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用于生產(chǎn)烷基銦化合物的方法及其用圖_3

文檔序號:9713078閱讀:來源:國知局
合物(A)可以任選地被進(jìn)一步加工以得到含銦前 體,優(yōu)選地根據(jù)本發(fā)明選自化合物(B)和(C)的前體。因此,本發(fā)明還包括通過根據(jù)本發(fā)明的 方法制備的化合物(A)的用途,用于制備含銦前體,優(yōu)選地選自化合物(B)和(C)的前體,以 用于MOCVD或MOVPE方法。
[0076] 根據(jù)本發(fā)明制備的化合物(A)特別適合于制備具有以下通式的含銦前體:
[0077] R3ln,
[0078] 即,化合物(B),其中R是具有1到4個碳原子的一個低級烷基。該烷基可以是支鏈或 無支鏈的,優(yōu)選無支鏈的。R優(yōu)選地選自乙基和甲基;具體地說,R為甲基。憑借該方法,R是通 過在化合物(A)中的R基團(tuán)確定,并且所以在化合物(A)中的R對應(yīng)于在化合物(B)中的R基 團(tuán)。
[0079] 作為替代方案,根據(jù)本發(fā)明制備的化合物(A)可以用于制備具有以下通式的含銦 前體:
[0080] R2InRt,
[0081] 即化合物(C),其中R為具有1到4個碳原子的一個低級烷基,該低級烷基可以是支 鏈或無支鏈的,并且其中R'為不同于R的一個親核基團(tuán)。R'優(yōu)選地選自支鏈或無支鏈的并且 被取代或未被取代的烷基、支鏈或無支鏈的并且被取代或未被取代的芳基。
[0082] R'尤其可以是由支鏈或無支鏈的烷基或烷氧基、或由胺基取代的烷基或苯基。具 體地說,R'是具有1至6個碳原子的由支鏈或無支鏈的烷基或烷氧基取代的烷基或芳基,這 些支鏈或無支鏈的烷基或烷氧基諸如甲基、乙基、正丁基、丙基、仲丁基、叔丁基、異丁基、異 丙基、環(huán)丙基、環(huán)丁基、甲氧基、乙氧基、正丁氧基、丙氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、異丁氧基、 異丙氧基、環(huán)丙氧基、環(huán)丁氧基,或者其他具有1至6個碳原子并且被胺基取代的(尤其單或 雙取代的)烷基或芳基,這些胺基自身被支鏈的或無支鏈的烷基類型的基團(tuán)取代,這些支鏈 的或無支鏈的烷基類型的基團(tuán)諸如甲基、乙基、正丁基、丙基、仲丁基、叔丁基、異丁基、異丙 基、環(huán)丙基、環(huán)丁基。
[0083]該親核的R'基團(tuán)例如可以是苯基、甲苯基、三甲苯基、二甲氨基、二乙氨基、二丁基 氛基、二異丙基氛基、Et2N-(CH2)3、Me2N-(CH2)2、Me2N-CH2、Et2N -(CH2)2、Et2N-CH2、異丙基、環(huán) 丙基、異丁基、仲丁基、叔丁基、環(huán)丙基,但是尤其為丙基、正丁基以及乙基或甲基。如果R和 R'的定義涵蓋相同的基團(tuán),則在化合物(C)中的R和R'必須彼此不同。因此,如果R是甲基,則 R'必須不是甲基。
[0084] 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,R為甲基,并且R'為一個Me2N-(CH2) 3-基團(tuán)。在本發(fā)明的 另一個實(shí)施例中,R為甲基并且R'為乙基。在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中,R為乙基并且R'為甲 基。這產(chǎn)生了化合物 Me2InEt、Et2InMe 和 Me2In-(CH2)3-N-Me2S(CH 3)2In-(CH2)3-N-(CH3) 2o
[0085] 憑借該方法,R是通過化合物(A)中的R基團(tuán)確定,這樣在化合物(A)中的R對應(yīng)于在 化合物(C)中的R基團(tuán)。
[0086] 2.1 ·進(jìn)一步處理化合物(A)以得到化合物(B)
[0087] 在優(yōu)選實(shí)施例中,在用于制備該化合物(A)的方法之后,額外地進(jìn)行另外的反應(yīng)步 驟,由此可獲得化合物(B):
[0088] bl)使化合物(A)與一種烷基鋰反應(yīng)以形成四烷基銦酸鋰(LiInR4),并且從該反應(yīng) 混合物中分離出Li InR4,并且
