本發(fā)明涉及半導(dǎo)體行業(yè)用的高純二甲基鎘的合成方法，尤其涉及一鍋法合成高純二甲基鎘的方法。
背景技術(shù)：
有機鎘化物在最近被發(fā)現(xiàn)具有非常重要的用途，有機鎘化物中的烷基鎘和芳香鎘現(xiàn)已用作聚合反應(yīng)的催化劑，有機酸的鎘鹽可用作塑料的熱和光穩(wěn)定劑。
有機鎘化物對于某種有機官能團的溫和反應(yīng)活性，使它們有獨特的合成能力。有機鎘化物一般是非極性液體或者低熔點固體，可溶于大多數(shù)有機化合物中，可與氧或者水劇烈反應(yīng)，對氧的敏感性比有機鋅化物差，穩(wěn)定性也低。
有機鎘化物中的代表二甲基鎘主要用作烷基化等有機合成及聚合的催化劑，也用于金屬有機化學(xué)沉積法(mocvd)制造半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料，或用于沉積硫化鎘、碲化鎘等半導(dǎo)體薄膜。此外還可用作礦物油的添加劑以提高耐磨性。
對于二甲基鎘的合成方法，通常采用的是分步法，即第一步先利用鎂粉、甲基鹵化物在乙醚中合成格式試劑；第二步在強烈攪拌條件下，將充分干燥和碾細的鹵化鎘分次小批量加入上述格式試劑中。反應(yīng)過程中乙醚激烈沸騰，鎘鹽迅速溶解，添加完后，控制溫度不超過80℃，在氮氣流下用分餾柱蒸去大部分乙醚后再在氮氣氛圍下減壓至1.73kpa，蒸出的二甲基鎘-乙醚混合物用液氮冷卻的接收罐接收。再用分餾柱小心從上述無色餾分中蒸去乙醚，除去第一餾分后，收集目標產(chǎn)品，目標產(chǎn)品的有機純度在90％以上。上述合成方法采用的分步法雖然能夠得到的二甲基鎘，但是純度較低。分步法先合成格式試劑，反應(yīng)不可控，且后續(xù)將鹵化鎘加入格式試劑中，需分次小批量加入，反應(yīng)周期較長。
因此，研發(fā)一種工藝簡便、操作簡單、周期短且產(chǎn)品純度達到99％以上的高純二甲基鎘的制備方法迫在眉睫。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)分步法合成二甲基鎘的不足，提供一種工藝簡便、操作簡單、周期短且產(chǎn)品純度高一鍋法合成高純二甲基鎘的方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，特點是：包括以下步驟：
1)原料的準備，原料包含鎂粉、鹵化鎘、甲基鹵化物以及乙醚；
2)粗品的合成，原料一次性投入反應(yīng)釜；
3)粗品的分離；
4)粗品的純化。
進一步地，上述的一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，其中，步驟1)，乙醚除水至100ppm以下。
進一步地，上述的一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，其中，步驟2)，先投入固體原料，再投入液體原料。
進一步地，上述的一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，其中，反應(yīng)過程中鎂粉與甲基鹵化物合成的格式試劑濃度在1～3mol.l-1。
進一步地，上述的一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，其中，所述甲基鹵化物為氯甲烷、溴甲烷、碘甲烷中的一種或幾種。
進一步地，上述的一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，其中，所述鹵化鎘為氯化鎘、溴化鎘、碘化鎘中的一種或幾種。
進一步地，上述的一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，其中，所述鎂粉與甲基鹵化物的摩爾比為(1.05～1.2)：1，甲基鹵化物與鹵化鎘的摩爾比為(1.05～1.2)：1。
進一步地，上述的一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，其中，步驟2)，向燒瓶中，加入鹵化鎘、鎂粉、甲基鹵化物、乙醚，在盤管冷凝管的冷凝下，開啟攪拌，反應(yīng)8～10h，直至反應(yīng)釜中的混合液變粘稠、混合液不再回流后結(jié)束，得到粗品。
進一步地，上述的一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，其中，步驟3)，將粗品合成的反應(yīng)釜加熱常壓蒸出乙醚溶劑，全接入真空減壓抽出剩余的二甲基鎘-乙醚混合物，混合物用液氮冷卻的接收罐接收，接收所得混合物加熱除去其中的乙醚。
進一步地，上述的一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，其中，步驟4)，粗品在手套箱中倒入加入沸石的單口帶溫套燒瓶中進行精餾，得到目標產(chǎn)品。
進一步地，上述的一鍋法合成高純二甲基鎘的方法，其中，步驟4)，純化溫度控制在105～115℃。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果，具體體現(xiàn)在以下方面：
本發(fā)明采用一鍋法直接合成，工藝簡便、操作簡單、周期短且產(chǎn)品純度高。經(jīng)1h-nmr檢測，該合成方法得到的二甲基鎘含量在99％以上，并且通過icp-oes檢測，二甲基鎘純度高達99.9999％。實現(xiàn)替代國外同類產(chǎn)品，響應(yīng)國家對于半導(dǎo)體行業(yè)所需前驅(qū)體全面國產(chǎn)化的號召。
具體實施方式
為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)詳細說明具體實施方案。
