 2- ]), or tetradecachlorocyclohexasilane dianion salt ([Ph 4 P + ] 2 [Si 6 Cl 14 2- ]), can be obtained.
工程(D)におけるホスホニウム塩および/またはアンモニウム塩の使用量(2種以上を用いる場合はその合計使用量)は、ハロシラン化合物1モルに対して、0.01モル以上が好ましく、0.05モル以上がより好ましく、0.08モル以上がさらに好ましく、また1.0モル以下が好ましく、0.7モル以下がより好ましく、0.5モル以下がさらに好ましい。ホスホニウム塩および/またはアンモニウム塩の量が少なすぎると、環状ハロシラン化合物の塩の収率が低下する傾向にある。 The amount of phosphonium salt and/or ammonium salt used in step (D) (the total amount used when two or more types are used) is preferably 0.01 mol or more, more preferably 0.05 mol or more, and even more preferably 0.08 mol or more, and is preferably 1.0 mol or less, more preferably 0.7 mol or less, and even more preferably 0.5 mol or less, per mol of the halosilane compound. If the amount of phosphonium salt and/or ammonium salt is too small, the yield of the salt of the cyclic halosilane compound tends to decrease.
工程(D)は塩基性化合物の存在下で行うことが好ましい。塩基性化合物としては、例えば(モノ-、ジ-、トリ-、ポリ-)アミン化合物が挙げられるが、中でもモノアミン化合物が好ましく用いられる。具体的には、例えば、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、トリイソブチルアミン、トリイソペンチルアミン、ジエチルメチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジメチルブチルアミン、ジメチル-2-エチルヘキシルアミン、ジイソプロピル-2-エチルヘキシルアミン、メチルジオクチルアミン等が好ましく、トリブチルアミンやジイソプロピルエチルアミンが特に好ましい。塩基性化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The step (D) is preferably carried out in the presence of a basic compound. Examples of basic compounds include (mono-, di-, tri-, poly-)amine compounds, among which monoamine compounds are preferably used. Specifically, for example, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, trioctylamine, triisobutylamine, triisopentylamine, diethylmethylamine, diisopropylethylamine, dimethylbutylamine, dimethyl-2-ethylhexylamine, diisopropyl-2-ethylhexylamine, methyldioctylamine, etc. are preferred, with tributylamine and diisopropylethylamine being particularly preferred. Only one type of basic compound may be used, or two or more types may be used in combination.
工程(D)における塩基性化合物の使用量(2種以上を用いる場合はその合計使用量)は、その種類等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、ハロシラン化合物1モルに対して、0.1モル以上が好ましく、0.2モル以上がより好ましく、0.4モル以上がさらに好ましく、また2モル以下が好ましく、1.8モル以下がより好ましく、1.5モル以下がさらに好ましい。上記の範囲であると、環状ハロシラン化合物の塩の収率が向上する傾向にある。なお、塩基性化合物としてジアミン化合物、トリアミン化合物、ポリアミン化合物を用いる場合、それら塩基性化合物(ジ-、トリ-、ポリ-アミン)の使用量(合計使用量)は、ハロシラン化合物1モルに対して0.5モル以下とすることが好ましく、より好ましくは0.4モル以下、さらに好ましくは0.3モル以下である。 The amount of basic compound used in step (D) (total amount when two or more types are used) may be appropriately set according to the type of compound, but is preferably 0.1 mol or more, more preferably 0.2 mol or more, even more preferably 0.4 mol or more, and preferably 2 mol or less, more preferably 1.8 mol or less, and even more preferably 1.5 mol or less, per mol of halosilane compound. The above ranges tend to improve the yield of the salt of the cyclic halosilane compound. When a diamine compound, triamine compound, or polyamine compound is used as the basic compound, the amount (total amount) of the basic compounds (di-, tri-, poly-amine) used is preferably 0.5 mol or less, more preferably 0.4 mol or less, and even more preferably 0.3 mol or less, per mol of halosilane compound.
工程(D)は、1,1-ジメトキシエタン、1,2-ジフェノキシエタン等のポリエーテル化合物;ポリチオエーテル化合物;1,2-ビス(ジメチルホスフィノ)エタン、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン等の多座ホスフィン化合物等のキレート型配位子の存在下で行っても良い。工程(D)をキレート型配位子の存在下で行うことにより、環状ハロシラン化合物の塩の収率が向上する傾向にある。また、使用するキレート型配位子の種類を適宜選択することにより、得られる環状ハロシラン化合物中の水素数や組成比を調整することが可能である。キレート型配位子の使用量は適宜設定すればよいが、例えば、ハロシラン化合物1モルに対して0.01モル以上、0.05モル以上、もしくは0.1モル以上で使用してもよい。また、ハロシラン化合物1モルに対して50モル以下、40モル以下、もしくは30モル以下で使用してもよい。 Step (D) may be carried out in the presence of a chelating ligand such as a polyether compound such as 1,1-dimethoxyethane or 1,2-diphenoxyethane; a polythioether compound; or a multidentate phosphine compound such as 1,2-bis(dimethylphosphino)ethane or 1,3-bis(diphenylphosphino)propane. By carrying out step (D) in the presence of a chelating ligand, the yield of the salt of the cyclic halosilane compound tends to improve. In addition, by appropriately selecting the type of chelating ligand used, it is possible to adjust the number of hydrogen atoms and the composition ratio in the obtained cyclic halosilane compound. The amount of the chelating ligand used may be appropriately set, and may be, for example, 0.01 mol or more, 0.05 mol or more, or 0.1 mol or more per mol of the halosilane compound. In addition, it may be 50 mol or less, 40 mol or less, or 30 mol or less per mol of the halosilane compound.
