RU2313532C1 - Method for preparing trimethylsilane - Google Patents
Method for preparing trimethylsilane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2313532C1 RU2313532C1 RU2006120268/04A RU2006120268A RU2313532C1 RU 2313532 C1 RU2313532 C1 RU 2313532C1 RU 2006120268/04 A RU2006120268/04 A RU 2006120268/04A RU 2006120268 A RU2006120268 A RU 2006120268A RU 2313532 C1 RU2313532 C1 RU 2313532C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrocarbon
- series
- mixture
- trimethylsilane
- synthesis
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической технологии, а именно получению алкилзамещенных силанов, в частности к способу получения метилсиланов. Метилсиланы используются для получения полимеров, каучуков, резин, в производстве полупроводников и микроэлектронике, для плазменного травления кремниевых пластин.The invention relates to the field of chemical technology, namely the production of alkyl substituted silanes, in particular to a method for producing methylsilanes. Methylsilanes are used to produce polymers, rubbers, rubbers, in the manufacture of semiconductors and microelectronics, for plasma etching of silicon wafers.
Известен способ [A.Gilbert, G.Cooper, R.Shade. Jndustr. and Engng. Chem. S 1, 665 (1959)] получения триметилсилана путем восстановления триметилхлорсилана гидридом натрия при пропускании паров триметилхлорсилана через суспензию тонкоизмельченного гидрида натрия при 250°С. При более низкой температуре, например при 200°С, реакция проходит плохо.The known method [A. Gilbert, G. Cooper, R. Shade. Jndustr. and Engng. Chem. S 1, 665 (1959)] producing trimethylsilane by reducing trimethylchlorosilane with sodium hydride by passing trimethylchlorosilane vapors through a suspension of finely divided sodium hydride at 250 ° C. At a lower temperature, for example at 200 ° C, the reaction is poor.
Недостатком способа является низкий выход целевого продукта и технические сложности при перемешивании и поддержании в рыхлом состоянии сухого гидрида натрия, а также его чрезвычайная пожаро- и взрывоопасность при столь высокой температуре.The disadvantage of this method is the low yield of the target product and technical difficulties when mixing and maintaining in a loose state of dry sodium hydride, as well as its extreme fire and explosion hazard at such a high temperature.
Известен способ активации реакции гидридов щелочных и щелочноземельных металлов с хлоридом кремния при использовании хлорида и других солей цинка [О.Е.Ringwald, пат. США 3050366, 1962].A known method of activating the reaction of hydrides of alkali and alkaline earth metals with silicon chloride using chloride and other zinc salts [O.E. Ringwald, US Pat. USA 3050366, 1962].
Однако этот процесс удовлетворительно протекает только в среде углеводородного растворителя, и метилхлорсиланы в этих условиях не восстанавливаются.However, this process satisfactorily proceeds only in the environment of a hydrocarbon solvent, and methylchlorosilanes are not restored under these conditions.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу и принятым за прототип является способ получения триметилсилана восстановлением триметилхлорсилана литийалюминийгидридом в среде инертного углеводородного растворителя [Патент РФ №2266293, заявл. 25.08.04]. Процесс ведут при 80-120°С, а в качестве растворителя используют алкилароматический углеводород, выбранный из ряда СnНn+2, где n=7-8.The closest in technical essence to the proposed method and adopted as a prototype is a method for producing trimethylsilane by reducing trimethylchlorosilane with lithium aluminum hydride in an inert hydrocarbon solvent [RF Patent No. 2266293, decl. 08/25/04]. The process is carried out at 80-120 ° C, and an alkyl aromatic hydrocarbon selected from the series C n H n + 2 , where n = 7-8, is used as a solvent.
Реакция протекает по следующему уравнению:The reaction proceeds according to the following equation:
LiAlH4+4Ме3SiCl→4 Me3SiH+LiCl+AlCl3 LiAlH 4 + 4Me 3 SiCl → 4 Me 3 SiH + LiCl + AlCl 3
Недостатком данного способа является высокая стоимость литийалюминийгидрида, а также высокая его пожаро- и взрывоопасность.The disadvantage of this method is the high cost of lithium aluminum hydride, as well as its high fire and explosion hazard.