[0089] b2)使該LiInR4與一種氯化銦組分反應(yīng)以獲得化合物(B)。
[0090] 反應(yīng)步驟b2)可以直接地在反應(yīng)步驟bl)后進(jìn)行。作為替代方案,反應(yīng)步驟b2)也可 以與反應(yīng)步驟b 1)偏差一定時間來實(shí)現(xiàn)。
[0091] 反應(yīng)步驟bl):
[0092] 反應(yīng)步驟bl)包括化合物(A)與一種烷基鋰反應(yīng)以形成四烷基銦酸鋰,該四烷基銦 酸鋰滿足以下通式:
[0093] LiInR4
[0094]其中R是如以上所定義。R有利地是甲基或乙基,尤其甲基。憑借該方法,R由在化合 物(A)中的R基團(tuán)確定。
[0095] 術(shù)語"烷基鋰"涵蓋了包含至少一個烷基和鋰的那些化合物。根據(jù)本發(fā)明,該烷基 鋰優(yōu)選地具有以下通式:
[0096] RLi
[0097] 其中R是如以上所定義。最優(yōu)選地,該烷基鋰選自乙基鋰(EtLi)和甲基鋰(MeLi); 該烷基鋰尤其為甲基鋰。
[0098] 該烷基鋰在反應(yīng)步驟bl)中作為烷化劑被使用,但是不作為還原劑。
[0099] 反應(yīng)步驟bl)優(yōu)選地在一種有機(jī)溶劑中進(jìn)行。適合于步驟bl)的有機(jī)溶劑尤其為二 烷基醚。極其優(yōu)選的是在反應(yīng)步驟bl)中使用一種選自乙醚、二乙氧甲烷、甲基四氫呋喃、長 鏈醚及其混合物的溶劑,長鏈醚是包含了具有超過2個碳原子的烷基的那些。甚至更優(yōu)選 地,該溶劑為乙醚或二正丁基醚,進(jìn)一步優(yōu)選為乙醚。
[0100]已經(jīng)發(fā)現(xiàn),特別有利的是每當(dāng)量化合物(A)使用介于4與5.3當(dāng)量之間,更優(yōu)選地介 于4.8與5.3當(dāng)量之間并且甚至更優(yōu)選地介于4.8與5.2當(dāng)量之間,并且最優(yōu)選地為約5當(dāng)量 的烷基裡。
[0101] 在優(yōu)選實(shí)施例中,最初將烷基鋰裝入有機(jī)溶劑中并且然后優(yōu)選地在介于-10°C與 l〇°C之間的溫度下,另外優(yōu)選地在介于-5°c與5°C之間的溫度下,另外優(yōu)選地在-2°c到2°C 下并且甚至更優(yōu)選地在〇°C+/_l°C下添加化合物(A)。該反應(yīng)優(yōu)選地在介于-30°C與該有機(jī) 溶劑的沸點(diǎn)之間的溫度下,另外優(yōu)選地在_5°C到35°C下發(fā)生。
[0102] 在替代性實(shí)施例中,最初將化合物(A)裝入有機(jī)溶劑中并且隨后添加該烷基鋰。這 優(yōu)選地涉及以與有機(jī)溶劑的混合物形式逐滴添加烷基鋰,更優(yōu)選地在介于-l〇°C與10°C之 間的溫度下,另外優(yōu)選地在_5°C到5°C下并且甚至另外優(yōu)選地在_2°C到2°C下進(jìn)行。
[0103] 在添加了所有反應(yīng)物之后,優(yōu)選的是攪拌優(yōu)選地至少10分鐘,另外優(yōu)選地至少15 分鐘。該反應(yīng)時間一般不超過48小時,優(yōu)選地不超過24小時。
[0104] 從反應(yīng)混合物中分離出LiInR4。這優(yōu)選地通過去除溶劑和任何副產(chǎn)物,尤其是 LiCl,或反應(yīng)物的殘留物,優(yōu)選地通過蒸餾掉揮發(fā)性成分和/或過濾出反應(yīng)混合物來進(jìn)行。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn),通過過濾以去除LiCl并且隨后通過蒸餾去除溶劑來分離LiInR 4是特別有利的。
[0105] 在一個優(yōu)選實(shí)施例中,反應(yīng)步驟bl)中進(jìn)行了以示意性形式表示的以下反應(yīng):
[0107] 反應(yīng)步驟b2):
[0108] 化合物(B)是由LiInR4,通過LiInR4與一種氯化銦組分反應(yīng)可制備的。
[0109] 根據(jù)本發(fā)明,"氯化銦組分"是一種包含銦和氯化物的化合物。更確切地說,術(shù)語 "氯化銦組分"也涵蓋還包含至少一個烷基以及銦和氯化物的化合物。該氯化銦組分優(yōu)選地 具有以下通式:
[0110] RaInbClc
[0111] 其中a為選自0、1、2以及3的一個數(shù),并且b為選自1和2的一個數(shù),并且c為選自1、2 以及3的一個數(shù),并且其中a+b+c = 4或4的一個倍數(shù);更優(yōu)選地,a、b和c的總和=4或8 A是一 種具有1到4個碳原子的低級烷基。該烷基可以是支鏈或無支鏈的,優(yōu)選無支鏈的。R優(yōu)選地 選自乙基和甲基;具體地說,R為甲基。
[0112] 最優(yōu)選地,該氯化銦組分選自111(:13、1?2111(:1、1? 31112(:13、1?111(:12以及其混合物。非常 特別優(yōu)選的氯化銦組分是 R2lnCl 或 R3In2Cl3,尤其 Me2InCUEt2InCUMe3In2Cl 3 或 Et3In2Cl3, 進(jìn)一步優(yōu)選Me2InCl或Me 3In2Cl3t5優(yōu)選地,將化合物(A)用作該氯化銦組分,這使得根據(jù)本發(fā) 明的方法甚至更廉價(jià)。因此,在特別優(yōu)選的實(shí)施例中,該氯化銦組分是R 3ImCl3,即化合物 (A)。該氯化銦組分有利地通過以上描述的工藝步驟al)和a2)獲得。
[0113] 四烷基銦酸鋰與氯化銦組分的摩爾比可以介于1:1與3:1之間,優(yōu)選地為約I: I、2: 1或3:1。在氯化銦組分SR2InCl的實(shí)施例中,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)四烷基銦酸鋰與氯化銦組分的摩爾 比為約1:1是特別有利的。在氯化銦組分為R 3ImCl3的實(shí)施例中,四烷基銦酸鋰與氯化銦組 分的摩爾比為約3:1是特別有利的。在氯化銦組分為RInCl 2的實(shí)施例中,四烷基銦酸鋰與氯 化銦組分的摩爾比為約2:1是特別有利的。
[0114] 四烷基銦酸鋰與氯化銦組分的反應(yīng)可以在一種有機(jī)溶劑中實(shí)現(xiàn)。適合于步驟b2) 的有機(jī)溶劑選自烷烴(包括環(huán)狀飽和烴)、芳香烴、醇、醚以及環(huán)醚。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),適合于步驟 b2)的有機(jī)溶劑尤其是為烷烴和芳香烴,優(yōu)選地選自正戊烷、環(huán)己烷、正癸烷、正庚烷、正己 烷、甲基環(huán)己烷、正壬烷、正辛烷以及苯,極其優(yōu)選的是正戊烷。
[0115] 在替代性實(shí)施例中,在反應(yīng)步驟b2)中不使用有機(jī)溶劑,即,沒有另外地使用有機(jī) 溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)。這具有以下益處:使由該溶劑的部分分解所引起的限制化合物(B)的可 用性的任何可能的有機(jī)污染得以避免。另外,這允許以一種對環(huán)境更負(fù)責(zé)的方式進(jìn)行該方 法。因此,在一個實(shí)施例中,步驟b2)是在不存在有機(jī)溶劑的情況下進(jìn)行的。
[0116] 優(yōu)選地,最初將LiInR4連同該氯化銦組分裝入反應(yīng)器中。隨后,可以添加有機(jī)溶 劑。優(yōu)選地在這之后進(jìn)行加熱,優(yōu)選地加熱到介于30°C與120°C之間的溫度,另外優(yōu)選地到 介于40°C與100°C之間的溫度并且甚至更優(yōu)選地到介于50°C與90°C之間的溫度。優(yōu)選的是 維持這樣一個溫度至少10分鐘并且至多24小時,優(yōu)選地至少30分鐘并且至多20小時,另外 優(yōu)選地至少40分鐘并且至多12小時,并且甚至更優(yōu)選地至少90分鐘并且至多3小時。
[0117] 隨后,優(yōu)選的是進(jìn)行冷卻,優(yōu)選地冷卻到25°C+/_5°C的溫度。