一鍋法合成高純二甲基鎘的工藝步驟為：
1)原料的準備，原料包含鎂粉、鹵化鎘、甲基鹵化物以及乙醚；乙醚除水至100ppm以下；甲基鹵化物為氯甲烷、溴甲烷、碘甲烷中的一種或幾種；鹵化鎘為氯化鎘、溴化鎘、碘化鎘中的一種或幾種；
2)粗品的合成，原料一次性投入反應(yīng)釜；先投入固體原料，再投入液體原料；反應(yīng)過程中鎂粉與甲基鹵化物合成的格式試劑濃度在1～3mol.l-1；鎂粉與甲基鹵化物的摩爾比為(1.05～1.2)：1，甲基鹵化物與鹵化鎘的摩爾比為(1.05～1.2)：1；粗品產(chǎn)率在85％以上；
3)粗品的分離；分離所得產(chǎn)品純度在90％以上；
4)粗品的純化，純化溫度控制在105～115℃；純化所得產(chǎn)品純度在99％以上；純化過程中第一餾分所占比例在20～30％，第二餾分目標產(chǎn)物所占比例在40～60％，第三餾分所占比例在10～40％。
實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體要求進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)條件。另外，沒有特殊說明時，組分的用量均為物質(zhì)的量(mol)和百分數(shù)(％)，產(chǎn)品指標均按照行業(yè)規(guī)范測試得到。
以下各實施例和對比例均是在攪拌的條件下，以鎂粉、鹵化鎘、甲基鹵化物、乙醚為原料，依次經(jīng)過合成、粗品分離、粗品純化制得目標產(chǎn)物。合成過程所用裝置包括2l四口燒瓶、2l加熱套、攪拌裝置、溫度計套管、溫度計、盤管冷凝管、冷凍機等；粗品分離所用裝置包括2l四口燒瓶、2l加熱套、攪拌裝置、溫度計套管、溫度計、冷阱接收罐、真空泵等；粗品純化所用裝置包括1l單口帶溫套燒瓶、1l加熱套、精餾柱、1l單口燒瓶、500ml單口燒瓶、沸石等。
實施例1
粗品合成：向上述2l四口燒瓶中，加入1.0mol氯化鎘、1.21mol鎂粉、1.1mol碘甲烷、7.1mol乙醚，在盤管冷凝管的冷凝下，開啟攪拌，攪拌速率設(shè)定為600r/min，反應(yīng)8-10h，直至反應(yīng)釜中的混合液變粘稠、混合液不再回流后結(jié)束，所得粗品經(jīng)1h-nmr測試確認為二甲基鎘，粗品用于后續(xù)分離。
粗品分離：將上述粗品合成中的2l反應(yīng)釜加熱至50℃常壓蒸出大部分乙醚溶劑后，全接入真空減壓抽出剩余的二甲基鎘-乙醚混合物，該混合物用液氮冷卻的接收罐接收，接收所得混合物加熱直至90℃除去其中的乙醚，所得粗品測試1h-nmr，產(chǎn)品有機純度93％，粗品中二甲基鎘含量為0.89mol，粗品產(chǎn)率96％，用于后續(xù)純化。
粗品純化：將上述粗品在手套箱中倒入1l加入沸石的單口帶溫套燒瓶中進行精餾，得到目標產(chǎn)品0.53mol，所得目標產(chǎn)品測試1h-nmr，有機純度為99.5％；測試icp-oes，無機純度為99.99996％。
實施例2
粗品合成：向上述2l四口燒瓶中，加入1.0mol氯化鎘、1.21mol鎂粉、1.1mol溴甲烷、7.1mol乙醚，在盤管冷凝管的冷凝下，開啟攪拌，攪拌速率設(shè)定為600r/min，反應(yīng)8-10h，直至反應(yīng)釜中的混合液變粘稠、混合液不再回流后結(jié)束，所得粗品經(jīng)1h-nmr測試確認為二甲基鎘，粗品用于后續(xù)分離。
粗品分離：將上述粗品合成中的2l反應(yīng)釜加熱至50℃常壓蒸出大部分乙醚溶劑后，全接入真空減壓抽出剩余的二甲基鎘-乙醚混合物，該混合物用液氮冷卻的接收罐接收，接收所得混合物加熱直至90℃除去其中的乙醚，所得粗品測試1h-nmr，產(chǎn)品有機純度94％，粗品中二甲基鎘含量為0.91mol，粗品產(chǎn)率91％，用于后續(xù)純化。
粗品純化：將上述粗品在手套箱中倒入1l加入沸石的單口帶溫套燒瓶中進行精餾，得到目標產(chǎn)品0.46mol，所得目標產(chǎn)品測試1h-nmr，有機純度為99.6％；測試icp-oes，無機純度為99.99994％。
對比例1
本例基本同實施例1，不同的是，本例中所用的鹵化鎘為溴化鎘，用量也為1mol。
粗品測試1h-nmr，產(chǎn)品有機純度94％，粗品中二甲基鎘含量為0.91mol，粗品產(chǎn)率91％；所得目標產(chǎn)品測試1h-nmr，有機純度為99.7％；測試icp-oes，無機純度為99.99998％。
對比例2
本例基本同實施例2，不同的是，本例中所用的鹵化鎘為溴化鎘，用量也為1mol。
粗品測試1h-nmr，產(chǎn)品有機純度92％，粗品中二甲基鎘含量為0.89mol，粗品產(chǎn)率89％；所得目標產(chǎn)品測試1h-nmr，有機純度為99.4％；測試icp-oes，無機純度為99.99993％。
本發(fā)明采用一鍋法直接合成，工藝簡便、操作簡單、周期短且產(chǎn)品純度高。經(jīng)1h-nmr檢測，該合成方法得到的二甲基鎘含量在99％以上，并且通過icp-oes檢測，二甲基鎘純度高達99.9999％。實現(xiàn)替代國外同類產(chǎn)品，響應(yīng)國家對于半導(dǎo)體行業(yè)所需前驅(qū)體全面國產(chǎn)化的號召。
需要說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利范圍；同時以上的描述，對于相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的專門人士應(yīng)可明了及實施，因此其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在申請專利范圍中。