工程(D)は、溶媒の存在下で行うことが好ましい。溶媒としては、有機溶媒を用いることが好ましい。当該有機溶媒としては、環化カップリング反応を妨げない溶媒が好ましく、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテル等のエーテル系溶媒、アセトニトリル、酢酸エチル、N,N-ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒が好ましく挙げられる。これらの中でも、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン等の塩素化炭化水素系溶媒が好ましく用いられ、ジクロロメタンや1,2-ジクロロエタンが特に好ましい。 Step (D) is preferably carried out in the presence of a solvent. As the solvent, it is preferable to use an organic solvent. As the organic solvent, a solvent that does not interfere with the cyclization coupling reaction is preferable, and examples of the organic solvent include halogenated hydrocarbon solvents such as chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, etc., ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran, cyclopentyl methyl ether, diisopropyl ether, methyl tertiary butyl ether, etc., and aprotic polar solvents such as acetonitrile, ethyl acetate, N,N-dimethylformamide, etc. Among these, chlorinated hydrocarbon solvents such as chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, etc. are preferably used, and dichloromethane and 1,2-dichloroethane are particularly preferable.
工程(D)に用いる溶媒の使用量は特に制限されないが、通常、ハロシラン化合物の濃度が0.5~10mol/Lとなるように調整することが好ましく、より好ましい濃度は0.8~8mol/Lであり、さらに好ましい濃度は1~5mol/Lである。 The amount of the solvent used in step (D) is not particularly limited, but it is usually preferable to adjust the concentration of the halosilane compound to 0.5 to 10 mol/L, more preferably 0.8 to 8 mol/L, and even more preferably 1 to 5 mol/L.
工程(D)における反応温度は、反応性に応じて適宜調整すればよく、例えば0~120℃程度、好ましくは15~70℃程度である。ここで反応温度とは、反応器内の液温を意味する。反応温度を調整するには、例えば、反応器の周囲に設けたジャケット内に温度調整用の媒体を流通させればよいが、これに限定されるものではない。反応温度、反応の進行の程度に応じて適宜設定すればよく、例えば1時間以上が好ましく、2時間以上がより好ましく、3時間以上がさらに好ましく、また48時間以下が好ましく、24時間以下がより好ましい。さらに、反応中に、反応を促進させるために、加熱と同時に撹拌を行ってもよい。 The reaction temperature in step (D) may be adjusted appropriately depending on the reactivity, and may be, for example, about 0 to 120°C, and preferably about 15 to 70°C. Here, the reaction temperature means the liquid temperature in the reactor. The reaction temperature can be adjusted, for example, by circulating a temperature control medium in a jacket provided around the reactor, but is not limited to this. The reaction temperature may be set appropriately depending on the reaction temperature and the degree of progress of the reaction, and is, for example, preferably 1 hour or more, more preferably 2 hours or more, even more preferably 3 hours or more, and preferably 48 hours or less, and more preferably 24 hours or less. Furthermore, stirring may be performed simultaneously with heating during the reaction in order to promote the reaction.
工程(D)における反応は、実質的に無水条件下で行うことが望ましく、例えば、乾燥ガス(特に窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス)雰囲気下で行うことが好ましい。 The reaction in step (D) is desirably carried out under substantially anhydrous conditions, for example, in an atmosphere of dry gas (particularly an inert gas such as nitrogen gas or argon gas).
工程(D)において、ハロゲン化モノシラン化合物と、ホスホニウム塩およびアンモニウム塩から選択される少なくとも1つとを接触させる方法としては、任意であるが、例えば、(1)ホスホニウム塩およびアンモニウム塩から選択される少なくとも1つをあらかじめ反応器に添加しておき、ハロゲン化モノシラン化合物を逐次添加する方法、(2)ハロゲン化モノシラン化合物をあらかじめ反応器に添加しておき、ホスホニウム塩およびアンモニウム塩から選択される少なくとも1つを逐次添加する方法、(3)ハロゲン化モノシラン化合物と、ホスホニウム塩およびアンモニウム塩から選択される少なくとも1つとをそれぞれ反応器に逐次添加する方法、等が例示される。工程(D)は、上記(1)の方法で行うことが好ましい。 In step (D), the method of contacting the halogenated monosilane compound with at least one selected from a phosphonium salt and an ammonium salt is arbitrary, but examples include (1) a method in which at least one selected from a phosphonium salt and an ammonium salt is added to a reactor in advance, and the halogenated monosilane compound is added successively, (2) a method in which the halogenated monosilane compound is added to a reactor in advance, and at least one selected from a phosphonium salt and an ammonium salt is added successively, and (3) a method in which the halogenated monosilane compound and at least one selected from a phosphonium salt and an ammonium salt are each added successively to a reactor. It is preferable to carry out step (D) by the above method (1).