[0118] 優(yōu)選地,然后從該混合物中分離出化合物(B)?;衔?B)的分離優(yōu)選地包括有機(jī) 溶劑的去除以及從可能包含鹽類(例如氯化鋰LiCl)的反應(yīng)混合物中移出化合物(B)。這尤 其是通過將有機(jī)溶劑和化合物(B)再冷凝到一個新的容器中來實(shí)現(xiàn)。為此目的,所有的揮發(fā) 性組分諸如化合物(B)(即,例如三甲基銦)連同該溶劑在減壓下從該殘余物(例如鹽類,諸 如LiCl)中被蒸餾掉。隨后,優(yōu)選地通過在減壓下并且優(yōu)選地殘余氣體壓力低于0.1 hPa、另 外優(yōu)選地不超過0.0 lhPa的情況下,將溶劑蒸餾出并優(yōu)選地進(jìn)入一個優(yōu)選在-10°C+/_5°C下 的冷阱中來將其與化合物(B)分離。則化合物(B)例如三甲基銦或三乙基銦保留在該容器 中。任選地,之后可以通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的純化方法來進(jìn)行另外的純化步驟。這 些另外的純化步驟可以包括化合物(B)的蒸餾、升華或重結(jié)晶。
[0119] 在一個優(yōu)選實(shí)施例中,反應(yīng)步驟b2)中進(jìn)行了以示意性形式表示的以下反應(yīng):
[0120] LilnMe4+Me2lnC1^2Me3ln+LiCl
[0121] 在該氯化銦組分為化合物(A)的一個替代性實(shí)施例中,在反應(yīng)步驟b2)中進(jìn)行了以 示意形式表示的以下反應(yīng):
[0122] 3 LilnMe4+Me3ln2Cl3^5 Me3ln+3 LiCl
[0123] 包括bl)和b2)的這些另外的反應(yīng)步驟能夠以優(yōu)選地至少60%,另外優(yōu)選地至少 70%,甚至另外優(yōu)選地至少75 %并且尤其優(yōu)選地85 %并且甚至另外優(yōu)選地超過90 %的產(chǎn) 率,從化合物(A)制備化合物(B)。根據(jù)本發(fā)明制備的化合物(B)的純度優(yōu)選為至少99%,更 優(yōu)選為至少99.5%,并且更優(yōu)選超過99.8%,并且另外優(yōu)選地超過99.999%。尤其是在進(jìn)行 用于純化所制備的化合物(B)(優(yōu)選地通過使化合物(B)升華進(jìn)行)的一個另外的步驟的情 況下,可以達(dá)到>99.999 %的純度。
[0124] 2.2.進(jìn)一步處理化合物(A)以得到化合物(C)
[0125] 在替代性實(shí)施例中,通過對根據(jù)本發(fā)明的方法再添加另外的反應(yīng)步驟來對化合物 (A)進(jìn)行進(jìn)一步處理以得到化合物(C),這些反應(yīng)步驟包括:
[0126] cl)從化合物(A)中分離二烷基銦氯化物(R2InCl),并且
[0127] c2MiR2InCl與一種烷化劑反應(yīng)以形成化合物(C)。
[0128] 更優(yōu)選地,化合物(C)為二甲基氨基丙基二甲基銦(DADI)或乙基二甲基銦 (Me2lnEt)〇
[0129] 在工藝步驟cl)中,從R3In2Cl3中分離二烷基銦氯化物,如以上所描述的,該 R3In2Cl3還可被認(rèn)為是一種R2InCl和RInCl 2的混合物,該二烷基銦氯化物由通式R2InCl表 示,其中R是如上所定義的并且可以有利地是甲基或乙基,尤其是甲基,其中R由化合物(A) 中的"R"基團(tuán)確定。R 2InCl可以通過升華從化合物(A)中分離。優(yōu)選地,為了那個目的,將化 合物(A)加熱至在150°C與200°C之間的溫度,進(jìn)一步優(yōu)選在155°C與195°C之間并且尤其在 160°C與190°C之間。任選地,還可以在減壓下實(shí)現(xiàn)升華。在這種情況下,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有用的 真空優(yōu)選具有低于lhPa,進(jìn)一步優(yōu)選低于0.1 hPa的殘余氣體壓力。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 意識到,在真空下進(jìn)行工藝步驟c)的情況下,還可以在相對應(yīng)地更低的溫度下進(jìn)行R 2InCl 的分離。優(yōu)選的是分離為一種沉淀物和一種升華物,該升華物優(yōu)選是R2InCl。
[0130] 通過添加一種堿金屬鹵化物(例如KC1,而且還有KF,或其他MX,其中M = Na、K、Cs并 且X = F、C1、Br、I),有可能明顯增強(qiáng)該升華
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