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一種三甲基鋁的制備方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510639624.2

申請日:

2015.09.30

公開號:

CN105175440A

公開日:

2015.12.23

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):C07F 5/06申請公布日:20151223|||實質審查的生效IPC(主分類):C07F 5/06申請日:20150930|||公開
IPC分類號: C07F5/06 主分類號: C07F5/06
申請人: 江西佳因光電材料有限公司
發明人: 陳飛彪; 廖維林; 謝賢清; 邱曾燁; 馬玉峰; 吳偉
地址: 330013 江西省南昌市經濟技術開發區英雄大道2266號
優先權:
專利代理機構: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283 代理人: 嚴政;李婉婉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510639624.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.04.06|||2016.01.20|||2015.12.23

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種三甲基鋁的制備方法,該方法包括:(1)在醚類溶劑存在和惰性氣氛下,將鎂鋁合金與鹵代烷接觸反應,得到三甲基鋁醚類配合物;(2)將三甲基鋁醚類配合物與高沸點的胺類和/或膦類化合物接觸反應,得到三甲基鋁胺類配合物和/或三甲基鋁膦類配合物;(3)將步驟(2)得到的配合物進行解配。本發明的制備方法能夠顯著提高三甲基鋁的收率和純度,可以使得其收率高達80%以上,純度高達99.9999%,并且,本發明所用反應釜可作為蒸發釜使用,簡化了工藝與設備,反應過程易于控制,制備的產品也較易與原料、副產物分離,非常適用于工業化生產,另外,其副產物可用于合成硫酸鋁,幾乎無廢料產生。

權利要求書

權利要求書
1.  一種三甲基鋁的制備方法,其特征在于,該方法包括:
(1)在醚類溶劑存在和惰性氣氛下,將鎂鋁合金與鹵代烷接觸反應,得到三甲基鋁醚類配合物;
(2)將三甲基鋁醚類配合物與高沸點的胺類和/或膦類化合物接觸反應,得到三甲基鋁胺類配合物和/或三甲基鋁膦類配合物;
(3)將步驟(2)得到的配合物進行解配。

2.  根據權利要求1所述的方法,其中,所述鹵代烷為碘甲烷和/或溴甲烷,優選為碘甲烷。

3.  根據權利要求1所述的方法,其中,所述醚類溶劑為烷基醚,優選為乙醚、四氫呋喃和甲基四氫呋喃中的至少一種。

4.  根據權利要求1所述的方法,其中,所述胺類化合物為二苯胺、三丁胺和三辛胺中的至少一種;所述膦類化合物為三苯基膦、二苯基膦中的至少一種。

5.  根據權利要求1所述的方法,其中,所述鎂鋁合金為AlxMgy,其中x=0.4-0.6,y=0.6-0.4,x+y=1,x、y為質量分數。

6.  根據權利要求1所述的方法,其中,步驟(1)中,鎂鋁合金中鋁與鹵代烷的摩爾比為1:2-12,優選為1:2.5-9。

7.  根據權利要求1所述的方法,其中,步驟(2)中,相對于1mol鹵代烷,胺類和/或膦類化合物的用量為0.3-0.8mol。

8.  根據權利要求1所述的方法,其中,步驟(1)中,接觸反應條件包括:溫度為20-90℃,時間為2-8h,優選地,溫度為35-75℃,時間為3-6h。

9.  根據權利要求1所述的方法,其中,步驟(3)中,解配條件包括:溫度為120-200℃,壓強為0-0.03MPa,時間為5-15h,優選為溫度為130-180℃,壓強為0-0.01MPa,時間為5-12h。

10.  根據權利要求1所述的方法,其中,該方法還包括:將步驟(3)解配得到的三甲基鋁進行精餾。

說明書

說明書一種三甲基鋁的制備方法
技術領域
本發明屬于高純度金屬有機化合物制備技術領域,具體地,涉及一種三甲基鋁的制備方法。
背景技術
高純度三甲基鋁屬于高純金屬有機化合物,是利用先進的金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)工藝或原子層沉積薄膜技術(ALD)制備化合物半導體薄膜材料的關鍵支撐原材料,其廣泛運用于LED設備、新一代太陽能電池、相變存儲器、半導體激光器、紅外探測器和超級計算機等領域。
目前三甲基鋁的制備已有一定的研究,常見的方法為鎂鋁合金還原法、烷基鋁與鹵代烷合成法等。鎂鋁合金還原法一般采用鎂鋁合金與氯甲烷進行反應制備三甲基鋁,但是該制備方法收率極低。而烷基鋁與鹵代烷合成法是采用烷基鋁(如三乙基鋁)與鹵代甲烷(如碘甲烷、溴甲烷)在鉍基化合物或釩基化合物催化下合成三甲基鋁,但該方法存在催化劑昂貴、收率不高、周期長和后處理困難等不足。
因此,現在急需一種能夠顯著提高三甲基鋁收率且反應副產物易回收的制備方法。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術中三甲基鋁收率低且反應副產物難回收的缺陷,提供一種三甲基鋁的制備方法。
本發明的發明人在研究中發現,在醚類溶劑存在和惰性氣氛下,將鎂鋁合金與鹵代烷接觸反應,得到三甲基鋁醚類配合物;將三甲基鋁醚類配合物 與高沸點的胺類和/或膦類化合物接觸反應,得到三甲基鋁胺類配合物和/或三甲基鋁膦類配合物;將得到的配合物進行解配,即可提高三甲基鋁的收率、純度,并且該反應的副產物較易于回收。
因此,為了實現上述目的,本發明提供了一種三甲基鋁的制備方法,該方法包括:
(1)在醚類溶劑存在和惰性氣氛下,將鎂鋁合金與鹵代烷接觸反應,得到三甲基鋁醚類配合物;
(2)將三甲基鋁醚類配合物與高沸點的胺類和/或膦類化合物接觸反應,得到三甲基鋁胺類配合物和/或三甲基鋁膦類配合物;
(3)將步驟(2)得到的配合物進行解配。
本發明的制備方法能夠顯著提高三甲基鋁的收率和純度,可以使得其收率高達80%以上,純度高達99.9999%,并且,本發明所用反應釜可作為蒸發釜使用,簡化了工藝與設備,反應過程易于控制,制備的產品也較易與原料、副產物分離,非常適用于工業化生產,另外,其副產物可用于合成硫酸鋁,幾乎無廢料產生。
本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明,并不用于限制本發明。
本發明提供了一種三甲基鋁的制備方法,該方法包括:
(1)在醚類溶劑存在和惰性氣氛下,將鎂鋁合金與鹵代烷接觸反應,得到三甲基鋁醚類配合物;
(2)將三甲基鋁醚類配合物與高沸點的胺類和/或膦類化合物接觸反應,得到三甲基鋁胺類配合物和/或三甲基鋁膦類配合物;
(3)將步驟(2)得到的配合物進行解配。
根據本發明所述的方法,其中,步驟(1)中,鹵代烷可以為本領域各種鹵代烷,優選為碘甲烷和/或溴甲烷,更優選為碘甲烷,從而能夠進一步提高三甲基鋁的收率,且反應副產物更易回收。
根據本發明所述的方法,其中,步驟(1)中,醚類溶劑可以為各種常規的烷基醚,例如可以為乙醚、四氫呋喃和甲基四氫呋喃中的至少一種,優選為甲基四氫呋喃。
根據本發明所述的方法,其中,步驟(1)中,鎂鋁合金為AlxMgy,其組成可以為x=0.4-0.6,y=0.6-0.4,x+y=1,x、y為質量分數。
根據本發明所述的方法,其中,步驟(1)中,鎂鋁合金中鋁與鹵代烷的摩爾比可以為本領域常規比例,優選為1:2-12,更優選為1:2.5-9。
根據本發明所述的方法,其中,醚類溶劑與鎂鋁合金的重量比可以為1:0.1-0.5。
根據本發明所述的方法,其中,步驟(1)中,惰性氣氛可以由氮氣、氬氣等提供。
根據本發明所述的方法,其中,步驟(1)中,接觸反應條件優選為包括:溫度為20-90℃,時間為2-8h,更優選地,溫度為35-75℃,時間為3-6h,從而能夠進一步提高能夠進一步提高三甲基鋁的收率。
根據本發明所述的方法,其中,為了便于操作,步驟(1)中可以向含有鎂鋁合金的醚類溶劑中滴加鹵代烷,為了使反應更充分地進行且避免反應急劇放熱而導致的安全隱患,優選地,步驟(1)中在攪拌條件下向含有鎂鋁合金的醚類溶劑中緩慢地滴加鹵代烷。本發明中,緩慢地滴加鹵代烷的速度可以為2-5ml/min。