Технической задачей данного изобретения является улучшение технологичности процесса за счет упрощения аппаратурного оформления процесса, повышение безопасности и удешевление производства триметилсилана при сохранении высоких выходов продукта.The technical task of this invention is to improve the manufacturability of the process by simplifying the hardware design of the process, improving safety and reducing the cost of production of trimethylsilane while maintaining high yields of the product.
В предлагаемом способе в качестве восстановителя триметихлорсилана используют гидрид натрия в виде суспензии в минеральном масле. В таком виде он безопасен при работе на открытом воздухе и имеет гораздо меньшую стоимость в пересчете на гидридный эквивалент по сравнению с литийалюминийгидридом. Однако в таком виде гидрид натрия проявляет низкую активность в реакции восстановления триметилхлорсилана.In the proposed method, sodium hydride in the form of a suspension in mineral oil is used as a trimethichlorosilane reducing agent. In this form, it is safe to work in the open air and has a much lower cost in terms of hydride equivalent compared to lithium aluminum hydride. However, in this form, sodium hydride exhibits low activity in the reduction reaction of trimethylchlorosilane.
NaH+Me3SiCl→Me3SiH+NaClNaH + Me 3 SiCl → Me 3 SiH + NaCl
Установлено, что если к гидриду натрия добавить галогениды некоторых металлов, являющиеся кислотами Льюиса, в частности алюминия или цинка, то его активность в реакции восстановления триметилхлорсилана значительно возрастает. В качестве галогенида могут быть использованы хлориды, бромиды, иодиды. Фториды в данном случае активность не проявляют. При этом процесс протекает через промежуточную стадию образования гидрида алюминия или цинка:It has been established that if halides of certain metals, which are Lewis acids, in particular aluminum or zinc, are added to sodium hydride, its activity in the reduction reaction of trimethylchlorosilane significantly increases. Chlorides, bromides, iodides can be used as halide. Fluorides in this case do not show activity. In this case, the process proceeds through an intermediate stage of the formation of aluminum hydride or zinc:
I. 3NaH+AlHal3→AlH3+3NaHalI. 3NaH + AlHal 3 → AlH 3 + 3NaHal
2 NaH+ZnHal2→ZnH2+2NaHal, и далее2 NaH + ZnHal 2 → ZnH 2 + 2NaHal, and further
II. AlH3+3Ме3SiCl→3Ме3SiH+AlCl3 II. AlH 3 + 3Me 3 SiCl → 3Me 3 SiH + AlCl 3
ZnH2+2Ме3SiCl→2Ме3SiH+ZnCl2 ZnH 2 + 2Me 3 SiCl → 2Me 3 SiH + ZnCl 2
Галогенид металла добавляют не в стехиометрическом, а в каталитическом количестве, т.к., по-видимому, образующийся на II стадии хлорид металла вновь реагирует с гидридом натрия, образуя гидрид металла.The metal halide is added not in stoichiometric, but in catalytic amounts, because, apparently, the metal chloride formed in stage II reacts again with sodium hydride to form metal hydride.
Процесс активации гидрида натрия проводят в среде инертного углеводородного растворителя, но выходы триметилсилана при этом получаются низкие, и не все восстановительные системы работают из-за того, что ни гидрид натрия, ни галогениды алюминия и цинка не растворяются в углеводородах и реакция сводится к гетерофазным процессам на поверхности диспергированных компонентов.The activation process of sodium hydride is carried out in an inert hydrocarbon solvent, but trimethylsilane yields are low, and not all recovery systems work due to the fact that neither sodium hydride nor aluminum and zinc halides dissolve in hydrocarbons and the reaction reduces to heterophasic processes on the surface of dispersed components.