工程(D)が溶媒を使用する場合、特に限定されないが、ハロゲン化モノシラン化合物と、ホスホニウム塩およびアンモニウム塩から選択される少なくとも1つとを接触させる前に、いずれか一方もしくは両方を、予め溶媒中に溶解または分散させておいても良い。好ましくは、ホスホニウム塩およびアンモニウム塩から選択される少なくとも1つを予め溶媒中に溶解または分散させておくことが好ましい。 When a solvent is used in step (D), although there are no particular limitations, either one or both of the halogenated monosilane compound and at least one selected from the phosphonium salt and the ammonium salt may be dissolved or dispersed in the solvent before contacting them. It is preferable that at least one selected from the phosphonium salt and the ammonium salt is dissolved or dispersed in the solvent beforehand.
工程(D)で得られた環状ハロシラン化合物の塩は、固液分離、蒸留、晶析、抽出等の精製手段を用いることにより反応液から単離できる。特にホスホニウム塩やアンモニウム塩の置換基R1~R4がアルキル基やアリール基であれば、環状ハロシラン化合物の塩が反応液中で沈殿生成しやすい傾向にあるため、環状ハロシラン化合物の塩を固液分離により簡単に精製することができる。この際の固液分離手段は特に限定されず、ろ過、沈殿分離、遠心分離、デカンテーション等の公知の固液分離手段を用いることができる。 The salt of the cyclic halosilane compound obtained in step (D) can be isolated from the reaction solution by using purification means such as solid-liquid separation, distillation, crystallization, extraction, etc. In particular, when the substituents R 1 to R 4 of the phosphonium salt or ammonium salt are alkyl groups or aryl groups, the salt of the cyclic halosilane compound tends to precipitate in the reaction solution, so the salt of the cyclic halosilane compound can be easily purified by solid-liquid separation. The solid-liquid separation means used in this case are not particularly limited, and known solid-liquid separation means such as filtration, precipitation, centrifugation, decantation, etc. can be used.
<工程(E)>
本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法は、任意であるが、環状ハロシラン化合物の塩と、ルイス酸化合物とを接触させる工程(以下、「工程(E)」とも言う)を含んでも良い。工程(E)により製造した環状ハロシラン化合物を使用した場合、工程(A)の効率が向上する傾向にある。
<Step (E)>
The method for producing a cyclic silane hydride compound of the present disclosure may optionally include a step of contacting a salt of a cyclic halosilane compound with a Lewis acid compound (hereinafter also referred to as "step (E)"). When the cyclic halosilane compound produced by step (E) is used, the efficiency of step (A) tends to be improved.
工程(E)で使用するルイス酸化合物の種類は特に限定されないが、金属ハロゲン化物を用いることが好ましい。金属ハロゲン化物としては、金属塩化物、金属臭化物、金属ヨウ化物等が挙げられるが、反応性や反応の制御の容易性の点から、金属塩化物を用いることが好ましい。金属ハロゲン化物を構成する金属元素としては、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等の13族元素、銅、銀、金等の11族元素、チタン、ジルコニウム等の4族元素、鉄、亜鉛、カルシウム等が挙げられる。ルイス酸化合物としては、具体的に、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素等のハロゲン化ホウ素;塩化アルミニウム、臭化アルミニウム等のハロゲン化アルミニウム;塩化ガリウム、臭化ガリウム等のハロゲン化ガリウム;塩化インジウム、臭化インジウム等のハロゲン化インジウム;塩化タリウム、臭化タリウム等のハロゲン化タリウム;塩化銅、臭化銅等のハロゲン化銅;塩化銀、臭化銀等のハロゲン化銀;塩化金、臭化金等のハロゲン化金;塩化チタン、臭化チタン等のハロゲン化チタン;塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウムなどのハロゲン化ジルコニウム;塩化鉄、臭化鉄等のハロゲン化鉄;塩化亜鉛、臭化亜鉛などのハロゲン化亜鉛;塩化カルシウム、臭化カルシウム等のハロゲン化カルシウム;等が挙げられる。 The type of Lewis acid compound used in step (E) is not particularly limited, but it is preferable to use a metal halide. Examples of metal halides include metal chlorides, metal bromides, and metal iodides, but it is preferable to use a metal chloride from the viewpoint of reactivity and ease of reaction control. Examples of metal elements constituting the metal halide include Group 13 elements such as boron, aluminum, gallium, indium, and thallium, Group 11 elements such as copper, silver, and gold, Group 4 elements such as titanium and zirconium, iron, zinc, and calcium. Specific examples of Lewis acid compounds include boron halides such as boron trifluoride, boron trichloride, and boron tribromide; aluminum halides such as aluminum chloride and aluminum bromide; gallium halides such as gallium chloride and gallium bromide; indium halides such as indium chloride and indium bromide; thallium halides such as thallium chloride and thallium bromide; copper halides such as copper chloride and copper bromide; silver halides such as silver chloride and silver bromide; gold halides such as gold chloride and gold bromide; titanium halides such as titanium chloride and titanium bromide; zirconium halides such as zirconium chloride and zirconium bromide; iron halides such as iron chloride and iron bromide; zinc halides such as zinc chloride and zinc bromide; calcium halides such as calcium chloride and calcium bromide; and the like.
