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四(二甲氨基)钛的合成方法


技术摘要:
本发明涉及一种四(二甲氨基)钛的合成方法。该合成方法包括如下步骤:将烷烃溶剂和有机金属锂化合物混合,制备第一反应物;以气体流出压力0.12~0.15MPa导出二甲胺气体,将所述二甲胺气体在‑10~‑20℃温度条件下冷凝,形成的二甲胺冷凝液加入至所述第一反应物中进行第  全部
背景技术:
随着半导体制造业的不断发展,ALD(原子层沉积)技术由于其操作简单、沉积参数 的高度可控性、优异的沉积均匀性等特点成为半导体制造最理想的沉积方法之一。寻找适 合ALD使用的高k和金属栅材料前驱物,以及改善材料的纯度等问题变得至关重要。四(二甲 氨基)钛,分子式C8H24N4Ti,是对空气和水汽非常敏感的化合物,能溶于醇类、苯、四氯化碳 等有机溶剂中。四(二甲氨基)钛不仅具有较好的稳定性、较高的蒸汽压,而且还表现出了相 当高的反应性,是现今ALD研究领域的热点材料。 四(二甲氨基)钛的合成主要是先通过二甲胺与有机金属锂化合物反应生成中间 体二甲氨基锂,然后再与四氯化钛反应得到。二甲胺在常温常压条件下为气体,因此目前该 合成路线的工艺方法主要有以下两种: (1)直接在反应釜或反应溶剂内通入二甲胺,由于二甲胺是极易挥发的,容易进行活性 极高的气液界面反应,气液界面反应不可控的剧烈放热会导致釜内压力急剧增大而存在爆 炸隐患,同时二甲胺容易逸散出反应釜,导致实际反应的二甲胺的量减少,造成原料的浪费 和产率的减少; (2)先将二甲胺溶于水,制备二甲胺水溶液,反应时通过加热二甲胺水溶液使二甲胺气 体溢出,再经干燥装置和冷凝装置滴加至反应釜内,通过加热温度调控加入的二甲胺量,此 方法不仅会产生大量液废(二甲胺水溶液残余物)和固废(碱性干燥剂),而且溢出的二甲胺 中的水分万一干燥不充分,微量的残留即会导致中间体二甲氨基锂剧烈自燃,对整个反应 体系将是一个极其严重的危险因素。
技术实现要素:
基于此,有必要提供一种四(二甲氨基)钛的合成方法。该合成方法能够避免上述 爆炸隐患和危险因素,且可能大大减少固废和液废的产生,安全环保,同时四(二甲氨基)钛 收率高,工艺便于操作。 具体技术方案如下: 一种四(二甲氨基)钛的合成方法,包括如下步骤: 将烷烃溶剂和有机金属锂化合物混合,制备第一反应物; 以气体流出压力0.12~0.15MPa导出二甲胺气体,将所述二甲胺气体在-10~-20℃温度 条件下冷凝,形成的二甲胺冷凝液加入至所述第一反应物中进行第一反应,制备第二反应 物;所述二甲胺冷凝液加入至所述第一反应物的过程中,控制所述第一反应物的温度为-20 ~-50℃; 于所述第二反应物中加入四氯化钛进行第二反应,经后处理制备所述四(二甲氨基) 钛;所述后处理的步骤包括:完成所述第二反应后,对所得反应液进行减压蒸馏,所述减压 3 CN 111592565 A 说 明 书 2/8 页 蒸馏的真空度为0.05~0.15mmHg,温度为45~55℃,收集馏分; 所述二甲胺气体与所述有机金属锂化合物的用量摩尔比为1:1~1.4; 所述第二反应物中的二甲氨基锂与所述四氯化钛的用量摩尔比为1:4.1~4.4。 在其中一个实施例中,所述气体流出压力为0.12~0.13MPa。 在其中一个实施例中,所述温度条件为-13~-17℃。 在其中一个实施例中,所述二甲胺冷凝液加入至所述第一反应物的过程中,控制 所述第一反应物的温度为-20~-40℃。 在其中一个实施例中,所述第一反应的反应条件包括:反应温度为室温。 在其中一个实施例中,所述第一反应的反应条件还包括:反应时间为1~3h。 在其中一个实施例中,所述第二反应的反应条件包括:反应温度为室温,反应时间 为8~12h。 在其中一个实施例中,加入所述四氯化钛的过程中,控制所述第二反应物的温度 为-20~-40℃。 在其中一个实施例中,所述二甲胺气体与所述有机金属锂化合物的用量摩尔比为 1:1~1.2。 在其中一个实施例中,所述第二反应物中的二甲氨基锂与所述四氯化钛的用量摩 尔比为1:4.1~4.2。 与现有技术相比较,本发明具有如下有益效果: 本发明所述的四(二甲氨基)钛的合成方法,直接将二甲胺气体进行冷凝,并通过合理 控制冷凝条件,具体为控制二甲胺气体的气体流出压力为0.12~0.15MPa,冷凝温度为-10~- 20℃控制二甲胺冷凝液的加入速率。由此,一方面,能够大大提高反应的转化率和四(二甲 氨基)钛收率,并且解决了因界面反应或干燥不充分导致的反应釜爆炸的潜在风险;另一方 面,可大幅减少生产过程中产生的液废(脱完二甲胺后的水)和固废(干燥二甲胺的干燥 剂),从而使工艺更加环保,更符合现代工业环境友好型的愿景。 附图说明 图1为实施本发明一实施例所述的四(二甲氨基)钛的合成方法的合成系统结构示 意图。
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