根據本發明所述的方法,其中,優選地,步驟(1)反應結束后再進行步驟(2)的解配反應。其中,由于步驟(1)的接觸反應為放熱反應,因此 其反應結束的終點可以通過向醚類溶劑中繼續滴加鹵代烷,反應液的溫度不再升高來判斷。
根據本發明所述的方法,其中,為了避免溶劑對后續解配反應的影響,最終影響制得的三甲基鋁的收率和純度,優選地,步驟(1)反應結束后蒸出醚類溶劑,再進行解配反應。
根據本發明所述的方法,其中,該方法還可以包括:將步驟(1)得到的三甲基鋁醚類配合物在減壓條件下蒸出。其中,所述減壓條件可以包括:壓強為0-0.05MPa。
根據本發明所述的方法,其中,步驟(2)中,高沸點的胺類化合物可以為二苯胺、三丁胺和三辛胺中的至少一種,優選為二苯胺,高沸點的膦類化合物為三苯基膦和/或二苯基膦,優選為三苯基膦,當采用三苯基膦時,三甲基鋁的收率和純度提高的幅度最大。
根據本發明所述的方法,其中,步驟(2)中,優選地,相對于1mol鹵代烷,胺類和/或膦類化合物的用量為0.3-0.8mol。
根據本發明所述的方法,其中,步驟(2)中,優選地,接觸反應的條件包括:溫度為20-100℃,時間為2-8h。
根據本發明所述的方法,其中,優選地,步驟(2)中,將含有三甲基鋁胺類配合物或三甲基鋁膦類配合物的反應液在80-110℃、0-0.02MPa下進行蒸餾,該蒸餾可以蒸出低沸點的雜質和上述步驟(1)反應結束后的蒸餾步驟未完全蒸出的醚類溶劑,從而避免該低沸點雜質和醚類溶劑對后續解配反應的影響,進而影響三甲基鋁的收率和純度。
根據本發明所述的方法,其中,步驟(3)中,優選地,解配條件包括:溫度為120-200℃,壓強為0-0.03MPa,時間為5-15h,優選為溫度為130-180℃,壓強為0-0.01MPa,時間為5-12h,從而能夠使得三甲基鋁胺類配合物和/或三甲基鋁膦類配合物更充分地解配,進而提高三甲基鋁的收率。
根據本發明所述的方法,其中,為了進一步提高制得的三甲基鋁的純度,優選地,該方法還包括:將步驟(3)解配得到的三甲基鋁進行精餾。其中,所述精餾的條件可以常規的純化三甲基鋁的條件,例如可以包括:溫度為125-130℃,壓強為常壓。
實施例
三甲基鋁的收率計算公式為:收率=M[Al(CH3)3]3*142/M(CH3I)*72。
實施例1
本實施例用于說明本發明的三甲基鋁的制備方法。
(1)在充滿氮氣氣體的反應釜中加入570g鎂鋁合金AlxMgy(x=0.53,y=0.47,x、y為質量分數)、4000g2-甲基四氫呋喃,在攪拌條件下向含有鎂鋁合金的2-甲基四氫呋喃中緩慢地滴加4260g碘甲烷(滴加速度為3ml/min),控制反應溫度為40℃,待反應液的溫度不再升高時,說明接觸反應達到終點(反應時間為6h),然后繼續升溫至90℃蒸出2-甲基四氫呋喃,在0.01MPa、90℃下蒸餾出三甲基鋁醚類配合物;
(2)將上述蒸餾得到的三甲基鋁醚類配合物轉移至盛有2623g三苯基膦的解配釜中,在90℃下反應2h,然后將反應液在90℃、0.01MPa下進行蒸餾出低沸點雜質和剩余的2-甲基四氫呋喃;
(3)在溫度為130℃、壓強為0.005MPa下,將步驟(2)得到的三甲基鋁三苯基膦配合物解配12h,得到三甲基鋁粗品,將該粗品在125℃、常壓下精餾,得到663g三甲基鋁產品,該三甲基鋁產品的收率為92%,純度為99.9999%。
實施例2
本實施例用于說明本發明的三甲基鋁的制備方法。
(1)在充滿氮氣氣體的反應釜中加入1000g鎂鋁合金AlxMgy(x=0.59,y=0.41,x、y為質量分數)、5000g2-甲基四氫呋喃,在攪拌條件下向含有鎂鋁合金的2-甲基四氫呋喃中緩慢地滴加8520g碘甲烷(滴加速度為4ml/min),控制反應溫度為50℃,待反應液的溫度不再升高時,說明接觸反應達到終點(反應時間為4h),然后繼續升溫至90℃蒸出2-甲基四氫呋喃,在0.005MPa、90℃下蒸餾出三甲基鋁醚類配合物;
(2)將上述蒸餾得到的三甲基鋁醚類配合物轉移至盛有5246g三苯基膦的解配釜中,在100℃下反應2h,然后將反應液在100℃、0.02MPa下進行蒸餾出低沸點雜質和剩余的2-甲基四氫呋喃;
(3)在溫度為155℃、壓強為0.01MPa下,將步驟(2)得到的三甲基鋁三苯基膦配合物解配12h,得到三甲基鋁粗品,將該粗品在125℃、常壓下精餾,得到1268g三甲基鋁產品,該三甲基鋁產品的收率為88%,純度為99.9999%。
實施例3
本實施例用于說明本發明的三甲基鋁的制備方法。
(1)在充滿氮氣氣體的反應釜中加入2000g鎂鋁合金AlxMgy(x=0.60,y=0.4,x、y為質量分數)、8000g2-甲基四氫呋喃,在攪拌條件下向含有鎂鋁合金的2-甲基四氫呋喃中緩慢地滴加17040g碘甲烷(滴加速度為5ml/min),控制反應溫度為75℃,待反應液的溫度不再升高時,說明接觸反應達到終點(反應時間為3h),然后繼續升溫至90℃蒸出2-甲基四氫呋喃,在0MPa、90℃下下蒸餾出三甲基鋁醚類配合物;
(2)將上述蒸餾得到的三甲基鋁醚類配合物轉移至盛有10492g三苯基膦的解配釜中,在100℃下反應2h,然后將反應液在105℃、0.005MPa下進行蒸餾出低沸點雜質和剩余的2-甲基四氫呋喃;
(3)在溫度為180℃、壓強為0.01MPa下,將步驟(2)得到的三甲基鋁三苯基膦配合物解配5h,得到三甲基鋁粗品,將該粗品在125℃、常壓下精餾,得到2592g三甲基鋁產品,該三甲基鋁產品的收率為90%,純度為99.9999%。
實施例4
本實施例用于說明本發明的三甲基鋁的制備方法。
按照實施例1的方法制備三甲基鋁,不同的是,將碘甲烷替換為等物質量的溴甲烷,得到590g三甲基鋁產品,該三甲基鋁產品的收率為82%,純度為99.9999%。
實施例5
本實施例用于說明本發明的三甲基鋁的制備方法。
按照實施例1的方法制備三甲基鋁,不同的是,將步驟(1)的反應溫度控制為20℃,時間為2h,得到576g三甲基鋁產品,該三甲基鋁產品的收率為80%,純度為99.9999%。。
實施例6
本實施例用于說明本發明的三甲基鋁的制備方法。
按照實施例1的方法制備三甲基鋁,不同的是,解配溫度為120℃,壓強為0.02MPa,時間為15h,得到619g三甲基鋁產品,該三甲基鋁產品的收率為86%,純度為99.9999%。
實施例7
本實施例用于說明本發明的三甲基鋁的制備方法。
按照實施例1的方法制備三甲基鋁,不同的是,將三苯基膦替換為等物質量的二苯基膦,得到576g三甲基鋁產品,該三甲基鋁產品的收率為80%,純度為99.9999%。
對比例1
按照實施例1的方法制備三甲基鋁,不同的是,將碘甲烷替換為等物質量的氯甲烷,得到302g三甲基鋁產品,該三甲基鋁產品的收率為42%,純度為99.9999%。
本發明的制備方法能夠顯著提高三甲基鋁的收率和純度,可以使得其收率高達80%以上,純度高達99.9999%,并且,本發明所用反應釜可作為蒸發釜使用,簡化了工藝與設備,反應過程易于控制,制備的產品也較易與原料、副產物分離,非常適用于工業化生產,另外,其副產物可用于合成硫酸鋁,幾乎無廢料產生。
將實施例1與實施例4比較可以看出,所述鹵代烷為碘甲烷時,能夠進一步提高三甲基鋁的收率,且反應副產物更易回收。
將實施例1與實施例5比較可以看出,步驟(1)中,接觸反應條件包括:溫度為35-75℃,時間為3-6h時,能夠進一步提高能夠進一步提高三甲基鋁的收率。
將實施例1與實施例6比較可以看出,解配條件包括:溫度為130-180℃,壓強為0-0.01MPa,時間為5-12h,能夠使得三甲基鋁胺類配合物和/或三甲基鋁膦類配合物更充分地解配,進而提高三甲基鋁的收率。
將實施例1與實施例7比較可以看出,步驟(2)中采用三苯基膦時,能夠進一步提高三甲基鋁的收率和純度。
以上詳細描述了本發明的優選實施方式,但是,本發明并不限于上述實 施方式中的具體細節,在本發明的技術構思范圍內,可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
另外需要說明的是,在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進行組合,為了避免不必要的重復,本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外,本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合,只要其不違背本發明的思想,其同樣應當視為本發明所公開的內容。

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一種 甲基 制備 方法
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