一种高纯叔丁基砷的制备方法技术

本发明专利技术提供一种高纯叔丁基砷的制备方法，包括以下步骤：（1）向反应瓶中加入三氯化砷，搭常压回流装置，开始搅拌；（2）向反应瓶中滴加叔丁基锂正戊烷溶液，加热搅拌进行反应，得到叔丁基二氯化砷；（3）将得到的叔丁基二氯化砷与还原剂反应得到叔丁基砷溶液，并加热蒸发得到叔丁基砷粗品；（4）将得到的叔丁基砷进行精馏提纯；（5）将得到的提纯的叔丁基砷进行取样检测。通过采用采用叔丁基锂和三氯化砷反应生产叔丁基二氯化砷，再通过叔丁基二氯化砷还原得到叔丁基砷，更加安全高效，操作更加简单。操作更加简单。操作更加简单。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯叔丁基砷的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属有机源纯化领域，尤其涉及一种高纯叔丁基砷的制备方法。

技术介绍

[0002]有机砷源不仅是制取化合物半导体砷化镓、砷化铟等的原料，还是半导体材料锗和硅的掺杂元素，例如，半导体材料硅中掺砷后成为N型半导体，它的自由电子的浓度大大增加，导电能力也大大增加。这些材料被广泛应用于二极管、发光二极管、激光器等的制造中。
[0003]叔丁基砷（TBA）是有机砷源的一种，是具有一定挥发性、高纯度的有机砷化合物。叔丁基砷为无色液态有机金属物质，自燃物质，在与空气接触的情况下，易氧化形成砷
‑
氧化物，主要用于低温外延生长，作为GaAs沉积的砷源，可作为砷烷的替代品。相较于砷烷，叔丁基砷不仅毒性较低，常温下饱和蒸气压比较低，不易挥发。叔丁基砷沉积效率较砷烷高，低温下分解效率比传统的砷烷高。
[0004]专利号CN112159431A公开了一种制备叔丁基砷的方法，通过格氏反应法合成叔丁基氯化镁再与氯化砷反应合成叔丁基二氯化砷，最后还原成叔丁基砷，此方法杂质多，产率低，且有副产物砷烷产生，其毒性非常大。还有种方法是采用砷烷和异丁烯为原料制备叔丁基砷，砷烷毒性大，且为气体，泄漏风险大，危险性高，安全性差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高纯叔丁基砷的制备方法，解决了
技术介绍
中叔丁基砷制备过程中安全性差，产率低的问题。
[0006]本专利技术提供一种高纯叔丁基砷的制备方法，包括以下步骤：（1）向反应瓶中加入三氯化砷，搭常压回流装置，开始搅拌；（2）向反应瓶中滴加叔丁基锂正戊烷溶液，加热搅拌进行反应，得到叔丁基二氯化砷；（3）将步骤（2）中得到的叔丁基二氯化砷与还原剂反应得到叔丁基砷溶液，并加热蒸发得到叔丁基砷粗品；（4）将步骤（3）中得到的叔丁基砷进行精馏提纯；（5）对步骤（4）中得到的提纯的叔丁基砷进行取样检测。
[0007]进一步改进在于：步骤（1）（2）（3）（4）都在惰性气体保护下进行，惰性气体水氧含量小于1ppm。
[0008]进一步改进在于：步骤（2）中加热反应温度为40~45℃，搅拌反应时间为3~5h。
[0009]进一步改进在于：步骤（2）中叔丁基锂与三氯化砷物质的量比为1.1:1~1.5:1。
[0010]进一步改进在于：步骤（3）中在加入还原剂时先控制叔丁基二氯化砷溶液温度为0℃，加完后再缓慢升温，反应温度为20~25℃。
[0011]进一步改进在于：在步骤（3）中还原剂采用氢化铝锂、硼氢化钾、硼氢化钠、硼氢化
锂中的一种。
[0012]进一步改进在于：步骤（4）中精馏时先加热并保持叔丁基砷在精馏柱底部回流，回流30min后精馏，按照叔丁基砷含量的5%～10%比例去除前后馏份，得到中馏份的高纯叔丁基砷。
[0013]进一步改进在于：步骤（5）中检测采用核磁检测和ICP检测。
[0014]本专利技术的有益效果：1、本专利技术通过采用叔丁基锂和三氯化砷反应生产叔丁基二氯化砷，再通过叔丁基二氯化砷还原得到叔丁基砷，在将粗品叔丁基砷通过精馏提纯，从而得到高纯度的叔丁基砷，更加安全高效；现有的叔丁基砷的反应制备的产物杂质多、效率低，还有副产物砷烷的产生，毒性较大，容易泄露造成生产安全事故；本申请通过叔丁基锂和三氯化砷反应生产叔丁基二氯化砷，在进行还原得到叔丁基砷，生产更加高效，并且减少了副产物砷烷的产生，减少了有毒物质的产生，大大提高了生产的安全性。
[0015]2、本专利技术制备方法工艺成本较低，合成收率都在70%以上3、本专利技术制备的叔丁基砷通过核磁和ICP检测，所有无机元素<1ppm，纯度达到6N，满足使用需求。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的工艺流程图。
[0017]图2为化学反应方程式示意图。
[0018]图3为核磁氢谱示意图。
具体实施方式
[0019]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
[0020]如图1
‑
3所示，本实施例提供一种高纯叔丁基砷的制备方法，包括以下步骤：（1）惰性气体保护下，向反应瓶中加入三氯化砷，搭常压回流装置，开始搅拌；（2）向反应瓶中滴加叔丁基锂正戊烷溶液，加热搅拌进行反应，加热反应温度为45℃，搅拌反应时间为4h，得到叔丁基二氯化砷；叔丁基锂与三氯化砷物质的量比为1.1:1~1.5:1；（3）将步骤（2）中得到的叔丁基二氯化砷与还原剂反应得到叔丁基砷溶液，先控制叔丁基二氯化砷溶液温度为0℃，边搅拌边加入还原剂并逐步升温到25℃，反应后蒸发得到叔丁基砷粗品；还原剂采用氢化铝锂、硼氢化钾、硼氢化钠、硼氢化锂中的一种；（4）将步骤（3）中得到的叔丁基砷进行精馏提纯，精馏时先加热并保持叔丁基砷在精馏柱底部回流，回流30min后精馏，按照叔丁基砷含量的5%～10%比例去除前后馏份，得到中馏份的高纯叔丁基砷；（5）对步骤（4）中得到的提纯的叔丁基砷进行取样检测，通过核磁和ICP检测。
[0021]实施例一（1）在惰性气体保护下向250mL圆底四口烧瓶中加入18.1g三氯化砷，搭常压回流装置，开启搅拌；（2）冷油温度设定
‑5±
1℃，冷凝管通冷油，冷油温度达到设定温度时，用恒压滴液
漏斗缓慢滴加85ml叔丁基锂正戊烷溶液（1.3M），滴加速度由慢到快，叔丁基锂正戊烷溶液滴加完毕后，调节控制底瓶温度到40℃搅拌反应3h得到叔丁基二氯化砷溶液；（3）先控制叔丁基二氯化砷溶液温度0℃左右，然后边搅拌边加入2.8g氢化铝锂在20℃下搅拌反应后得到叔丁基砷粗品9.6g；（4）所得到的叔丁基砷进行常压精馏：先加热保持叔丁基砷在精馏柱底部回流但不蒸出，回流时间30min后精馏，按照叔丁基砷含量的5%～10%比例去除前后馏份，得到的中馏份即为高纯叔丁基砷；（5）产品取核磁和ICP检测。
[0022]本实施例叔丁基砷合成收率71.5%，产品经JNM
‑
ECZ400S核磁共振谱仪检测：1H NMR(400MHz，C6D6)δ:2.68(s，2H)；1.19(s，9H)。电感耦合等离子体发射光谱仪(Optima8000)检测所有无机元素<1ppm，纯度达到6N。
[0023]实施例二（1）在惰性气体保护下向1L圆底四口烧瓶中加入90.5g三氯化砷，搭常压回流装置，开启搅拌；（2）冷油温度设定
‑5±
1℃，冷凝管通冷油，冷油温度达到设定温度时，用恒压滴液漏斗缓慢滴加425ml叔丁基锂正戊烷溶液（1.3M），滴加速度由慢到快，叔丁基锂正戊烷溶液滴加完毕后，调节控制底瓶温度到45℃搅拌反应4h得到叔丁基二氯化砷溶液；（3）先控制叔丁基二氯化砷溶液温度0℃左右，然后边搅拌边加入14g氢化铝锂在25℃下搅拌反应后得到叔丁基砷粗品51.3g；（4）所得到的叔丁基砷进行常压精馏：先加热保持叔丁基砷在精馏柱底部回流但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯叔丁基砷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）向反应瓶中加入三氯化砷，搭常压回流装置，开始搅拌；（2）向反应瓶中滴加叔丁基锂正戊烷溶液，加热搅拌进行反应，得到叔丁基二氯化砷；（3）将步骤（2）中得到的叔丁基二氯化砷与还原剂反应得到叔丁基砷溶液，并加热蒸发得到叔丁基砷粗品；（4）将步骤（3）中得到的叔丁基砷进行精馏提纯；（5）对步骤（4）中得到的提纯的叔丁基砷进行取样检测。2.如权利要求1所述的一种高纯叔丁基砷的制备方法，其特征在于：步骤（1）（2）（3）（4）都在惰性气体保护下进行，惰性气体水氧含量小于1ppm。3.如权利要求1所述的一种高纯叔丁基砷的制备方法，其特征在于：步骤（2）中加热反应温度为40~45℃，搅拌反应时间为3~5h。4.如权利要求1所述的一种高纯叔丁基砷的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜永要，王伟，王乐强，
申请(专利权)人：全椒亚格泰电子新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：