[发明专利]四（二甲氨基）钛的合成方法

说明书

本发明涉及一种四（二甲氨基）钛的合成方法。该合成方法包括如下步骤：将烷烃溶剂和有机金属锂化合物混合，制备第一反应物；以气体流出压力0.12~0.15MPa导出二甲胺气体，将所述二甲胺气体在‑10~‑20℃温度条件下冷凝，形成的二甲胺冷凝液加入至所述第一反应物中进行第一反应，制备第二反应物；于所述第二反应物中加入四氯化钛进行第二反应，经后处理制备所述四（二甲氨基）钛。该合成方法能够避免上述爆炸隐患和危险因素，且可能大大减少固废和液废的产生，安全环保，同时四（二甲氨基）钛收率高，工艺便于操作。

技术领域

本发明涉及化合物合成技术领域，特别是涉及一种四（二甲氨基）钛的合成方法。

背景技术

随着半导体制造业的不断发展，ALD（原子层沉积）技术由于其操作简单、沉积参数的高度可控性、优异的沉积均匀性等特点成为半导体制造最理想的沉积方法之一。寻找适合ALD使用的高k和金属栅材料前驱物，以及改善材料的纯度等问题变得至关重要。四（二甲氨基）钛，分子式C₈H₂₄N₄Ti，是对空气和水汽非常敏感的化合物，能溶于醇类、苯、四氯化碳等有机溶剂中。四（二甲氨基）钛不仅具有较好的稳定性、较高的蒸汽压，而且还表现出了相当高的反应性，是现今ALD研究领域的热点材料。

四（二甲氨基）钛的合成主要是先通过二甲胺与有机金属锂化合物反应生成中间体二甲氨基锂，然后再与四氯化钛反应得到。二甲胺在常温常压条件下为气体，因此目前该合成路线的工艺方法主要有以下两种：

（1）直接在反应釜或反应溶剂内通入二甲胺，由于二甲胺是极易挥发的，容易进行活性极高的气液界面反应，气液界面反应不可控的剧烈放热会导致釜内压力急剧增大而存在爆炸隐患，同时二甲胺容易逸散出反应釜，导致实际反应的二甲胺的量减少，造成原料的浪费和产率的减少；

（2）先将二甲胺溶于水，制备二甲胺水溶液，反应时通过加热二甲胺水溶液使二甲胺气体溢出，再经干燥装置和冷凝装置滴加至反应釜内，通过加热温度调控加入的二甲胺量，此方法不仅会产生大量液废（二甲胺水溶液残余物）和固废（碱性干燥剂），而且溢出的二甲胺中的水分万一干燥不充分，微量的残留即会导致中间体二甲氨基锂剧烈自燃，对整个反应体系将是一个极其严重的危险因素。

发明内容

基于此，有必要提供一种四（二甲氨基）钛的合成方法。该合成方法能够避免上述爆炸隐患和危险因素，且可能大大减少固废和液废的产生，安全环保，同时四（二甲氨基）钛收率高，工艺便于操作。

具体技术方案如下：

一种四（二甲氨基）钛的合成方法，包括如下步骤：

将烷烃溶剂和有机金属锂化合物混合，制备第一反应物；

以气体流出压力0.12~0.15MPa导出二甲胺气体，将所述二甲胺气体在-10~-20℃温度条件下冷凝，形成的二甲胺冷凝液加入至所述第一反应物中进行第一反应，制备第二反应物；所述二甲胺冷凝液加入至所述第一反应物的过程中，控制所述第一反应物的温度为-20~-50℃；

于所述第二反应物中加入四氯化钛进行第二反应，经后处理制备所述四（二甲氨基）钛；所述后处理的步骤包括：完成所述第二反应后，对所得反应液进行减压蒸馏，所述减压蒸馏的真空度为0.05~0.15mmHg，温度为45~55℃，收集馏分；

所述二甲胺气体与所述有机金属锂化合物的用量摩尔比为1：1~1.4；

所述第二反应物中的二甲氨基锂与所述四氯化钛的用量摩尔比为1：4.1~4.4。

在其中一个实施例中，所述气体流出压力为0.12~0.13MPa。

在其中一个实施例中，所述温度条件为-13~-17℃。