Проведение процесса восстановления в эфирах или смесях эфиров с углеводородами качественно изменяет ход реакции, т.к., по-видимому, на I стадии восстановления образуется растворимый в эфире гидрид металла, который связывается в эфират и приобретает устойчивость от термического разложения и восстановительную активность по отношению к триметилхлорсилану. В то же время применение чистых эфиров снижает эффективность восстановления, очевидно, за счет образования комплексов с исходным триметилхлорсиланом, которые более устойчивы к действию восстановителей, также приводит к интенсивному расщеплению эфира галогенидами алюминия и цинка с выделением побочных продуктов, загрязняющих триметилсилан, и удорожанию процесса за счет более высокой стоимости эфира по сравнению с углеводородом.Carrying out the reduction process in ethers or mixtures of ethers with hydrocarbons qualitatively changes the course of the reaction, since, apparently, at the first stage of reduction, a metal hydride soluble in ether is formed, which binds to the ether and becomes resistant to thermal decomposition and reduction activity with respect to to trimethylchlorosilane. At the same time, the use of pure esters reduces the reduction efficiency, apparently due to the formation of complexes with the starting trimethylchlorosilane, which are more resistant to the action of reducing agents, and also leads to an intensive cleavage of the ester with aluminum and zinc halides with the release of by-products polluting trimethylsilane and the process becomes more expensive due to the higher cost of ether compared to hydrocarbon.
В качестве эфирного растворителя для предлагаемого процесса подходятSuitable ester solvents for the proposed process
- простые эфиры, выбранные из ряда ROR′, где R, R′=CnH2n+1, n=2-3 (диэтиловый эфир, дипропиловый эфир);- ethers selected from the series ROR ′, where R, R ′ = C n H 2n + 1 , n = 2-3 (diethyl ether, dipropyl ether);
- простые эфиры этиленгликоля, выбранные из ряда ROCH2CH2OR′, где R,R′=СnН2n+1, n=1-2 (диметоксиэтан, диэтоксиэтан);- ethylene glycol ethers selected from the series ROCH 2 CH 2 OR ′, where R, R ′ = C n H 2n + 1 , n = 1-2 (dimethoxyethane, diethoxyethane);
- глимы СН3О(СН2СН2O)nСН3, где n=1-2 (моноглим, диглим).- glima CH 3 O (CH 2 CH 2 O) n CH 3 , where n = 1-2 (monoglyme, diglyme).
Использование более тяжелых простых эфиров (диизопропиловый, дибутиловый), высших глимов не приводит к восстановлению триметилхлорсилана, а такие внутренние эфиры, как тетрагидрофуран, диоксан, расщепляются восстановительной системой.The use of heavier ethers (diisopropyl, dibutyl), higher glymes does not lead to the reduction of trimethylchlorosilane, and such internal esters as tetrahydrofuran, dioxane are cleaved by the reduction system.
В качестве углеводорода подходят предельные углеводороды СnН2n+2, n=7-12 (гептан, октан, нонан, декан, додекан) или ароматические углеводороды СnН2n-6, n=6-8 (бензол, толуол, ксилол, этилбензол).Suitable hydrocarbons are saturated hydrocarbons С n Н 2n + 2 , n = 7-12 (heptane, octane, nonane, decane, dodecane) or aromatic hydrocarbons С n Н 2n-6 , n = 6-8 (benzene, toluene, xylene ethylbenzene).
Использование углеводородов с меньшим числом n не целесообразно вследствие высокой летучести, а с большим n приводит к получению вязких, трудно перемешиваемых растворов.The use of hydrocarbons with a smaller number n is not advisable due to the high volatility, but with a large n leads to viscous, difficult to mix solutions.
Подобранное соотношение растворителей в смеси от 50:1 до 1:10 позволяет получать триметилсилан с достаточно высоким выходом при меньших затратах на аппаратурное оформление для обеспечения безопасности процесса.The selected ratio of solvents in the mixture from 50: 1 to 1:10 allows to obtain trimethylsilane with a sufficiently high yield at lower cost for hardware design to ensure process safety.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Все операции при получении триметилсилана проводятся в атмосфере сухого инертного газа.The proposed method is as follows. All operations upon receipt of trimethylsilane are carried out in an atmosphere of dry inert gas.
