制备三甲基金属化合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备具有式M(CH3)3的三甲基金属化合物的方法，所述方法包括使式M(R)3的三烷基金属化合物与三甲基铝[Al(CH3)3]反应以形成所述具有式M(CH3)3的三甲基金属化合物的步骤，其中M选自由Ga和In组成的组，R为具有2‑8个碳原子的直链或支化烷基。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备三甲基金属化合物的方法本专利技术涉及一种生产选自三甲基镓和三甲基铟的三甲基金属化合物的方法。随着移动电话和光学通信技术的进步，对用于高速电子器件如高电子迁移率晶体管(HEMT)、异质结双极晶体管(HBT)、半导体激光器、光学器件如白色和蓝色超高强度LED和其他应用的化合物半导体的需求迅速增长。通常，第12族和第13族金属的烷基衍生物，特别是甲基或乙基衍生物通常用作化合物半导体用金属有机前体。尤其对用于通过具有第15族元素(例如氮、砷等)的MOCVD生产化合物半导体的三甲基镓存在巨大的需求。三甲基镓(TMG)通常通过使三卤化镓(例如三氯化镓)与三甲基铝(TMAL)反应来制备。根据该反应，1摩尔TMG的生产需要使用3摩尔的TMAL。GaCl3+3Al(CH3)3→Ga(CH3)3+3Al(CH3)2Cl三甲基铟可以以相当方式生产。TMAL与其他烷基铝化合物如三乙基铝和二甲基氯化铝相比显著更贵。在生产仅1摩尔的TMG需要使用3摩尔的TMAL下，明显TMG生产成本在很大程度上由TMAL价格决定。因此，本专利技术的目的是提供一种生产三甲基金属化合物，特别是三甲基镓和三甲基铟的方法，该方法需要明显更少的三甲基铝。该目的通过本专利技术方法实现，其涉及制备具有式M(CH3)3的三甲基金属化合物，该方法包括使式M(R)3的三烷基金属化合物与三甲基铝[Al(CH3)3]反应以形成所述具有式M(CH3)3的三甲基金属化合物的步骤，其中M选自由Ga和In组成的组，R为具有2-8个碳原子的直链或支化烷基。如下所示，该方法每摩尔生成的三甲基金属化合物仅需要1摩尔的TMAL。在一个优选的实施方案中，M为Ga。烷基R优选选自乙基以及直链或支化的丙基和丁基，包括正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。更优选地，烷基选自乙基、正丙基、正丁基和异丁基。最优选地，烷基R为乙基。根据本专利技术方法，使三烷基金属化合物M(R)3与三甲基铝(TMAL)反应以形成三甲基金属化合物M(CH3)3。最优选地，该方法涉及三乙基镓(TEG)和三甲基铝(TMAL)之间的反应以形成三甲基镓(TMG)。副产物为三乙基铝(TEAL)：Ga(CH2CH3)3+Al(CH3)3→Ga(CH3)3+Al(CH2CH3)3除了该方法每摩尔所产生的三甲基金属化合物仅需要1摩尔的昂贵TMAL的优点，该方法的额外优点为可以将作为副产物形成的三烷基铝Al(R)3用于三烷基金属M(R)3的制备中。后一制备涉及金属三卤化物MX3(X为Cl、Br或I，更优选Cl或Br，最优选Cl)和三烷基铝Al(R)3之间的反应以形成三烷基金属化合物M(R)3和二烷基卤化铝Al(R)2X。因此，可以将在至三甲基金属化合物M(CH3)3的反应中形成的三烷基铝Al(R)3再循环至三烷基金属化合物M(R)3的制备中。该反应优选在惰性(例如氮气)气氛下在0-280℃，优选25-250℃，最优选50-175℃的温度下进行。温度可以在反应过程中保持恒定，但也可以逐渐升高。该反应可以在大气压力或较低的压力下进行。在较低的压力下，可施加较低的温度。与1:1的理论摩尔比相比，TMAL优选以轻微过量加入三烷基金属化合物M(R)3中。该过量优选为0-50摩尔％，更优选0-25摩尔％，最优选至多0-10摩尔％。因此，摩尔比TMAL:M(R)3优选为1.0:1-1.5:1，更优选1.0:1-1.3:1，最优选1.0:1-1.1:1。如果需要，可以将KF加入反应混合物中以分解任何不需要的铝配合物。通过在惰性气体气氛下将三烷基金属化合物M(R)3、三甲基铝(TMAL)和任选地溶剂引入反应容器中来进行反应。这些化合物可以以任何形式且以任何顺序加入。合适溶剂的实例为饱和脂族烃如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷和十二烷；饱和脂环族烃如环己烷和环庚烷；和芳族烃如甲苯、二甲苯、三甲基苯、乙基苯、乙基甲苯和茚。优选的溶剂为可容易由所得三甲基金属化合物分离的那些，更优选具有与三甲基金属化合物显著不同的沸点的那些。可以通过蒸馏(任选在真空下)或结晶由反应混合物分离所需产物，即在步骤(ii)中形成的三甲基金属化合物。