[发明专利]用于制备高纯度烷氧基铌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备高纯度烷氧基铌、特别是乙氧基铌的新方法。

背景技术

烷氧基铌，在文献中通常也被称为醇铌，可以用于借助化学气相沉积(CVD)沉积相应的金属氧化物层，并因此是用于制备非常健壮构件的有价值起始化合物，所述非常健壮构件用于例如电子工业。这些金属氧化物层还可以通过凝胶方法水解由相应的烷氧基铌制备。这种非常高的介电常数例如使得氧化铌层能够用于DRAM(动态随机存取读/写存储器)中。在照明工业中，通过CVD方法沉积的氧化铌对于例如生产白炽灯泡中也具有重要性。

然而，用于电子工业还有用于灯的生产的问题在于对于这些层(也即烷氧基化物)的起始材料的纯度要求非常高。

最普遍使用的，技术上简单和最经济的烷氧基铌的可行制备方法从相应的金属(V)氯化物和醇开始。概括性的综述由D.C.Bradley，R.C.Mehrotra，I.P.Rothwell和A.Singh的著作“Alkoxo and Aryloxo Derivativesof Metals”，Academic Press，2001给出。典型的工序例如记载于DE10113169Al。

尽管在其它方面具有极大的化学相似性，烷氧基铌、特别是乙氧基铌和更高级的烷氧基铌，与基本上为无色的类似钽化合物相反，仅能极其困难地以轻微着色的和因此为纯形式获得。通常，即使经蒸馏的材料在颜色上也呈黄(橙)色至红棕色。例如，在典型的市售乙氧基铌上测得大于280的Hazen色值。这甚至是在重复蒸馏后的情况。特别地，迄今仍不能仅通过蒸馏(真空蒸馏；沸点153℃/0.1mmHg或者200℃/5.5mmHg)可靠地、可重复地制备轻微着色或者基本上无色的乙氧基铌。

例如，D.C.Bradley，B.N.Chakravarti，W. Wardlaw；J.Chem.Soc.1956，第2381-2384页将乙氧基铌、正丙氧基铌和正丁氧基铌称为黄色液体。使用乙氧基铌作为例子，提到这种黄色不能在反复蒸馏的情况下被消除。作为达到高纯度的、仅略带黄色的乙氧基铌的途径，描述了下面的复杂方法：在沸腾异丙醇中将黄色乙氧基铌转变成Nb(OEt)(OⁱPr)₄和Nb(OEt)₂(OⁱPr)₃的晶体混合物，将其重结晶四次。然后，将混合的乙氧基化物-丙氧基化物用乙醇处理四次。以该复杂方式获得的乙氧基铌的蒸馏才获得高纯度的、仅略带黄色的产物。

这样的复杂方法对于工业制备高纯度、几乎无色的乙氧基铌或者更高级的烷氧基铌是不适用的。

发明内容

因此，本发明的目的在于通过简单的方法提供高纯度、略微着色形式的烷氧基铌、特别是乙氧基铌、正丙氧基铌、异构的丁氧基铌和异构的戊氧基铌，所述方法易于在工业中实施，廉价并且具有非常好的可再现性。

令人惊奇地，该目的通过根据本发明的方法得以实现。

本发明提供了用于制备通式(I)的高纯度、略微着色的烷氧基铌的方法：

Nb(OR)₅    (I)

其中

R相同或不同地，但优选相同地为直链或支化的C₁-C₁₂-烷基、优选直链或支化的C₁-C₆烷基，更优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、2-丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、3-戊基、2-甲基-1-丁基、2-甲基-2-丁基或者3-甲基-2-丁基，

其特征在于，通式(I)的粗制烷氧基铌通过添加0.01-5重量％的，优选0.1-2重量％的一种或多种通式(II)的醇或者用空气或者其它含氧气体混合物处理和任选地随后蒸馏进行纯化：

R¹OH    (II)

其中

R¹，独立于R，相同或者不同地，但是优选相同地为直链或支化的C₁-C₁₂-烷基、优选直链或支化的C₁-C₆烷基，更优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、2-丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、3-戊基、2-甲基-1-丁基、2-甲基-2-丁基或者3-甲基-2-丁基。

可能有利的，但非强制性规定的是，醇R¹OH具有与待纯化的通式(I)的烷氧基铌相同的烷基。因此，在特别优选的实施方案中，R和R¹具有相同的定义。