制备高级氢化硅烷化合物的方法技术

本发明专利技术涉及用于快速和无金属地从低级氢化硅烷化合物制备高级氢化硅烷化合物的方法，其中将至少一种低级氢化硅烷化合物(I)在至少一种具有重均分子量为至少500g/mol的氢化硅烷化合物(II)存在下进行热反应，涉及用此方法可获得的氢化硅烷化合物和它们的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于快速和无金属地从低级氢化硅烷化合物，涉及利用此方法可制备的所述高级氢化硅烷化合物和它们的应用。这些材料中不含金属对于半导体应用和光电部件是非常重要的。在文献中记载了氢化硅烷化合物包括氢化硅烷作为可能的起始材料用于制备硅层。在此，氢化娃烧是指只含有娃和氢原子的化合物。原则上，氢化娃烧可以是气态、液态或固态，并且它们一尤其在固态的情况下一基本上可溶于诸如甲苯或环己烷的溶剂中，或诸如环戊硅烷的液态硅烷中。作为实例可列举乙硅烷、丙硅烷、丁硅烷、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S1-H键的直链的、支链的或(任选双_/多_)环状的结构，并且可以优选通过各自的通式来描述:SinH2n+2 (直链的或支链的；其中n>=2)、SinH2n(环状的；其中n=3-20)或SinH2ilri)(双-或多环的；n=4_20 ;i={环的数目}_1)。与此相对，不是氢化硅烷的氢化硅烷化合物是指取代的氢化硅烷，其中优选的取代氢化硅烷化合物是具有基于元素周期表第II1、IV和V族元素的化合物的取代基的氢化硅烷，尤其是具有取代基-BY2 (其中Y相互独立地是-H、-烷基或-苯基)、-CnR2n+1 (其中R相互独立地是-H、-烷基或-苯基)和-PR2 (其中R相互独立地是-H、-烷基、-苯基或-SiR’ 3，其中R’ =-烷基)的氢化硅烷。尽管原则上很多氢化硅烷化合物可以用于制备硅层，特别是氢化硅烷，但已经证明，只有高级氢化硅烷(尤其是氢化硅烷)，即具有多于10个硅原子的相应化合物，能够在涂覆常规基材时良好地覆盖其表面和获得具有很少的缺陷的均匀层。因此，用于制备高级氢化硅烷化合物(尤其是高级氢化硅烷)的方法是令人感兴趣的。通过低聚低级氢化硅烷化合物，尤其是低级氢化硅烷可以制备很多高级氢化硅烷化合物，尤其是氢化硅烷。在这样的将低级氢化硅烷或氢化硅烷化合物的低聚中，从形式上看，由两个相同或不同的低级(任选地取代的)氢化娃烧(化合物)分子在抽取氢和/或较小的氢化甲娃烧基残基之后构建为高级氢化硅烷(化合物)分子。因此，例如DE 2 139 155 Al记载了通过丙硅烷、正丁硅烷和/或正戊硅烷的热解来制备氢化硅烷的方法。然而，这种方法要求高度的技术复杂性，因为在该反应中首先要在高真空下蒸发起始硅烷，接着在玻璃棉催化剂(Kontakt)上进行热解，且随后必须将分解产物冷凝并通过气相色谱分离。EP 630 933 A2描述了用于形成可热转化成半导体材料的缩合物的方法。在包含至少一种金属和/或金属化合物的催化剂存在下，通过氢化硅烷单体的脱氢聚合反应制得该缩合物，所述氢化硅烷单体基于选自 甲硅烷、乙硅烷和丙硅烷的单体。然而，这种制备方法的缺点是，在反应结束后，必须将所使用的催化剂花费巨大地除去。JP 6 128 381 A、US 5 700 400 A 和 US 5, 252, 766 A 描述了催化剂支持的氢化硅烷合成，即一种包括将氢化硅烷化合物在过渡金属或过渡金属配合物存在下进行反应的方法。缺点也是，在反应结束后，必须将所使用的催化剂花费巨大地除去。此外，相应的催化剂体系的制备也是昂贵的。US 6,027, 705 A描述了用于从甲硅烷或乙硅烷制备丙硅烷或更高级硅烷的多步方法。来自第一反应步骤中的甲硅烷或乙硅烷的转化的缩合物可以在第二反应区域中热(优选在250 - 450°C的温度下)加入到具有更高级分子量的混合物中。然而，这种方法的问题是在这样的温度下只能取得小比例的具有高分子量的硅烷；除了反应物甲-或乙硅烷之外，产物混合物中主要是具有3-7个硅原子的硅烷占主导。因此，该方法不适合用于合成高级氢化硅烷，即具有至少10个硅原子的氢化硅烷化合物。EP I 357 154 Al描述了含有可通过用UV辐射照射可光聚合的硅烷获得的聚硅烷的高级硅烷组合物。该聚硅烷可具有最高1800g/mol的分子量，通过MALD1-T0F-MS测量，其中在这种情况下分子量分布的峰值在200和700g/mol之间。可以由其获得所述聚硅烷的可光聚合的硅烷可以是通式SinXm(其中η彡3，m彡4，X=H、卤素)的硅烷。然而，优选可以使用的化合物是通式SinX2n的环状硅烷、通式SinH2n_2的二或多环结构体和在分子中具有环状结构的其它硅烷。但是这种方法的缺点在于为了成功地辐射而需要高的辐射强度。另外的不利之处在于形成均匀产物(混合物)所需要的均匀能量输入难以控制。EP I 640 342 Al描述了具有的平均分子量为800-5000g/mol的硅烷聚合物。制备这些聚合物时，用特定波长范围的光照射可光聚合的硅烷。可以使用的可光聚合的硅烷包括来自如下的化合物:通式SiiX2M的硅烷，其中i=2 - 10，SijH2j的硅烷，其中j=3 - 10，SimX2m-2的硅烷，其中m=4 - 10，和SikHk的硅烷，其中k=6、8或10。然而，通过该方法可制备的硅烷聚合物与通过EP I 357 154 Al可制备的高级硅烷遭遇同样的缺陷。因此，本专利技术的目的是避免现有技术中的不足之处。更特别地，本专利技术的目的是提供一种，该方法在技术上并不复杂和更具体地说不是基于热解法，并且不要求花费巨大的金属催化剂的合成和清除，也避免了在光聚合反应情况下高强度辐射和能量输入不均匀的缺陷。另外，本专利技术的目的还有提供一种在温和条件下进行的用于制备高级氢化硅烷的无金属的可有效控制的方法。该目的在这里通过本发`明的用于从低级氢化硅烷化合物得以实现，其中至少一种低级氢化硅烷化合物(I)在至少一种具有重均分子量至少为500g/mol的氢化娃烧化合物(II)存在下进行热反应。令人意外地发现是，加入氢化硅烷化合物(II)明显地可以加速得到高级氢化硅烷化合物的反应。因此，氢化硅烷化合物(II)的起始部分可以看作是模板(Schablone)和自催化剂。该方法的另一优点是所述高级氢化硅烷化合物没有因为反应时间长而出现分解、变混浊或褪色。此外，由此提供了一种获得良好时空收率的方法。术语“氢化硅烷化合物”不仅涵盖氢化硅烷，即仅含有硅和氢原子的化合物，而且也涵盖取代的氢化硅烷化合物，在该情况下优选的取代氢化硅烷化合物是具有基于元素周期表第II1、IV和V族元素的化合物的取代基的氢化硅烷，尤其是具有取代基-BY2 (其中Y相互独立地是-H、-烧基或_苯基)、-CnR2n+1 (其中R相互独立地是-H、-烧基或_苯基)和-PR2 (其中R相互独立地是-H、-烷基、-苯基或-SiR’ 3，其中R’ =-烷基)的氢化硅烷。从低级氢化硅烷化合物进一步理解为这样一种方法，其中通过将低级氢化硅烷化合物尤其是低级氢化硅烷进行低聚制备高级氢化硅烷化合物尤其是氢化硅烷。在这样的将低级氢化硅烷化合物或氢化硅烷的低聚中，从形式上看，由两个相同或不同的低级(任选地取代的)氢化硅烷(化合物)分子在抽取氢和/或较小的氧化甲娃烧基残基之后构建为闻级氢!化娃烧(化合物)分子。本专利技术用于具有的巨大优点是不需强制使用金属催化剂。事实上，本专利技术的方法优选在无金属催化剂情况下实施，因为这样避免了需要成本巨大的催化剂清除。因此，在不用金属催化剂的条件下制备高级氢化硅烷化合物的相应方法同样形成本专利技术主题的一部分。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S韦贝尔，M帕茨，J黑辛格，J克拉特，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：
国别省市：