工程(E)で使用するルイス酸化合物の使用量は、環状ハロシラン化合物の塩とルイス酸化合物との反応性に応じて適宜調整すればよいが、例えば、環状ハロシラン化合物の塩1モルに対して0.5モル以上とすることが好ましく、1.5モル以上がより好ましく、また20モル以下が好ましく、10モル以下がより好ましい。 The amount of the Lewis acid compound used in step (E) may be adjusted as appropriate depending on the reactivity between the salt of the cyclic halosilane compound and the Lewis acid compound, but for example, it is preferably 0.5 moles or more, more preferably 1.5 moles or more, and is preferably 20 moles or less, more preferably 10 moles or less, per mole of the salt of the cyclic halosilane compound.
工程(E)は溶媒中で行うことが好ましい。反応において使用する溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、トルエン等の炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテル等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭素系溶媒等が挙げられる。これらの中でも炭化水素系溶媒が好ましく、特に反応後の金属塩との分離の点から、ヘキサンやヘプタンなどの飽和炭化水素系溶媒が好ましい。これらの有機溶媒は1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。なお反応溶媒は、その中に含まれる水や溶存酸素を取り除くため、反応前に蒸留や脱水等の精製を施しておいても良い。 Step (E) is preferably carried out in a solvent. Examples of the solvent used in the reaction include hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, and toluene; ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran, cyclopentyl methyl ether, diisopropyl ether, and methyl tertiary butyl ether; and halogenated carbon solvents such as dichloromethane and dichloroethane. Among these, hydrocarbon solvents are preferred, and saturated hydrocarbon solvents such as hexane and heptane are particularly preferred from the viewpoint of separation from the metal salt after the reaction. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. The reaction solvent may be purified by distillation, dehydration, or the like before the reaction in order to remove water and dissolved oxygen contained therein.
工程(E)において、溶媒の使用量は特に限定されないが、通常、環状ハロシラン化合物の塩の濃度が0.005mol/L以上10mol/L以下となるように調整することが好ましく、より好ましい濃度は0.01mol/L以上5mol/L以下であり、さらに好ましい濃度は0.05mol/L以上3mol/L以下である。 In step (E), the amount of solvent used is not particularly limited, but it is usually preferable to adjust the concentration of the salt of the cyclic halosilane compound to 0.005 mol/L or more and 10 mol/L or less, more preferably 0.01 mol/L or more and 5 mol/L or less, and even more preferably 0.05 mol/L or more and 3 mol/L or less.
工程(E)において、反応温度は、反応性に応じて適宜調整すればよいが、例えば、-80℃以上が好ましく、-50℃以上がより好ましく、-30℃以上がさらに好ましく、また200℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましく、100℃以下がさらに好ましい。 In step (E), the reaction temperature may be adjusted appropriately depending on the reactivity, but is preferably -80°C or higher, more preferably -50°C or higher, even more preferably -30°C or higher, and is preferably 200°C or lower, more preferably 150°C or lower, and even more preferably 100°C or lower.
工程(E)において、反応を行う際の雰囲気は特に限定されないが、環状ハロシラン化合物およびその塩の酸化反応を抑制する点から、当該雰囲気の酸素濃度は9体積%以下であることが好ましく、5体積%以下がより好ましく、3体積%以下がさらに好ましく、1体積%以下が特に好ましい。また、環状ハロシラン化合物およびその塩の加水分解を抑える点から、当該雰囲気の水分濃度は2000ppm(体積基準)以下が好ましく、1500ppm(体積基準)以下がより好ましく、1000ppm(体積基準)以下がさらに好ましく、500ppm(体積基準)以下がさらにより好ましく、150ppm(体積基準)以下がさらにより好ましく、10ppm(体積基準)以下が特に好ましい。工程(E)は、不活性ガス(例えば、窒素ガスやアルゴンガス)雰囲気下で行ってもよく、また遮光下で行ってもよい。 In step (E), the atmosphere in which the reaction is carried out is not particularly limited, but in order to suppress the oxidation reaction of the cyclic halosilane compound and its salt, the oxygen concentration of the atmosphere is preferably 9% by volume or less, more preferably 5% by volume or less, even more preferably 3% by volume or less, and particularly preferably 1% by volume or less. In addition, in order to suppress the hydrolysis of the cyclic halosilane compound and its salt, the moisture concentration of the atmosphere is preferably 2000 ppm (volume basis) or less, more preferably 1500 ppm (volume basis) or less, even more preferably 1000 ppm (volume basis) or less, even more preferably 500 ppm (volume basis) or less, even more preferably 150 ppm (volume basis) or less, and particularly preferably 10 ppm (volume basis) or less. Step (E) may be carried out in an inert gas (e.g., nitrogen gas or argon gas) atmosphere or in the dark.
工程(E)において、環状ハロシラン化合物の塩とルイス酸化合物とを接触させる方法は特に限定されないが、例えば、(1)環状ハロシラン化合物の塩およびルイス酸化合物のそれぞれを予め溶媒中に溶解または分散させることにより、環状ハロシラン化合物の塩の溶液(または分散液)とルイス酸化合物の溶液(または分散液)を調製した後、これらの溶液(または分散液)を混合する方法、(2)溶媒に、環状ハロシラン化合物の塩とルイス酸化合物を同時にまたは順次加える方法、(3)環状ハロシラン化合物の塩の溶液(または分散液)にルイス酸化合物を加える方法、(4)環状ハロシラン化合物の塩とルイス酸化合物とを仕込み、そこに溶媒を加える方法等が挙げられる。 In step (E), the method of contacting the salt of the cyclic halosilane compound with the Lewis acid compound is not particularly limited, but examples include (1) a method in which the salt of the cyclic halosilane compound and the Lewis acid compound are each dissolved or dispersed in a solvent in advance to prepare a solution (or dispersion) of the salt of the cyclic halosilane compound and a solution (or dispersion) of the Lewis acid compound, and then these solutions (or dispersions) are mixed; (2) a method in which the salt of the cyclic halosilane compound and the Lewis acid compound are added simultaneously or sequentially to the solvent; (3) a method in which the Lewis acid compound is added to a solution (or dispersion) of the salt of the cyclic halosilane compound; and (4) a method in which the salt of the cyclic halosilane compound and the Lewis acid compound are charged and then a solvent is added thereto.
