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KR20180095553A - 다이실라닐아민 및 폴리실라닐아민의 합성 - Google Patents

다이실라닐아민 및 폴리실라닐아민의 합성 Download PDF

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KR20180095553A
KR20180095553A KR1020187018306A KR20187018306A KR20180095553A KR 20180095553 A KR20180095553 A KR 20180095553A KR 1020187018306 A KR1020187018306 A KR 1020187018306A KR 20187018306 A KR20187018306 A KR 20187018306A KR 20180095553 A KR20180095553 A KR 20180095553A
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시아오빙 조우
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다우 실리콘즈 코포레이션
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Abstract

본 발명은 실라닐아민, 예컨대 다이실라닐아민 및 폴리실라닐아민, 및 상기 실라닐아민을 포함하는 조성물의 제조 방법을 제공한다. 일 실시 형태에서, 본 발명은 실라닐아민 화합물의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은 일반 화학식 RR1N-(SixH2x+1)의 출발 화합물을 일반 화학식 R2R3NH의 아민 화합물과 반응시켜 일반 화학식 R2 mR3 n-N(SixH2x+1)3-m-n의 실라닐아민 화합물을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

다이실라닐아민 및 폴리실라닐아민의 합성
전구체 화합물 및 재료가 일반적으로 침착 적용에 사용된다. 침착 적용은 화학적 또는 물리적 증착을 포함한다. 전구체 화합물이 화학적 증착을 통해 침착되어 많은 유형의 기판, 예컨대 규소 웨이퍼 및 다른 전자 구성요소 상에 필름을 형성할 수 있다. 많은 인자들이 필름의 특성에 영향을 주는데, 이에는 기판의 성질, 침착의 방법 및 조건뿐만 아니라 전구체 화합물의 특성이 포함된다.
침착 적용에는 결점이 존재한다. 예를 들어, 소정의 전구체가 취급 및 사용에 있어서 문제를 제기한다. 소정의 전구체의 사용은 부산물을 생성하는 부반응으로부터의 소정의 불순물을 함유할 수 있는 필름을 생성한다. 부산물은 위험한 성분, 예를 들어 수소 및 염소 화합물을 포함할 수 있다.
다이실라닐아민은 규소-함유 필름의 침착에 사용될 수 있다. 그러한 필름은 비정질 규소, 결정질 규소, 질화규소, 산화규소, 탄소 도핑된 산화규소, 탄질화규소, 및 산질화규소를 갖는 필름을 포함한다. 다이실라닐아민은 Si-함유 박막을 침착하기에 유망한 화학적 증착 (CVD) 및 원자층 침착 (ALD) 전구체이다. 예를 들어, 다이실라닐아민은 다양한 기판, 예컨대 3D NAND 디바이스 상에 Si, SiO, SiO2, SiON 또는 SiN 필름을 침착하는 데 사용될 수 있다.
단지 제한된 수의 다이실라닐아민이 제조되어 왔으며, 다양한 다이실라닐아민 및 폴리실라닐아민 재료를 제조하기 위한 더 상업적으로 실현가능하고 기술적으로 유용한 방법에 대한 필요성이 있다. 월등한 적용 성능 및 월등한 필름 특성을 제공할 수 있는 새로운 다이실라닐아민 및 폴리실라닐아민에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 실라닐아민, 예컨대 다이실라닐아민 및 폴리실라닐아민을 제조하기 위한 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 실라닐아민을 포함하는 조성물을 제공한다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 실라닐아민 화합물의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은 하기 일반 화학식의 출발 화합물:
RR1N-(SixH2x+1) (I)
을 하기 일반 화학식의 아민 화합물:
R2R3NH (II)
과 반응시켜 하기 일반 화학식의 실라닐아민 화합물을 생성하는 단계를 포함한다:
R2 mR3 n-N(SixH2x+1)3-m-n (III)
(상기 식에서,
R 및 R1은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기, 치환 또는 비치환된 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 또는 치환 또는 비치환된 5 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬 기이고;
R2 및 R3은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기, 치환 또는 비치환된 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 치환 또는 비치환된 5 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬 기, 또는 화학식 -SixH2x+1의 실란이고;
x는 2 내지 10의 정수이고;
m 또는 n은 독립적으로 0, 1 또는 2이고, m+n은 2 이하임).