在一个优选实施方案中，下述反应之前为包括制备三烷基金属化合物M(R)3的步骤。该制备包括金属三卤化物MX3与式Al(R)3的三烷基铝之间的反应以形成式M(R)3的三烷基金属化合物和式Al(R)2X的二烷基卤化铝。这然后导致制备具有式M(CH3)3的三甲基金属化合物的方法，该方法包括以下步骤：(i)使金属三卤化物MX3与式Al(R)3的三烷基铝反应以形成式M(R)3的三烷基金属化合物和式Al(R)2X的二烷基卤化铝，和(ii)使所述式M(R)3的三烷基金属化合物与三甲基铝(Al(CH3)3)反应以形成具有式M(CH3)3的三甲基金属化合物，其中M选自由Ga和In组成的组，X为卤素，和R为具有2-8个碳原子的直链或支化烷基。此外，M优选为Ga，卤素X优选为Cl、Br或I，更优选Cl或Br，最优选Cl。金属三卤化物最优选三氯化镓。步骤(i)的反应优选在惰性(例如氮气)气氛下在0-280℃，优选25-250℃，最优选50-175℃的温度下进行。温度可以在反应过程中保持恒定，但也可逐渐升高。步骤(i)的反应通过在惰性气体气氛下将金属三卤化物和三烷基铝化合物Al(R)3以及任选地溶剂引入反应容器中来进行。这些化合物可以以任何形式且以任何顺序加入。在加料条件下为固体的化合物(例如三氯化铟或三氯化镓)可以原样加入，但也可以以溶解于溶剂的形式或以熔融形式加入反应器。如果该方法以连续方式进行，则以溶液的形式加入是特别优选的。合适溶剂的实例为饱和脂族烃如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷和十二烷；饱和脂环族烃如环己烷和环庚烷；和芳族烃如甲苯、二甲苯、三甲基苯、乙基苯、乙基甲苯和茚。优选的溶剂为可容易由所得三甲基金属化合物中分离的那些，更优选具有与三甲基金属化合物显著不同的沸点的那些。步骤(i)的反应最优选涉及三氯化镓与三乙基铝(TEAL)之间的反应以形成三乙基镓(TEG)和二乙基氯化铝(DEAC)：GaCl3+3Al(CH2CH3)3→Ga(CH2CH3)3+3Al(CH2CH3)2Cl与3:1的理论摩尔比相比，三烷基铝Al(R)3优选以轻微过量加入金属三卤化物MX3中。该过量优选为0-10mol％，更优选0-5mol％，最优选至多0-3mol％。因此，摩尔比Al(R)3：MX3优选为3.0:1-3.3:1，更优选3.0:1-3.2:1，最优选3.0:1-3.1:1。在步骤(i)中形成的三烷基金属化合物可通过蒸馏(任选地在真空下)或结晶由反应混合物中分离，特别是由副产物二烷基卤化铝中分离出来以进一步用于步骤(ii)中。上述过程可以分批进行，也可以连续进行。如上所述，可以将所形成的三烷基铝Al(R)3副产物再循环以用于步骤(i)中。在一个替换实施方案中，两个反应-即至三烷基金属化合物M(R)3的反应[步骤(i)]和随后至三甲基金属化合物的反应[步骤(ii)]-可以在一个单一的反应器中通过将所需量的金属三卤化物MX3、三烷基铝Al(R)3和三甲基铝加入反应器中并通过蒸馏或结晶分离所产生的M(CH3)3来进行(一锅法反应)。通过本专利技术方法获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备具有式M(CH3)3的三甲基金属化合物的方法，所述方法包括使式M(R)3的三烷基金属化合物与三甲基铝[Al(CH3)3]反应以形成所述具有式M(CH3)3的三甲基金属化合物的步骤，其中M选自由Ga和In组成的组，R为具有2‑8个碳原子的直链或支化烷基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.02 EP 15188212.3;2015.08.28 US 62/211,0631.一种制备具有式M(CH3)3的三甲基金属化合物的方法，所述方法包括使式M(R)3的三烷基金属化合物与三甲基铝[Al(CH3)3]反应以形成所述具有式M(CH3)3的三甲基金属化合物的步骤，其中M选自由Ga和In组成的组，R为具有2-8个碳原子的直链或支化烷基。2.根据权利要求1的方法，其中在所述步骤之前为包括通过使式MX3的金属三卤化物与式Al(R)3的三烷基铝反应以形成所述式M(R)3的三烷基金属化合物和式Al(R)2X的二烷基卤化铝而制备所述式M(R)3的三烷基金属化合物的步骤。3.根据权利要求2的方法，其中所述方法以一锅法反应进行，其中将金属三卤化物MX3、三烷基铝Al(R)3和三甲基铝加入反应器中以形成三甲基金属化合物M(CH3)3。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·凯帕坎波斯，G·罗西尼，R·H·沃德恩伯格，
申请(专利权)人：阿克苏诺贝尔化学品国际有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL