专利名称：制造氢化硅烷的方法
制造氢化硅烷的方法本发明涉及一种由卤硅烷制备氢化硅烷的方法。氢化硅烷及其混合物在文献中被描述为制造硅层的可能原料。氢化硅烷应理解为表示基本只含有硅和氢原子的化合物。氢化硅烷可以是气体、液体或固体，并且在固体的情况下，基本可溶于例如甲苯或环己烷的溶剂，或例如环戊硅烷的液体硅烷。实例包括甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷、环戊硅烷和新戊硅烷。具有至少三个或四个硅原子的氢化硅烷可以具有带有Si-H键的直链、支链或(任选双-/多-)环结构，并且可以由特定通式SinH2n+2 (直链或支链；其中η彡幻，SinH2n (环状；其中η彡幻或SinH2ilri)(双-或多环；η彡4 ； i ={环数}_1)描述。制备氢化硅烷的许多方法基于低级氢化硅烷，特别是SiH4,脱氢聚合反应为高级硅烷，伴随形式上的H2脱除。脱氢聚合反应可以1)用热的方法进行(US 6，027，705 A，在该情况下不使用催化剂)，和/或幻通过使用催化剂进行，所述催化剂例如a)元素过渡金属(非均相催化；US 6，027，705 A，在该情况下使用钼族金属，即Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt ；US 5，700，400 A，3B-7B族和8-族的金属，即过渡金属/镧系元素，除T Cu和Zn族之外)，b)非金属氧化物(非均相催化；US 6，027，705 A，在该情况下使用Al2O3或SiO2)，c)钪、钇或稀土的氢负离子环戊二烯基络合物(均相催化；US 4，965，386 A、US 5，252，766 A)，d)过渡金属络合物(均相催化；US 5，700, 400 A，3B-7B和8-族的金属的络合物，即过渡金属/镧系元素，除了 Cu和Si族之外JP 02-184513 A)或e)固定在载体上的特殊过渡金属(非均相催化；US 6，027，705 A，在该情况下使用例如SiO2的载体上的钼族金属，US 5，700，400 A， 固定在碳、5丨02或々1203上的钌、铑、钯或钼)或过渡金属络合物(非均相催化，US 6，027，705 A，在该情况下使用例如S^2的载体上的钼族金属络合物)。但是，所有这些方法的缺点是使用的低级氢化硅烷本身首先必须以复杂的方式来制备。这些方法的另一个缺点为由于原料的自燃性，它们需要高的设备投入。最后，这些方法迄今并不能实现足够高的产率。此外， 需要复杂地纯化。制备氢化硅烷的另一种方法例如由EP 0 673 960 Al描述，其中二卤硅烷，任选与三卤硅烷和/或四卤硅烷一起通过电化学途径转化。但是该方法也具有缺点，由于电化学反应进程，其需要高的设备投入和另外高的能量密度。最后，在此各二-或三卤硅烷首先还必须预先复杂地制备。另外，也可以通过用碱金属使卤硅烷脱卤和缩聚来制备高级氢化硅烷(GB 2 077 710 A)。但是，这种方法也不产生足够高的产率。另外，这种方法非常没有选择性。A. Kaczmarczyk 等人，J. Inorg. Nucl. Chem.，1964,26 卷，421—425，禾口 G. Urry, J. Inorg. Nucl. Chem.，1964，26卷，409-414教导由低级氯硅烷催化合成高级氯硅烷，特别是形成十二氯五硅(新戊硅烷，Si(SiH3)4的氯同系物)。例如，A. Kaczmarczyk等人， J. Inorg. Nucl. Chem.，1964，26卷，421-425教导由六氯二硅烷合成五硅十二氯，其中产生四氯硅烷。其另外描述了合适地使用八氯三硅烷时产生十二氯五硅和六氯二硅烷。使用的催化剂有三甲胺。G. Urry, J. Inorg. Nucl. Chem.，1964，洸卷，409-414教导催化由六氯二硅烷经三甲胺催化合成十二氯五硅，其中形成四氯硅烷；或由八氯三硅烷经三甲胺催化合成