다른 실시 형태에서, 본 발명은 하기 일반 화학식의 실라닐아민 화합물을 제공한다:
R2 mR3 n-N(SixH2x+1)3-m-n (III)
(상기 식에서,
R2 및 R3은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기, 치환 또는 비치환된 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 치환 또는 비치환된 5 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬 기이고; x는 2 내지 10이고;
m 또는 n은 독립적으로 0, 1 또는 2이고, m+n은 2 이하임).
본 발명은 아미노 기 전이(transamination)로부터 개발된 신규한 합성 방법 및 실라닐아민 목록을 제조하기 위한 이러한 방법의 용도에 관한 것이다. 일 실시 형태에서, 본 발명은 실라닐아민 화합물의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은 하기 일반 화학식의 출발 화합물:
RR1N-(SixH2x+1) (I)
을 하기 일반 화학식의 아민 화합물:
R2R3NH (II)
과 반응시켜 하기 일반 화학식의 실라닐아민 화합물을 생성하는 단계를 포함한다:
R2 mR3 n-N(SixH2x+1)3-m-n (III)
(상기 식에서,
R 및 R1은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기, 치환 또는 비치환된 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 또는 치환 또는 비치환된 5 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬 기이고;
R2 및 R3은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기, 치환 또는 비치환된 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 치환 또는 비치환된 5 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬 기, 또는 화학식 -SixH2x+1의 실란이고;
x는 2 내지 10의 정수이고; m 또는 n은 독립적으로 0, 1 또는 2이고, m+n은 2 이하임).
본 발명에서, 아미노 기 전이는 표 1에서 구조 IV를 제외한 5가지의 다이실라닐아민 구조를 제조하기 위한 보편적인 방법인 것으로 입증된다. 다이아이소프로필다이실라닐아민 (DPDS)의 아미노 기 전이는, 2차 아민에 의해 반응식 1을 통해 구조-I 다이실라닐아민을 형성하거나, 1차 아민에 의해 반응식 2를 통해 구조-II 또는 구조-III 다이실라닐아민을 형성하거나, 암모니아에 의해 반응식 3을 통해 구조-V 또는 구조-VI 다이실라닐아민을 형성한다. 표 2는 실온에서 30분 후에 달성된 다양한 아미노 기 전이제에 의한 아미노 기 전이의 % GC 전환율을 나타낸다. 일부 경우에 낮은 % GC 전환율은 방법 최적화를 통해 개선되었다 (데이터는 본 명세서에 기록되어 있지 않지만 입수가능함). 아미노 기 전이된 생성물은 GC-MS 및 1H NMR에 의해 특징이 규명되었다. 대부분의 생성물은 조성적으로 새로운 화학종이다. 새로운 화학종들 중 몇몇은 증류와 같은 표준 정제 방법을 사용하여 전자 등급으로 단리 및 정제되어 있다.
다이실라닐아민의 구조
다이실라닐아민은 일반 구조 NRmR'n(SiH2SiH3)3-m-n을 갖는 분자들의 부류이며, 여기서 R 및 R'은 수소 또는 임의의 하이드로카르빌 기일 수 있고; m, n은 0, 1 또는 2일 수 있다. 이러한 부류는 모노(다이실라닐)아민, 비스(다이실라닐)아민 및 트리스(다이실라닐)아민을 포함하며, 이들은 표 1에서의 6가지의 구조로 나타난다.
[표 1]
Figure pct00001
Figure pct00002
(반응식 1)
Figure pct00003
(반응식 2)
Figure pct00004
(반응식 3)
[표 2]
Figure pct00005
아미노 기 전이 방법이 DPDS에 의해 입증될지라도, 이 방법은 다른 아미노 작용성 하이드리도 고차 실란 출발 재료로 확대가능하여 기존 또는 신규 재료를 제조할 수 있을 것이다. 예를 들어, 화학식 SixHy(NRR')z (여기서, R 및 R'은 H 또는 하이드로카르빌 기이고, x는 적어도 2이고, y 및 z는 변동함)를 갖는 재료가 암모니아, 1차 아민 또는 2차 아민에 의해 아미노 기 전이되어 다양한 기존 또는 신규 재료를 형성할 수 있다.
실시예
실시예 1. 다이실라닐다이에틸아민의 합성
슈렝크 튜브(Schlenk tube)에 0.65 g (8.92 mmol)의 다이에틸아민을 로딩하였다. 이어서, 0.72 g (4.46 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐다이에틸아민이 38.8% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐다이에틸아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 2. 다이실라닐메틸아민 및 비스(다이실라닐)메틸아민의 합성
슈렝크 튜브에 THF 중 메틸아민의 3.10 ml의 2.0 M 용액 (6.20 mmol)을 로딩하였다. 이어서, 0.50 g (3.10 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐메틸아민 및 비스(다이실라닐)메틸아민이 각각 69.4% 및 22.0% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐메틸아민 및 비스(다이실라닐)메틸아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 3. 다이실라닐에틸아민 및 비스(다이실라닐)에틸아민의 합성
슈렝크 튜브에 THF 중 에틸아민의 2.60 ml의 2.0 M 용액 (5.20 mmol)을 로딩하였다. 이어서, 0.42 g (2.60 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐에틸아민 및 비스(다이실라닐)에틸아민이 각각 73.7% 및 23.8% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐메틸아민 및 비스(다이실라닐)메틸아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 4. 다이실라닐프로필아민 및 비스(다이실라닐)프로필아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.62 g (10.4 mmol)의 프로필아민을 로딩하였다. 이어서, 0.84 g (5.20 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐프로필아민 및 비스(다이실라닐)프로필아민이 각각 62.5% 및 21.0% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐프로필아민 및 비스(다이실라닐)프로필아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 5. 다이실라닐부틸아민 및 비스(다이실라닐)부틸아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.77 g (10.5 mmol)의 부틸아민을 로딩하였다. 이어서, 0.85 g (5.27 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐부틸아민 및 비스(다이실라닐)부틸아민이 각각 71.3% 및 25.0% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐부틸아민 및 비스(다이실라닐)부틸아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 6. 다이실라닐( sec -부틸)아민 및 비스(다이실라닐)( sec -부틸)아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.80 g (10.9 mmol)의 2-아미노부탄을 로딩하였다. 이어서, 0.88 g (5.45 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐(sec-부틸)아민 및 비스(다이실라닐)(sec-부틸)아민이 각각 96.9% 및 1.0% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐(sec-부틸)아민 및 비스(다이실라닐)(sec-부틸)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 7. 다이실라닐펜틸아민 및 비스(다이실라닐)펜틸아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.86 g (9.91 mmol)의 펜틸아민을 로딩하였다. 이어서, 0.80 g (4.96 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐펜틸아민 및 비스(다이실라닐)펜틸아민이 각각 51.2% 및 13.2% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐펜틸아민 및 비스(다이실라닐)펜틸아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 8. 다이실라닐(1-메틸부틸)아민 및 비스(다이실라닐)(1-메틸부틸)아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.96 g (11.0 mmol)의 2-아미노펜탄을 로딩하였다. 이어서, 0.89 g (5.51 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐(1-메틸부틸)아민 및 비스(다이실라닐)(1-메틸부틸)아민이 각각 95.2% 및 0.8% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐(1-메틸부틸)아민 및 비스(다이실라닐)(1-메틸부틸)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 9. 다이실라닐(1-에틸프로필)아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.78 g (4.83 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 로딩하였다. 이어서, 0.84 g (9.67 mmol)의 3-아미노펜탄을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐(1-에틸프로필)아민이 97.7% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐(1-에틸프로필)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 10. 다이실라닐(1,2-다이메틸프로필)아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.93 g (10.7 mmol)의 1,2-다이메틸프로필아민을 로딩하였다. 이어서, 0.86 g (5.33 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐(1,2-다이메틸프로필)아민이 98.0% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐(1,2-다이메틸프로필)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 11. 다이실라닐(tert-펜틸)아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.76 g (4.71 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 로딩하였다. 이어서, 0.82 g (9.42 mmol)의 tert-펜틸아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐(tert-펜틸)아민이 83.2% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐(tert-펜틸)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 12. 다이실라닐(사이클로-펜틸)아민 및 비스(다이실라닐)(사이클로-펜틸)아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.89 g (5.51 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 로딩하였다. 이어서, 0.94 g (11.0 mmol)의 사이클로-펜틸아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐(사이클로-펜틸)아민 및 비스(다이실라닐)(사이클로-펜틸)아민이 각각 84.3% 및 12.3% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐(사이클로-펜틸)아민 및 비스(다이실라닐)(사이클로-펜틸)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 13. 다이실라닐(사이클로-헥실)아민 및 비스(다이실라닐)(사이클로-헥실)아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.77 g (4.77 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 로딩하였다. 이어서, 0.95 g (9.54 mmol)의 사이클로-헥실아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐(사이클로-헥실)아민 및 비스(다이실라닐)(사이클로-헥실)아민이 각각 92.2% 및 5.1% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐(사이클로-헥실)아민 및 비스(다이실라닐)(사이클로-헥실)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 14. 다이실라닐페닐아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.85 g (5.27 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 로딩하였다. 이어서, 0.49 g (5.27 mmol)의 아닐린을 실온에서 30초만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐페닐아민이 74.1% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐페닐아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 15. 다이실라닐(2-메틸페닐)아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.82 g (5.08 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 로딩하였다. 이어서, 0.54 g (5.08 mmol)의 o-톨루이딘을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐(2-메틸페닐)아민이 38.6% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐(2-메틸페닐)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 16. 다이실라닐(2,6-다이메틸페닐)아민의 합성
슈렝크 튜브에 0.69 g (5.70 mmol)의 2,6-다이메틸아닐린을 로딩하였다. 이어서, 0.92 g (5.70 mmol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 1분만에 적가하였다. 30분 동안 교반한 후에, GC-FID 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-FID 적분에 기초하여, 다이실라닐(2,6-다이메틸페닐)아민이 35.0% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 다이실라닐(2,6-다이메틸페닐)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 17. 비스(다이실라닐)아민의 합성
250 ml 파르(Parr) 반응기에 66.6 g (0.413 mol)의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 로딩하였다. 이어서, 5.28 g (0.310 mol)의 암모니아를 실온에서 10분만에 버블링하였다. 1시간 동안 교반한 후에, 파르 반응기 내의 압력을 배출하고 파르 반응기를 개방하였다. GC-TCD 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-TCD 적분에 기초하여, 비스(다이실라닐)아민이 90% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 비스(다이실라닐)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 18. 아미노 기 전이를 통한 트리스(다이실라닐)아민의 합성
100 ml 둥근바닥 플라스크에 실시예 17에서 제조된 5.99 g의 생성물을 로딩하였다. 생성물은 2.29 g (16.6 mmol)의 비스(다이실라닐)아민을 함유하였다. 이어서, 2.31 g (14.3 mmol)의 (다이실라닐)(다이-아이소프로필)아민을 실온에서 신속하게 첨가하였다. 반응 혼합물을 130 oC에서 17시간 동안 가열하였으며, 이 동안에 휘발성 화학종을 연속 증류시켰다. GC-TCD 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-TCD 적분에 기초하여, 트리스-다이실라닐아민이 71% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 트리스-다이실라닐아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 19. 열적 재분포(Thermal Redistribution)를 통한 트리스(다이실라닐)아민의 합성
100 ml 둥근바닥 플라스크에 13.0 g (94.5 mmol)의 비스(다이실라닐)아민을 로딩하였다. 플라스크를 110 oC에서 18시간 동안 가열하였다. GC-TCD 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-TCD 적분에 기초하여, 트리스(다이실라닐)아민이 60% 전환율로 형성되었다. GC-MS는 트리스(다이실라닐)아민의 조성을 확인시켜 주었다.
실시예 20. 열적 재분포를 통한 트리스(다이실라닐)아민의 합성
플라스크에 비스(다이실라닐)아민을 로딩하였다. 플라스크를 110 oC에서 27시간 동안 가열하여 비스(다이실라닐)아민을 트리스(다이실라닐)아민 및 암모니아로 전환시켰다. GC-TCD 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-TCD 적분에 기초하여, 트리스(다이실라닐)아민이 형성되었다. GC-MS는 트리스(다이실라닐)아민의 조성을 확인시켜 주었다. 조 생성물을 10단 컬럼에서 증류시켜 98% 순도의 트리스(다이실라닐)아민을 회수하였다.
실시예 21. 비스-다이실라닐아민의 합성
1.5 리터 고압 파르 반응기에 375 g의 다이실라닐(다이-아이소프로필)아민을 로딩하였다. 교반하면서 28 g의 무수 암모니아를 40 psig로의 승압 및 20 psig로의 감압에 의해 반연속적으로 60분에 걸쳐 딥 튜브 포트(dip tube port)를 통해 첨가하였다. 암모니아를 첨가하는 동안, 반응기 온도는 20℃에서 출발하여 27℃로 증가하였다. 교반 및 주기적인 질소 퍼징을 수행하면서, 반응기를 1시간에 걸쳐 0도로 냉각시켰다. 파르 반응기 내의 압력을 배출하고 파르 반응기를 개방하였다. GC-TCD 및 GC-MS 분석을 위하여 생성물을 샘플링하였다. GC-TCD 적분에 기초하여, 조 생성물은 38% 비스(다이실라닐)아민 및 8% 다이아이소프로필아미노다이실란을 포함한다. GC-MS는 비스(다이실라닐)아민의 조성을 확인시켜 주었다. 이어서, 150 mmHg 및 60℃에서 5단 컬럼을 사용하여 조 생성물을 증류시켜 비스(다이실라닐)아민을 회수하였다.

Claims (13)

  1. 실라닐아민 화합물의 제조 방법으로서,
    하기 일반 화학식의 출발 화합물:
    RR1N-(SixH2x+1) (I)
    을 하기 일반 화학식의 아민 화합물:
    R2R3NH (II)
    과 반응시켜 하기 일반 화학식의 실라닐아민 화합물을 생성하는 단계를 포함하는, 방법:
    R2 mR3 n-N(SixH2x+1)3-m-n (III)
    (상기 식에서,
    R 및 R1은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기, 치환 또는 비치환된 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 또는 치환 또는 비치환된 5 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬 기이고;
    R2 및 R3은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기, 치환 또는 비치환된 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 치환 또는 비치환된 5 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬 기, 또는 화학식 -SixH2x+1의 실란이고;
    x는 2 내지 10의 정수이고;
    m 또는 n은 독립적으로 0, 1 또는 2이고, m+n은 2 이하임).
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (I)의 출발 화합물은 다이알킬다이실라닐아민을 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (I)의 출발 화합물의 R 및 R1은 치환 또는 비치환된 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기를 포함하고, x는 2 내지 4의 정수인, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 (I)의 출발 화합물의 R 및 R1은 치환 또는 비치환된 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기를 포함하고, x는 2 또는 3의 정수인, 방법.
  5. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (I)의 출발 화합물은 다이아이소프로필다이실라닐아민을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (II)의 아민 화합물의 R2 및 R3은 수소, 치환 또는 비치환된 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 화학식 -SixH2x+1의 실란 (여기서, x는 2 또는 3의 정수임)을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, R2는 수소를 포함하고, R3은 치환 또는 비치환된 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 치환 또는 비치환된 6 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (II)의 아민은 다이에틸아민, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 2-아미노부탄, 펜틸아민, 2-아미노펜탄, 3-아미노펜탄, 1,2-다이메틸프로필아민, t-펜틸아민, 사이클로펜틸아민, 사이클로헥실아민, 아닐린, o-톨루이딘, 2,6-다이메틸아닐린, 암모니아, 비스-다이실라닐아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (III)의 실라닐아민 화합물은 트리스(다이실라닐)아민을 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 화학식 (III)의 실라닐아민 화합물은 다이실라닐메틸아민, 다이실라닐에틸아민, 다이실라닐(n-프로필)아민, 다이실라닐(n-부틸)아민, 다이실라닐(sec-부틸)아민, 다이실라닐(n-펜틸)아민, 다이실라닐(1-메틸부틸)아민, 다이실라닐(1-에틸프로필)아민, 다이실라닐(1,2-다이메틸프로필)아민, 다이실라닐(tert-펜틸)아민, 다이실라닐(사이클로-펜틸)아민, 다이실라닐(사이클로-헥실)아민, 다이실라닐페닐아민, 다이실라닐(2-메틸페닐)아민, 다이실라닐(2,6-다이메틸페닐)아민, 비스(다이실라닐)아민 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (II) 대 화학식 (I)의 몰비는 0.1:1 내지 100:1인, 방법.
  12. 제1항의 방법에 의해 제조되는 하기 일반 화학식의 실라닐아민 화합물:
    R2 mR3 n-N(SixH2x+1)3-m-n (III)
    (상기 식에서,
    R2 및 R3은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기, 치환 또는 비치환된 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 치환 또는 비치환된 5 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬 기이고; x는 2 내지 10이고;
    m 또는 n은 독립적으로 0, 1 또는 2이고, m+n은 2 이하임).
  13. 제12항에 있어서, 다이실라닐메틸아민, 다이실라닐에틸아민, 다이실라닐(n-프로필)아민, 다이실라닐(n-부틸)아민, 다이실라닐(sec-부틸)아민, 다이실라닐(n-펜틸)아민, 다이실라닐(1-메틸부틸)아민, 다이실라닐(1-에틸프로필)아민, 다이실라닐(1,2-다이메틸프로필)아민, 다이실라닐(tert-펜틸)아민, 다이실라닐(사이클로-펜틸)아민, 다이실라닐(사이클로-헥실)아민, 다이실라닐페닐아민, 다이실라닐(2-메틸페닐)아민, 다이실라닐(2,6-다이메틸페닐)아민, 비스(다이실라닐)아민 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 실라닐아민 화합물.
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