Способ получения дихлорсилана

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 612634 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 061175 (21) 2186210/23-04 (23) Приоритет — (32) 07. 11. 7 4 (31) 7436960 (ЗЗ) франция (43) Опубликовано 25.06.78. Бюллетень № 23 (45) Дата опубликования описания310578

Государственный ноннтет

Сааета Инннстроа СССР оо делан изобретений и открытий (53) УДК 547 ° 245.07 (088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Марсель Лефор и Жильбер Марен (Франция) Иностранная фирма Рон-Пуленк Эндюстри (Франция) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИХЛОРСИЛЛНА

-.Предложено также использовать в качестве катализатора диметилформамид или диметилацетамид, но выходы дихлорси-; лана являются низкими из-за разложения катализатора j4).

Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу является способ получения дихлорсилана диспропорционированием трихлорсилана в присутствии в качестве катализатора гетероциклического амина, а именно пиридина при кипении реакционной смеси (5j.

К недостаткам способа следует отнести невысокий выход целевого продукта до 6-10Ъ.

Цель изобретения — увеличение выхода целевого продукта.

Это достигается за счет того, что диспропорционирование трихлорсилана проводят в присутствии в качестве катализатора гетероциклического амина, а именно, р(-метил- или Й -винилпирролидона при кипении реакционной смеси.

Отличительным признаком способа является использование в качестве гетероциклического амина )Е -метил- или

N -винилпирролидона.

Изобретение относится к способу получения дихлорсилана, находящего применение при производстве кремнийор,ганических мономеров, а также при по- . лучении кремния высокой степени чис- 5 тоты.

Известно получение дихлорсилана путем диспропорционирования трихлорсилана в присутствии различных катализа торов, например нитрилов tlj .

Недостатком процесса является необходимость проводить реакцию диспроо порционирования при температуре 150 Г. и выше. В. качестве катализаторов дис- 18 пропорционирования можно также испольэовать алифатические цианамиды (21 . Но для активирования этих катализаторов необходимо подвергать их дополнительной обработке кислотой Льюиса. Это 20 приводит к тому, что полученный дихлорсилан содержит такие примеси, как бор, алюминий, титан, а в результате он не является пригодным для эпитаксии, Использование в качестве катализатора гексаметилфосфоротриамида позволяет получить хорошие выходы дихлорсилана, нб последний также не может быть использован для эпитаксии кремния из-за наличия в нем фосфорных примесей PJ .

30 ю а,,"".,- . / С, ". г - :- / (51) M. Кл. .)

С 07 F 7/12

С 07 F 7/14

С 01 В 33/04

612634

Способ позволяет получить дихлор- . силан высокой степени чистоты, содержащий бор, фосфор, мйшьяк в количестве меньше О, 001 р р.>к, Количество используемого катализатора 1-50% от массы израсходованного

Ъ трихлорсилана. Предпочтительно это количество составляет 3-20%.

Катализатор может быть загружен

Сразу перед началом реакции или его ,>ложно загружать несколько раз.

Процесс можно проводить непрерывно или периодически, например при нагревании совокупности реагентов с обрат:ным холодильником при атмосферном дав лении (начальная температура 30-40 С).

Образовавшийся дихлорсилан отгоняют по мере его образования. Можно также добавлять разбавитель реагентов, такой как алифатический или ароматический углеводород (циклогексан, бензол и т..п.). Для увеличения скорости процесса диспропорциониронания можно также проводить процесс при давлении выше атмосферного, например, давление может достигать 3 абс.бар.

После окончания реакции диспропорционирования установлено, что наряду с трихлорсиланом, обычно остающимся в реакционной массе, н ней имеется четыреххлористый кремний, образовавшийся но время реакции. Трихлорсилан можно вьщелить дистилляцией и снова подвергнуть диспропорциокиронанию в дихлорсилан.

Пример 1, B колбу в атмосфере азота внодят 792 г трихлорсилана и

79 г N --метилпирролидона, смесь кипятят с обратным холодильником (Т=33 С и отгоняют по мере его образования дихлорсилан. Через 6 час, когда температура реакционной смеси поднимается от 33 С до 50 C и когда температура

Q дистиллята остается близкой к 10 С, собирают фракцию 158 г, содержащую по существу дихлорсилан и немного трихлорсилана и монохлорсилана. При ректификации дистиллята вьщеляют 140 г о (72,8Ъ) фракции с т. кип. 8„5-9 С, соответствующей чистому дихлорсилану,.

Хроматографический анализ показывает, что в реакционной смеси осталось непрореагировавшим 229,8 г трихлорсилана и образовалось 386 г тетрахлорсилана.

474 24 7 34-45 73,7 78,2

474 71 7 34,5-67 75 51,7

10мин

Пример 2. В колбу в атмосфере азота вводят 630 г трихлорсилана и

64 r Й -метклпкрролидона, смесь ки(5 пятят с обратным холодильником и отгоняют дихлорсилан по мере его образонания. После 5 час проведения реак» ции грибавляют 30 г И -метилпирролидона и продолжают реакцию еще 4,5 час

Во время опыта температура реакциона ной массы поднимается от 34,5 С до

68,5 С,тогда как температура дистил-, лята остается близкой к 11,3 С. Собирают 119 г фракции, из которой выде25 ляют ректификацией 108 г чистого дихлорсилана. Данные хроматографического анализа показывают, что осталось непрореагировавшими 85 r трихлорсилана.

Пример 3. В колбу в атмосфере

30 азота вводят 620 r трихлорсилана и

124 r -нинилпирролидона, реагенты кипятят с обратным холодильником, потом отгоняют дихлорсилан по мере его образования. Через 16,5 час, когда температура реакционной массы поднимается от 38 С до 58 С, собирают 129>

) дистиллята, из которого выделяют 99 чистого дихлорсилана. Данные хроматографического анализа показывают, что осталось непрореагирававшими 160 г трихлорсилана.

Формула изобретения

Способ получения дихлорсилана дис пропорциониронанием трихлорсилана в присутствии в качестве катализатора азотсодержащего соединения при кипении реакционной смеси, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличе- ния выхода целевого продукта, в качестве азотсодержащего соединения используют (-метил- или И -винилпирролидон.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент CO)A Р2732282,кл.23-14, 1952.

2„ Патент CJIIA Р2732280,кл.23-14р

1952.

Патент Франции Р 1444735, 1кл. С 07 Г 1960„ 4. Патент США Р3322511,кл.23-366, 1967.

5. Патент США Р2834648,кл. 23-14, 1958.

Тираж 559 Подписное

Этот дихлорсклан полност пригоден для зпитаксии. Содержание приМесей бора, фосфора, алюминия, мышьяка ниже

0,001I> р.г». (определено колориметркей, атомной абсорбцией и эмиссионной спек,троскопией).

60 таблице приведены ьыход дихлорсилана в зависимости от условий реакции.

НИИПИ Заказ 3242/18 г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Филиал ППП Патент, 493 92 7час 34,5-77 62,5 42,6