4十二氯五硅，其中形成六氯二硅烷。其中并未描述将产物氢化为氢化硅烷。另外，这些方法并未获得令人满意的高级全氯硅烷的产率。此外，不利的是与在基于六氯二硅烷的方法变型中形成的四氯硅烷相比，在使用八氯三硅烷的合成变型中形成的六氯二硅烷副产物在室温和标准压力下不易挥发，并且因此并未被抽出，而是必须耗费地蒸馏出。WO 2008/051328 Al教导通过使式)(3SiSi)(3的六卤二硅烷与叔胺催化剂反应，形成包括四(三卤甲硅烷基)硅烷(Si(Si)Q4)和四卤硅烷的第一混合物，来获得含有新戊硅烷的组合物。可以将两种主要成分，四(三卤甲硅烷基)硅烷和四卤硅烷，彼此分离。获得的四(三卤甲硅烷基)可以通过用氢化二异丁基铝氢化，转化为新戊硅烷(Si (SiH3)4)。但是，基于反应方程式G Si2Cl6-Si5Cl12 + 3 SiCl4),这种方法也仍然并未产生令人满意的产率。因此，本发明目的是克服现有技术的所述缺点。特别地，本发明的目的是提供一种方法，用该方法可以更快速地和以高产率由卤硅烷，特别是新戊硅烷，制备氢化硅烷，而不形成难以分离的副产物。这一目的在本文中通过本发明的由卤硅烷制备氢化硅烷的方法实现，其中
a) i)至少一种通式SinXw2的卤硅烷(其中η≥3，且X = F、Cl、Br和/或I)，用 ii)至少一种以下通式的催化剂 NRR' aR"bYc
其中a = 0或l，b = 0或1，和c = 0或1，和
或
权利要求
1.由卤硅烷制备氢化硅烷的方法， 特征在于a)i)至少一种通式SinX2n+2的卤硅烷(其中η彡3且X = F、Cl、Br和/或I)，和ii)至少一种以下通式的催化剂 NRR' aR"bYc其中a = 0或l，b = 0或1，和c = 0或1，和
2.根据权利要求1的方法， 特征在于通式SinX2n+2的卤硅烷为直链硅烷。
3.根据权利要求1或2的方法， 特征在于所述至少一种卤硅烷为选自具有通式SiA或Si4Xltl的化合物，其中X = F、Cl、Br和/ 或Io
4.根据在前权利要求任一项的方法， 特征在于所述催化剂选自有或没有其它杂原子的环状、二环和多环胺化合物。
5.根据权利要求4的方法， 特征在于所述催化剂为二氮杂双环辛烷、吡啶或N，N-1, 4- 二甲基哌嗪。
6.根据在前权利要求任一项的方法， 特征在于在氢化之前，通过在-30至+100°C的温度和0.01至1100 mbar的压力下蒸馏出或抽出 Si)(4，将所述至少一种通式SimX2m+2的卤硅烷与SU4分离。
7.根据在前权利要求任一项的方法， 特征在于通过添加至少一种氢化剂进行氢化，该氢化剂选自第1至3主族的金属的金属氢化物或由LiAlH4、NaBH4、iBu2AlH组成的氢化物形式的化合物。
8.根据权利要求7的方法， 特征在于所述氢化剂优选以基于存在的卤硅烷计，2至30倍，优选10至15倍摩尔过量存在。
9.能由根据权利要求1至8任一项的方法制备的氢化硅烷。
10.至少一种能根据权利要求1至8任一项制备的氢化硅烷用于制造电子或光电部件层的用途。
11.至少一种能根据权利要求1至8任一项制备的氢化硅烷用于制造含硅层，优选元素硅层的用途。
全文摘要
本发明涉及一种由卤硅烷制备氢化硅烷的方法，a)使i)至少一种通式SinX2n+2的卤硅烷(其中n≥3且X=F、Cl、Br和/或I)，和ii)至少一种以下通式的催化剂NRR'aR''bYc，其中a=0或1，b=0或1，c=0或1，和式(I)，其中aa)R，R'和/或R''为-C1-C12-烷基，-C1-C12-芳基，-C1-C12-芳烷基，-C1-C12-氨基烷基，-C1-C12-氨基芳基，-C1-C12-氨基芳烷基，和/或两个或三个R、R'和R''基团(如果c=0)一起形成含N的环状或二环、杂脂族或杂芳族体系，条件是至少一个R、R'或R''基团不为-CH3，和/或bb)R和R'和/或R''(如果c=1)为-C1-C12-亚烷基、-C1-C12-亚芳基、-C1-C12-亚芳烷基、-C1-C12-亚杂烷基、-C1-C12-亚杂芳基、-C1-C12-亚杂芳烷基和/或-N=，或cc)(如果a=b=c=0)R=≡C-R'''(其中R'''=-C1-C10-烷基，-C1-C10-芳基，和/或-C1-C10-芳烷基)反应，同时形成包含至少一种通式SimX2m+2(其中m＞n，且X=F、Cl、Br和/或I)的卤硅烷和SiX4(其中X=F、Cl、Br和/或I)的混合物，和b)将至少一种通式SimX2m+2的卤硅烷氢化，同时形成通式SimH2m+2的氢化硅烷。本发明还涉及可根据所述方法制备的氢化硅烷及其用途。Y=，，或(I)。
文档编号C01B33/04GK102596806SQ201080052337
公开日2012年7月18日 申请日期2010年11月8日 优先权日2009年11月18日
发明者C.瓦尔克纳, E.米, H.劳勒德, H.施蒂格, M.帕茨, M.特罗赫, S.韦伯 申请人:赢创德固赛有限公司