[发明专利]一种三甲基铝的制备方法

说明书

本发明提供了一种三甲基铝的制备方法，包括，步骤I、在铋基化合物和溶剂的存在下，三烷基铝和卤代甲烷反应得到反应产物；步骤II、除去反应产物中的卤代烷烃，然后将反应产物静置使晶体析出，回收析出的晶体并将剩余的反应产物进行分离得到三甲基铝。本发明采用高压液相反应，原料之间充分接触，反应效率高，三烷基铝的转化率高。催化剂的回收工艺简单，回收率高，显著降低了生产成本。

技术领域

本发明属于有机金属化合物合成技术领域，具体涉及一种三甲基铝的制备方法。

背景技术

三甲基铝(TMA)是一种重要的有机金属化合物，在有机催化剂、有机合成、高分子化学工业和国防科技等领域有广泛的应用。

在聚合物催化剂领域，随着茂金属催化剂体系的飞速发展，三甲基铝作为合成茂金属催化剂的助催化剂——甲基铝氧烷(MAO)的起始原料，其作用越来越重要。并且近年来随着光伏、半导体、LED器件的发展，三甲基铝由于具有优良的性能在光伏、单导体、LED等元器件芯片沉积生长薄膜材料中受到关注，三甲基铝的应用越来越广。此外，三甲基铝还是生产高纯三甲基铟、三甲基镓的重要原材料之一。

三甲基铝的制备方法较多，但能运用到工业化的方法很少。常见的方法即采用工业三乙基铝与卤代烷进行烷基交换反应。美国专利US5543537公开了C2+烷基铝(烷基中具有至少两个碳原子的烷基铝)与一卤代烷烃发生烷基交换反应生成三甲基铝和C2+卤代烃的方法。制备方法中使用C2+烷基铝为原料，在催化剂如BiCl₃、BiBr₃等的存在下，在一定温度下通入卤代甲烷，经过配体交换形成三甲基铝，在反应过程中，产物C2+烷基卤化物挥发从反应混合物中除去。该方法的缺点是：交换反应不彻底，形成较多的副产物，且原料转化率低；催化剂的回收复杂，其通过向反应混合物中添加Al粉升温处理回收催化剂并将回收的催化剂再次用于催化反应，但是该方法工艺复杂且易形成较多的副产物。另外，在“三甲基铝合成与模拟研究”，《化学文摘》2006年第2期第29-31页，报道了在高纯氮气保护的反应釜中加入铋基化合物、三乙基铝和溶剂，在反应温度下通入卤代甲烷气体反应，反应完成后精馏得到三甲基铝。在该反应中原料转化率较高，但是催化剂用量较大，且在反应后没有催化剂的回收过程，生产成本高。因此，在三甲基铝的制备过程中，需要寻找一种能够提高原料转化率高且催化剂回收工艺简单的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种三甲基铝的制备方法，采用高压液相反应，原料之间充分接触，反应效率高，三烷基铝的转化率高，采用晶体析出的方式将催化剂从反应产物中分离，工艺简单，回收率高。

具体的，本发明采用如下技术方案来实现：

一种三甲基铝的制备方法，包括：

步骤I、在铋基化合物和溶剂的存在下，三烷基铝和卤代甲烷反应得到反应产物；

步骤II、除去反应产物中的卤代烷烃，然后将反应产物静置使晶体析出，回收析出的晶体并将剩余的反应产物进行分离得到三甲基铝。

根据本发明的优选实施方式，在步骤I中，采用高压液相反应，即，参与反应的三烷基铝和卤代甲烷均为液态，相比气态的卤代甲烷，液态的卤代甲烷与液态的三烷基铝能够快速混合充分接触，反应效率高。在本发明的一个优选实施例中，三烷基铝和液态卤代甲烷一次性加入反应器中进行反应。

根据本发明的优选实施方式，所述步骤I的反应是在惰性气氛的存在下进行。反应的温度为110-140℃，优选为120-130℃；和/或，反应的时间为100-250min，优选为120-180min。

根据本发明的优选实施方式，所述铋基化合物为含铋的化合物，如烷基铋、芳基铋、无机铋盐以及能被转化为烷基或芳基铋的任何含铋化合物都能形成催化剂活性组分。优选地，铋基化合物为三卤化铋，优选为BiCl₃或BiBr₃。