工程(E)において使用する環状ハロシラン化合物の塩としては、例えば工程(D)で製造することができる。その場合、上記環状ハロシラン化合物の塩の溶液(または分散液)として、工程(D)の反応液をそのまま使用しても良いが、工程(D)の後、固液分離や溶媒置換を行った溶液(または分散液)を使用しても良い。なお、工程(E)において使用する環状ハロシラン化合物の塩としては、ハロシラン化合物とアンモニウム塩やホスホニウム塩と接触させる方法、あるいはハロシラン化合物と第三級ポリアミンとを接触させる方法など、任意の方法により得られた環状ハロシラン化合物の塩を使用することができる。 The salt of the cyclic halosilane compound used in step (E) can be produced, for example, in step (D). In this case, the reaction liquid in step (D) may be used as is as the solution (or dispersion) of the salt of the cyclic halosilane compound, but a solution (or dispersion) that has been subjected to solid-liquid separation or solvent replacement after step (D) may also be used. The salt of the cyclic halosilane compound used in step (E) may be a salt of the cyclic halosilane compound obtained by any method, such as contacting a halosilane compound with an ammonium salt or a phosphonium salt, or contacting a halosilane compound with a tertiary polyamine.
工程(E)において、環状ハロシラン化合物の塩、またはルイス酸化合物を添加する方法としては、一方または両方を一括で添加しても良いが、一方または両方を逐次添加することが好ましい。逐次添加としては、分割添加しても良いが、連続的に添加することが好ましい。
工程(E)は、バッチ式の反応でも良く、連続式の反応でも良い。工程(E)をバッチ式の反応で行う場合には、環状ハロシラン化合物の塩の溶液(または分散液)に、ルイス酸化合物を逐次添加することにより行うことが好ましい。
In step (E), the salt of the cyclic halosilane compound or the Lewis acid compound may be added in one lump, or preferably in a sequential manner. The sequential addition may be in portions, or preferably in a continuous manner.
Step (E) may be a batch reaction or a continuous reaction. When step (E) is carried out as a batch reaction, it is preferable to carry out the step by successively adding the Lewis acid compound to a solution (or dispersion) of the salt of the cyclic halosilane compound.
<工程(F)>
本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法は、ハロシラン化合物を、上記(i)および(ii)から選択される少なくとも1種の配位化合物の存在下で環化反応する工程を含んでも良い。ハロシラン化合物としては、上述した化合物を用いることができる。
工程(F)の環化反応は、3級アミンの存在下で行うことが好ましい。第3級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、トリイソブチルアミン、トリイソペンチルアミン、ジエチルメチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)、ジメチルブチルアミン、ジメチル-2-エチルヘキシルアミン、ジイソプロピル-2-エチルヘキシルアミン、メチルジオクチルアミン等が好ましく挙げられる。工程(F)において、第3級アミンを使用する場合には、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Step (F)>
The method for producing a cyclic silane hydrogen compound of the present disclosure may include a step of cyclizing a halosilane compound in the presence of at least one coordination compound selected from the above (i) and (ii). The above-mentioned compounds can be used as the halosilane compound.
The cyclization reaction in step (F) is preferably carried out in the presence of a tertiary amine. Preferred examples of the tertiary amine include triethylamine, tripropylamine, tributylamine, trioctylamine, triisobutylamine, triisopentylamine, diethylmethylamine, diisopropylethylamine (DIPEA), dimethylbutylamine, dimethyl-2-ethylhexylamine, diisopropyl-2-ethylhexylamine, and methyldioctylamine. When a tertiary amine is used in step (F), only one type may be used, or two or more types may be used in combination.
工程(F)における、配位化合物、ハロシラン化合物、第3級アミンの使用量は、適宜決定すればよい。配位化合物は、ハロシラン化合物1モルに対して、1モル以上使用することが好ましく、2モル以上使用することがより好ましく、50モル以下使用することが好ましく、10モル以下使用することがより好ましい。また、第3級アミンは、ハロシラン化合物1モルに対して0.5~4モル用いることが好ましく、同モルとすることが特に好ましい。
工程(F)は、必要に応じて有機溶媒中で実施できる。この有機溶媒としては、例えば、ハロゲン化炭化水素系溶媒(例えばクロロホルム、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン等)、エーテル系溶媒(例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテル等)、アセトニトリル、酢酸エチル等の非プロトン性極性溶媒が好ましく挙げられる。これらの中でも、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン等の塩素化炭化水素系溶媒が好ましく、特にジクロロメタンや1,2-ジクロロエタンが好ましい。なおこれら有機溶媒は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。有機溶媒の使用量は、特に制限されないが、通常、ハロシラン化合物の濃度が0.5~10mol/Lとなるように調整することが好ましく、より好ましい濃度は0.8~8mol/L、さらに好ましい濃度は1~5mol/Lである。
The amounts of the coordination compound, the halosilane compound, and the tertiary amine used in step (F) may be appropriately determined. The coordination compound is preferably used in an amount of 1 mole or more, more preferably 2 moles or more, and more preferably 50 moles or less, and more preferably 10 moles or less, per mole of the halosilane compound. The tertiary amine is preferably used in an amount of 0.5 to 4 moles, and particularly preferably the same amount, per mole of the halosilane compound.
