[发明专利]制造氢化硅烷的方法

说明书

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Si_nH_2n+2 (直链或支链；其中n≥2)，Si_nH_2n (环状；其中n≥3)或Si_nH_2(n-i) (双-或多环；n≥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2)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，在该情况下使用铂族金属，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，除了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Zn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的载体上的铂族金属，US 5,700,400 A，固定在碳、SiO₂或Al₂O₃上的钌、铑、钯或铂)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SiO₂的载体上的铂族金属络合物)。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 A1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，和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.，1964，26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。