В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, капельной воронкой с «обводом», обратным холодильником с газоотводной трубкой, соединенной с охлаждаемой ловушкой, загружают смесь растворителей, AlBr3 и NaH в виде суспензии в минеральном масле. При перемешивании реакционную смесь подогревают до 60-120°С и выдерживают при этой температуре 10-30 минут. Затем равномерно и понемногу через капельную воронку дозируют триметилхлорсилан. По окончании дозирования смесь выдерживают еще около 0,5 часа при этой температуре, а затем отсоединяют ловушку. Состав триметилсилана определяют хроматографически. Выход составляет 75-85%.A mixture of solvents, AlBr 3 and NaH in the form of a suspension in mineral oil is charged into a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a “bypass” dropping funnel, a reflux condenser with a gas pipe connected to a cooled trap. With stirring, the reaction mixture is heated to 60-120 ° C and maintained at this temperature for 10-30 minutes. Then, trimethylchlorosilane is dosed uniformly and gradually through a dropping funnel. At the end of dosing, the mixture is left to stand for another 0.5 hours at this temperature, and then the trap is disconnected. The composition of trimethylsilane is determined chromatographically. The yield is 75-85%.
Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами, а результаты примеров приведены в таблице.The proposed method is illustrated by the following examples, and the results of the examples are shown in the table.
Пример 1. Четырехгорлая колба, объемом 0,5 л, снабженная мешалкой, термометром, капельной воронкой и обратным холодильником с газоотводной трубкой, соединена с ловушкой, охлаждаемой до температуры ниже -70°С. Выход из ловушки в атмосферу осуществляется через осушительный патрон. В колбу загружают 60 мл сухого толуола, 13,5 г (0,05 М) бромистого алюминия, 24 г (0,6 М) 60%-ной суспензии гидрида натрия в минеральном масле, 60 мл диглима. При перемешивании смесь нагревают до 90°С и выдерживают 20 мин. Затем в течение 1 часа равномерно прибавляют 64 мл (0,5 М) триметилхлорсилана. Образующийся триметилсилан собирают в охлаждаемой ловушке. Выход составляет 80%.Example 1. A four-necked flask with a volume of 0.5 l, equipped with a stirrer, a thermometer, a dropping funnel and a reflux condenser with a gas outlet pipe, is connected to a trap cooled to a temperature below -70 ° C. Exit from the trap into the atmosphere is carried out through a drain cartridge. 60 ml of dry toluene, 13.5 g (0.05 M) of aluminum bromide, 24 g (0.6 M) of a 60% suspension of sodium hydride in mineral oil, 60 ml of diglyme are loaded into the flask. With stirring, the mixture is heated to 90 ° C and held for 20 minutes. Then, 64 ml (0.5 M) of trimethylchlorosilane are uniformly added over 1 hour. The resulting trimethylsilane is collected in a cooled trap. The yield is 80%.