Step (F) can be carried out in an organic solvent, if necessary. Examples of the organic solvent include aprotic polar solvents such as halogenated hydrocarbon solvents (e.g., chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, etc.), ether solvents (e.g., diethyl ether, tetrahydrofuran, cyclopentyl methyl ether, diisopropyl ether, methyl tertiary butyl ether, etc.), acetonitrile, ethyl acetate, etc. Among these, chlorinated hydrocarbon solvents such as chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, etc. are preferred, and dichloromethane and 1,2-dichloroethane are particularly preferred. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. The amount of the organic solvent used is not particularly limited, but is usually adjusted so that the concentration of the halosilane compound is 0.5 to 10 mol/L, more preferably 0.8 to 8 mol/L, and even more preferably 1 to 5 mol/L.
工程(F)における反応温度は、反応性に応じて適宜設定でき、例えば0~120℃程度、好ましくは15~70℃程度である。 The reaction temperature in step (F) can be set appropriately depending on the reactivity, for example, about 0 to 120°C, preferably about 15 to 70°C.
<その他の工程>
本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法は、上記の工程の他、任意の工程を含んでいても良い(以下、「その他の工程」ともいう)。その他の工程としては、固液分離工程、液液分離工程、抽出工程、洗浄工程、精製工程、濃縮工程、希釈工程等である。
<Other processes>
The method for producing a cyclic silane hydrogen compound according to the present disclosure may include any other steps in addition to the steps described above (hereinafter, also referred to as "other steps"). Examples of the other steps include a solid-liquid separation step, a liquid-liquid separation step, an extraction step, a washing step, a purification step, a concentration step, a dilution step, etc.
[本開示の環状水素化シラン化合物の用途]
本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法で得られた環状水素化シラン化合物は、化学気相成長法(CVD)や、原子層堆積(ALD)の原料として用い、シリコン含有膜を製造することができる。CVDとしては、特に制限は無く、熱CVD、光CVD、プラズマCVD、エピタキシャルCVD等に使用することができる。
[Uses of the cyclic silane hydride compounds of the present disclosure]
The cyclic silane hydride compound obtained by the method for producing the cyclic silane hydride compound of the present disclosure can be used as a raw material for chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD) to produce a silicon-containing film. There is no particular limitation on the CVD, and it can be used for thermal CVD, photo CVD, plasma CVD, epitaxial CVD, etc.
本開示の環状水素化シラン化合物の製造方法で得られた環状水素化シラン化合物は、光重合等が可能なため、液相プロセスによりシリコン含有膜を製造することができる。 The cyclic hydrogenated silane compound obtained by the method for producing a cyclic hydrogenated silane compound disclosed herein can be photopolymerized, etc., and therefore can be used to produce a silicon-containing film by a liquid-phase process.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, "parts" means "parts by mass" and "%" means "% by mass."
<実施例1>
(1.環状ハロシラン化合物の塩の製造例)
温度計、コンデンサー、滴下ロートおよび撹拌装置を備えた2L四つ口フラスコ内を窒素ガスで置換した後、このフラスコ内に、テトラエチルアンモニウムブロマイド123.5g(0.59mol)と、トリブチルアミン490.0g(2.64mol)と、ジクロロメタン702.7gとを入れた。次いでフラスコ内の溶液を撹拌しながら、25℃条件下において、滴下ロートよりトリクロロシラン238.1g(1.76mol)とジクロロメタン117.2gからなる溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、そのまま2時間撹拌し、引き続き50℃で6時間加熱しながら撹拌することにより、環化カップリング反応を行った。反応後、得られた固体をろ過および精製して、環状ハロシラン化合物の塩を102.7g得た。
Example 1
(1. Production Examples of Salts of Cyclic Halosilane Compounds)
After replacing the inside of a 2L four-neck flask equipped with a thermometer, a condenser, a dropping funnel and a stirrer with nitrogen gas, 123.5g (0.59mol) of tetraethylammonium bromide, 490.0g (2.64mol) of tributylamine and 702.7g of dichloromethane were placed in the flask. Then, while stirring the solution in the flask, a solution consisting of 238.1g (1.76mol) of trichlorosilane and 117.2g of dichloromethane was slowly dropped from the dropping funnel under a condition of 25°C. After the dropping was completed, the mixture was stirred for 2 hours, and then stirred while heating at 50°C for 6 hours, thereby carrying out a cyclization coupling reaction. After the reaction, the obtained solid was filtered and purified to obtain 102.7g of a salt of a cyclic halosilane compound.
(2.環状ハロシラン化合物の製造例)
窒素雰囲気下、撹拌装置を備えた300mL三つ口フラスコに、上記(1)で得られた白色固体15.0gと粉末状の塩化アルミニウム(AlCl3)4.6gを入れ、さらに溶媒としてヘキサン98.7gを加えた。遮光した状態で、室温条件下、3時間撹拌して反応させたのち、ろ過、濃縮を行い環状ハロシラン化合物のヘキサン溶液(濃度:約37質量%)を得た。
(2. Production Examples of Cyclic Halosilane Compounds)
In a nitrogen atmosphere, 15.0 g of the white solid obtained in (1) above and 4.6 g of powdered aluminum chloride (AlCl 3 ) were placed in a 300 mL three-neck flask equipped with a stirrer, and 98.7 g of hexane was further added as a solvent. The mixture was reacted for 3 hours at room temperature under a light-shielded condition while stirring, and then filtered and concentrated to obtain a hexane solution of a cyclic halosilane compound (concentration: about 37% by mass).
(3.環状水素化シラン化合物の製造例)
滴下ロートおよび撹拌装置を備えた300mL三つ口フラス内を窒素ガスで置換した後、上記実施例1(2)で得られた環状ハロシラン化合物のヘキサン溶液49gを入れた。フラスコ内の溶液を撹拌しながら、0℃条件下において、滴下ロートより水素化リチウムアルミニウムのジエチルエーテル溶液(濃度:約1.0mol/L)100mLを徐々に滴下し、次いで25℃で1時間撹拌することにより、還元反応を行った。反応後、得られた反応液を0℃に冷却した10%硫酸水溶液へゆっくりと滴下した。室温で30分撹拌すると有機層および水層共に固体を含まない無色透明溶液を得た。静置した後、分液により水層を除いて有機層を回収し、有機層を減圧下にて濃縮することで5.7gの粗生成物を得た。この時、濃縮器の上部や溶媒凝縮用の冷却器等には固体の付着は確認されなかった。
さらに、この粗生成物を100mLガラス製蒸留装置で減圧蒸留により精製することで、ガスクロマトグラフィー(GC)で面積純度98%である無色透明のシクロヘキサシランを2.8g得た。この時、蒸留後の蒸留装置の上部や凝縮用の冷却器等には固体の付着は無かった。
また、ガスクロマトグラフィー(GC)とNMRによる分析の結果、得られた蒸留品中にはアルミニウム錯体(アルミニウム塩化物とジエチルエーテル溶媒との錯体)は検出されなかった。
さらに、イオンクロマトグラフ装置(DIONEX製、「ICS-2000」)を用いて留出液中の塩素量を確認したところ4ppmであった。
(3. Production Examples of Cyclic Hydrogensilane Compounds)
After replacing the inside of a 300 mL three-neck flask equipped with a dropping funnel and a stirrer with nitrogen gas, 49 g of the hexane solution of the cyclic halosilane compound obtained in Example 1 (2) above was added. While stirring the solution in the flask, 100 mL of a diethyl ether solution of lithium aluminum hydride (concentration: about 1.0 mol/L) was gradually dropped from the dropping funnel under 0°C conditions, and then the mixture was stirred at 25°C for 1 hour to carry out a reduction reaction. After the reaction, the resulting reaction solution was slowly dropped into a 10% aqueous sulfuric acid solution cooled to 0°C. After stirring at room temperature for 30 minutes, a colorless and transparent solution containing no solids was obtained in both the organic layer and the aqueous layer. After leaving the mixture to stand, the aqueous layer was removed by separation to recover the organic layer, and the organic layer was concentrated under reduced pressure to obtain 5.7 g of a crude product. At this time, no solids were found to adhere to the top of the concentrator or the cooler for solvent condensation.
This crude product was further purified by vacuum distillation using a 100 mL glass distillation apparatus to obtain 2.8 g of colorless, transparent cyclohexasilane with an area purity of 98% by gas chromatography (GC). No solid matter was found adhering to the top of the distillation apparatus or the condensation cooler after distillation.
Furthermore, as a result of analysis by gas chromatography (GC) and NMR, no aluminum complex (complex of aluminum chloride and diethyl ether solvent) was detected in the obtained distilled product.
Furthermore, the amount of chlorine in the distillate was confirmed to be 4 ppm using an ion chromatograph (manufactured by DIONEX, "ICS-2000").
<比較例1>
(環状水素化シラン化合物の比較製造例)
滴下ロートおよび撹拌装置を備えた500mL三つ口フラスコ内を窒素ガスで置換した後、上記実施例1(2)と同じ条件で得られた環状ハロシラン化合物のヘキサン溶液136.1gを入れた。フラスコ内の溶液を攪拌しながら、0℃条件下において、滴下ロートより水素化リチウムアルミニウムのジエチルエーテル溶液(濃度:約1.0mol/L)314mLを徐々に滴下し、次いで25℃で1時間撹拌することにより、還元反応を行った。
反応後、得られた固体残渣の塩を含む反応液を濾過器に移送し、窒素雰囲気下において濾過し、生成した固体残渣の塩を取り除いた。尚、移送用の配管内には固体残渣の付着が見られた。
次に得られた濾液から減圧下で溶媒を留去して、液量が半分になるまで濃縮し、シクロヘキサシランを含む上層と固体残渣を含む下層から成る濃縮液を得た。この時、濃縮器の上部や溶媒凝縮用の冷却器等には固体の付着が確認された。
次にこの濃縮液を濾過により固液分離し、得られた濾液をさらに減圧下で濃縮し、再び生じた固体残渣を含む下層を除くために濾過を行うことで11.6gの粗生成物を得た。
さらにこの粗生成物の内、8.4gを100mLガラス製蒸留装置で減圧蒸留により精製することで、ガスクロマトグラフィー(GC)で面積純度98%のシクロヘキサシランを6.9g得た。
この時、蒸留後の蒸留装置の上部や凝縮用の冷却器等には、固体の付着が確認された。
<Comparative Example 1>
(Comparative Production Example of Cyclic Hydrogensilane Compound)
After the atmosphere in a 500 mL three-neck flask equipped with a dropping funnel and a stirrer was replaced with nitrogen gas, 136.1 g of a hexane solution of a cyclic halosilane compound obtained under the same conditions as in Example 1 (2) was placed in. While stirring the solution in the flask, 314 mL of a diethyl ether solution of lithium aluminum hydride (concentration: about 1.0 mol/L) was gradually added dropwise from the dropping funnel at 0° C., and the solution was then stirred at 25° C. for 1 hour to carry out a reduction reaction.
