[发明专利]甲硅烷和四烷氧基硅烷的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过烷氧基硅烷的歧化反应来制造甲硅烷和四烷氧基硅烷的方法。

背景技术

甲硅烷作为高纯度的挥发性硅材料是有用的，其广泛地用于制造太阳能电池、半导体、无定形硅感光材料、各种陶瓷材料。

关于甲硅烷的制造方法，迄今为止已知各种方法，已知使用硅化镁与酸或溴化铵的反应的方法、利用LiAlH₄进行的氯化硅的还原法、四氟化硅的利用CaH₂进行的还原法、利用烷氧基硅烷的歧化反应的方法。

上述的烷氧基硅烷的歧化反应中通常使用三烷氧基硅烷作为起始物质，按照下式来制造甲硅烷和四烷氧基硅烷。

4HSi(OR)₃→SiH₄+3Si(OR)₄

与甲硅烷同样地，四烷氧基硅烷也是作为纯粹的硅前体材料有用的化学物质，所述硅前体材料用于生产用作光纤、光掩模、IC用密封材料的不同硅化合物。

使用三乙氧基硅烷和三甲氧基硅烷作为上述歧化反应的起始物质，如下式所示，四乙氧基硅烷和四甲氧基硅烷与甲硅烷一起被分别生产出来。

4HSi(OMe)₃→SiH₄+3Si(OMe)₄

4HSi(OEt)₃→SiH₄+3Si(OEt)₄

在进行上述反应时，作为歧化反应的催化剂，可以使用金属钠。然而，收率低，因此，该方法在实用上是没有用的。

在专利文献1(美国专利第4016188号说明书)中，记载了使用碱金属醇盐或碱金属硅酸盐作为催化剂的方法。然而，液相中的反应非常慢，反应时间超过10小时，不适于工业制造。

在专利文献2(日本特开2001－19418号公报)中，公开了一种甲硅烷和四烷氧基硅烷的制造方法，是使通式H_nSi(OR)_4-n［式中，n为1、2或3，R表示烷基或环烷基］所示的烷氧基硅烷歧化来制造甲硅烷和四烷氧基硅烷的方法，其包括以下工序：(i)使烷氧基硅烷在催化剂的存在下在溶剂中进行歧化反应来获得甲硅烷和四烷氧基硅烷的反应工序；(ii)从反应工序中取出含有催化剂和四烷氧基硅烷的溶剂的一部分的工序；(iii)通过蒸馏从取出的含有催化剂和四烷氧基硅烷的溶剂中分离出四烷氧基硅烷的一部分或全部量的工序。

然而，该方法也是溶液中的歧化反应，存在难以与溶剂分离这样的问题、以及反应速度不够高这样的问题。

在专利文献3(国际公开第2008/042445号小册子)中，记载了在担载于氧化铝的氟化钾(KF)催化剂上，将三甲氧基硅烷歧化来提供甲硅烷和四甲氧基硅烷的方法。该方法虽然不存在从反应产物中分离催化剂等这样的问题，但三甲氧基硅烷的转化率不够高。

专利文献1：美国专利第4016188号说明书

专利文献2：日本特开2001－19418号公报

专利文献3：国际公开第2008/042445号小册子

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的是提供一种通过烷氧基硅烷的歧化反应来制造甲硅烷和四烷氧基硅烷的方法，其是用于解决上述那样的难以与溶剂分离、反应非常慢而不适于工业制造以及原料物质的转化率低这样的问题的方法。

用于解决课题的方法

本发明人为了解决上述现有技术的问题而进行了深入研究，结果发现通过在特定化学结构的催化剂的存在下，使下述通式(1)所示的烷氧基硅烷在气相中进行歧化反应，从而可以解决上述课题，

H_nSi(OR)_4-n    (1)

(式中，R表示碳原子数1～6的烷基，n为1～3的整数。)

即，本发明涉及以下事项。

［1］一种甲硅烷和四烷氧基硅烷的制造方法，是在催化剂的存在下，使通式(1)所示的烷氧基硅烷在气相中进行歧化反应来制造甲硅烷和四烷氧基硅烷的方法，

H_nSi(OR)_4-n    (1)

式中，R表示碳原子数1～6的烷基，n为1～3的整数，

所述制造方法的特征在于，使用选自下述通式(I)～(V)所示的化合物中的至少1种催化剂，