Остальные примеры выполняются аналогично при изменении некоторых условий проведения процесса (указаны в таблице). Примеры 1-16 иллюстрируют предложенный способ, примеры 17-21 выполнены по предложенному способу, но при значениях параметров, выходящих за пределы предложенных значений, пример 22 выполнен по способу-прототипу.The remaining examples are performed similarly when changing certain conditions of the process (indicated in the table). Examples 1-16 illustrate the proposed method, examples 17-21 are made according to the proposed method, but with parameter values outside the range of the proposed values, example 22 is made according to the prototype method.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120268/04A RU2313532C1 (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Method for preparing trimethylsilane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120268/04A RU2313532C1 (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Method for preparing trimethylsilane |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2313532C1 true RU2313532C1 (en) | 2007-12-27 |
Family
ID=39018911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006120268/04A RU2313532C1 (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Method for preparing trimethylsilane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2313532C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2436788C1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермская химическая компания" | Method of producing alkyl silanes |
| CN116987110A (en) * | 2023-08-02 | 2023-11-03 | 全椒亚格泰电子新材料科技有限公司 | Refining process and system of high-performance organosilicon compound |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3050366A (en) * | 1959-07-15 | 1962-08-21 | Du Pont | Production of silane by the use of a zinc catalyst |
| RU2177946C1 (en) * | 2000-12-18 | 2002-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" | Method of synthesis of methylsilane |
| RU2266293C1 (en) * | 2004-08-25 | 2005-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НИЦ Экологическая и медицинская химия" (НИЦ Медхим) | Method for preparing methylsilanes |
-
2006
- 2006-06-09 RU RU2006120268/04A patent/RU2313532C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3050366A (en) * | 1959-07-15 | 1962-08-21 | Du Pont | Production of silane by the use of a zinc catalyst |
| RU2177946C1 (en) * | 2000-12-18 | 2002-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" | Method of synthesis of methylsilane |
| RU2266293C1 (en) * | 2004-08-25 | 2005-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НИЦ Экологическая и медицинская химия" (НИЦ Медхим) | Method for preparing methylsilanes |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2436788C1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермская химическая компания" | Method of producing alkyl silanes |
| CN116987110A (en) * | 2023-08-02 | 2023-11-03 | 全椒亚格泰电子新材料科技有限公司 | Refining process and system of high-performance organosilicon compound |
| CN116987110B (en) * | 2023-08-02 | 2024-08-09 | 全椒亚格泰电子新材料科技有限公司 | Refining process and system of high-performance organosilicon compound |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2851242C (en) | Apparatus and method for the condensed phase production of trisilylamine | |
| JP2011213594A5 (en) | ||
| US20120128568A1 (en) | Production of silanes from silicon alloys and alkaline earth metals or alkaline earth metal silicides | |
| CN106715448B (en) | Process for preparing tris (trialkylsilyl) phosphine | |
| EP2003109B1 (en) | Process for production of perfluoroalkine compound | |
| EP4323361A1 (en) | Methods of preparing carbanucleosides using amides | |
| KR100766368B1 (en) | Method for producing organosilane | |
| RU2313532C1 (en) | Method for preparing trimethylsilane | |
| CN1266029C (en) | Process for the fluorination of boron hydrides | |
| JP2016521733A (en) | Method for producing salt having hydrogenated cyanoborate anion | |
| TWI247737B (en) | Sulfurpentafluoride compounds and methods for making and using same | |
| JPH0532673A (en) | Preparation of stabilized methyl lithium solution | |
| Braddock-Wilking et al. | Synthesis and characterization of sterically hindered diarylsilanes containing 2, 4, 6-trimethylphenyl and 2, 4, 6-tris (trifluoromethyl) phenyl substituents. X-ray crystal structure of bis [2, 4, 6-tris (trifluoromethylphenyl)] fluorosilane | |
| US9701540B2 (en) | Apparatus and method for the condensed phase production of trisilylamine | |
| WO2014181194A2 (en) | Apparatus and method for the condensed phase production of trisilylamine | |
| CN117120444A (en) | Method for preparing carbanucleoside using amide | |
| JPH0471844B2 (en) | ||
| US20220002324A1 (en) | Novel perchlorinated disilenes and germasilenes and also neopentatetrelanes, a method for the preparation thereof and use thereof | |
| RU2177946C1 (en) | Method of synthesis of methylsilane | |
| US6713642B2 (en) | Method for producing alkali metal monohydridoborates and monohydridoaluminates | |
| US3042485A (en) | Preparation of metal borohydrides | |
| CN1660855A (en) | Alkylborazine compound and production method for the same | |
| JP4446675B2 (en) | Method for producing alkylsilane or alkylgermane | |
| TWI831039B (en) | Mono-substituted cyclopentadienes and metal cyclopentadienyl complexes and synthesis methods thereof | |
| JP2022527856A (en) | Manufacturing method of cyclosilane |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120610 |