After the reaction, the reaction solution containing the salt of the obtained solid residue was transferred to a filter and filtered under a nitrogen atmosphere to remove the salt of the generated solid residue. Note that the adhesion of the solid residue to the inside of the transfer pipe was observed.
The filtrate was then concentrated under reduced pressure to half its volume by distilling off the solvent, yielding a concentrated solution consisting of an upper layer containing cyclohexasilane and a lower layer containing solid residues. At this time, it was confirmed that solids had adhered to the top of the concentrator and the cooler for condensing the solvent.
Next, this concentrated liquid was subjected to solid-liquid separation by filtration, and the obtained filtrate was further concentrated under reduced pressure, and again filtered to remove the lower layer containing the resulting solid residue, thereby obtaining 11.6 g of a crude product.
Furthermore, 8.4 g of this crude product was purified by vacuum distillation using a 100 mL glass distillation apparatus, yielding 6.9 g of cyclohexasilane with an area purity of 98% as determined by gas chromatography (GC).
At this time, it was confirmed that solids had adhered to the top of the distillation apparatus after distillation and to the condensation cooler, etc.
また、蒸留時の留出液の一部(初留)には白濁が観察され、ガスクロマトグラフィー(GC)とNMRによる分析の結果、アルミニウム錯体(アルミニウム塩化物とジエチルエーテル溶媒との錯体)の含有を確認した。
さらに、イオンクロマトグラフ装置(DIONEX製、「ICS-2000」)を用いて、留出液中の塩素量を測定したところ2900ppm検出された。
In addition, part of the distillate (initial distillate) during distillation was observed to be cloudy, and analysis by gas chromatography (GC) and NMR confirmed that it contained an aluminum complex (a complex of aluminum chloride and diethyl ether solvent).
Furthermore, the amount of chlorine in the distillate was measured using an ion chromatograph (manufactured by DIONEX, "ICS-2000"), and it was found to be 2,900 ppm.
以上より、本開示の製造方法は、還元剤に由来する成分が製造設備に固着することを抑制し、還元剤等に由来する不純物を効率よく除去することが可能であり、効率良く環状水素化シランを製造することができることが明らかとなった。 From the above, it has become clear that the manufacturing method disclosed herein can suppress adhesion of components derived from the reducing agent to the manufacturing equipment, can efficiently remove impurities derived from the reducing agent, etc., and can efficiently produce cyclic hydrogen silane.
Claims (13)
前記工程(A)で得られた還元反応液を酸性水溶液と接触させる工程(B)と、
を有する環状水素化シラン化合物の製造方法。 A step (A) of contacting one or more selected from a cyclic halosilane compound, a salt of a cyclic halosilane compound, and a complex of a cyclic halosilane compound with a reducing agent;
A step (B) of contacting the reduction reaction solution obtained in the step (A) with an acidic aqueous solution;
The present invention relates to a method for producing a cyclic silane hydride compound having the formula:
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009006623A (en) | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Sumitomo Dow Ltd | Light diffusing polycarbonate resin plate excellent in antistatic property and light resistance |
| US7485691B1 (en) | 2004-10-08 | 2009-02-03 | Kovio, Inc | Polysilane compositions, methods for their synthesis and films formed therefrom |
| JP2010507559A (en) | 2006-10-24 | 2010-03-11 | ダウ・コーニング・コーポレイション | Composition containing neopentasilane and method for producing the same |
| JP2014012647A (en) | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Nippon Shokubai Co Ltd | Producing method of cyclohexasilanes |
| JP2016500361A (en) | 2012-12-21 | 2016-01-12 | エボニック デグサ ゲーエムベーハーEvonik Degussa GmbH | Method for hydrogenating higher silane compounds containing halogen |
| JP2019156689A (en) | 2018-03-15 | 2019-09-19 | 株式会社日本触媒 | Polysilane composition, and manufacturing method of hetero element-introduced polysilane composition |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69808403T2 (en) * | 1997-08-27 | 2003-07-10 | Dow Corning Corp., Midland | Compounds containing tetradecachlorocyclohexasilandianone |
-
2021
- 2021-03-31 JP JP2021059690A patent/JP7621162B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7485691B1 (en) | 2004-10-08 | 2009-02-03 | Kovio, Inc | Polysilane compositions, methods for their synthesis and films formed therefrom |
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