一种连续化合成叔丁基砷的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115181131A(43)申请公布日2022.10.14(21)申请号202210960640.1(22)申请日2022.08.11(71)申请人安徽亚格盛电子新材料有限公司地址241000安徽省芜湖市经济技术开发区赤铸山路26号申请人全椒亚格泰电子新材料科技有限公司(72)发明人王乐强王伟姜永要(74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限公司32243专利代理师杨静(51)Int.Cl.C07F9/72(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种连续化合成叔丁基砷的方法(57)摘要本发明提供一种连续化合成叔丁基砷的方法，通过选用砷烷和异丁烯作为反应原料，选用聚苯胺、活性炭、硅藻土、MCM‑41介孔分子筛等负载对甲苯磺酸作为催化剂，选择固定床反应柱进行连续化反应，反应温度70‑110℃下进行加成反应得到叔丁基砷。该方法相比传统方法相比，实现了叔丁基砷的连续化生产，提高了生产效率，提高了合成产物叔丁基砷的收率及选择性，减弱了副反应的发生，降低了间歇式反应过程中反应液化后高压风险，降低反应持料量，安全性大大提高，同时相比间歇式反应，反应物料由液相转变为气相反应，反应效率更高，同时降低了催化剂对甲苯磺酸用量，减少反应后的固废产生，具有较高的经济及环境价值。CN115181131ACN115181131A权利要求书1/1页1.一种连续化合成叔丁基砷的方法，其特征在于，包括有以下步骤：步骤一，将负载后的对甲苯磺酸催化剂进行抽烘处理；步骤二，将抽烘处理的负载后的对甲苯磺酸催化剂加入固定床反应柱中，柱上下各铺上石英砂；步骤三，进行固定床反应柱置换氮气后进行抽烘除水2hr，保证反应体系内无水无氧环境；步骤四，将固定床催化剂柱缓慢升温，升温至70~110℃后同时通原料异丁烯和砷烷；原料异丁烯和砷烷经过预混管后再经预热管路进行预热，预热管路温度与固定床反应柱反应温度一致；步骤五，将收集罐降温至‑100℃左右，将通过固定床反应柱反应的气相进行液化收集，未能完全液化下来的气体通过尾气处理系统进行处理；步骤六，将叔丁基砷粗品进行精馏得到提纯的叔丁基砷产品。2.如权利要求1所述一种连续化合成叔丁基砷的方法，其特征在于，所述对甲苯磺酸催化剂的载体为聚苯胺、活性炭、硅藻土、MCM‑41介孔分子筛中的一种。3.如权利要求1或2所述一种连续化合成叔丁基砷的方法，其特征在于，所述负载对甲苯磺酸催化剂的负载率为10‑50wt%。4.如权利要求1所述一种连续化合成叔丁基砷的方法，其特征在于，所述步骤四原料异丁烯和砷烷的物质的量比为：1:1~1:1.5。5.如权利要求1所述一种连续化合成叔丁基砷的方法，其特征在于，所述步骤四中反应温度为70‑110℃。6.如权利要求1所述一种连续化合成叔丁基砷的方法，其特征在于，所述步骤四反应压力为绝压2‑5bar。7.如权利要求1所述一种连续化合成叔丁基砷的方法，其特征在于，所述步骤四中反应‑1体积空速为30~500h。8.如权利要求1所述一种连续化合成叔丁基砷的方法，其特征在于，所述步骤四原料气异丁烯和砷烷通过预热管路的停留时间为30‑120S。9.如权利要求1所述一种连续化合成叔丁基砷的方法，其特征在于，所述步骤六精馏为：将步骤五收集罐中的生成物转移至进行精馏低釜罐中，进行精馏得到提纯的叔丁基砷产品，精馏废气进入设备尾气处理系统进行无害化处理；所述叔丁基砷进行精馏的温度为65‑70℃。2CN115181131A说明书1/4页一种连续化合成叔丁基砷的方法技术领域[0001]本发明涉及金属有机合成工艺技术领域，尤其涉及一种连续化合成叔丁基砷的方法。背景技术[0002]叔丁基砷（tert‑butylarsine，TBAs）为无色液态有机金属物质，自燃物质，密度为1.08g/cm3（20℃），熔点‑1℃，沸点68℃，在与空气接触的情况下，易氧化形成砷‑氧化物。As化合物作为MOCVD（金属有机气相沉积）单一前驱体材料有着重要的应用，As前驱体通过MOCVD技术生成重要的半导体材料GaAs，可作为砷烷的替代品。相较于砷烷，TBAs不仅毒性较低，而且由于常温下具有较低的蒸气压，因此，对操作人员使用过程中造成毒害风险也较低。TBAs沉积效率较AsH3高，低温下分解效率比传统的AsH3高。伴随着材料和设备器材的不断进步，特别是半导体照明技术(LED)和高效太阳能薄膜电池的飞速发展，随着国内外集成电路行业快速发展以及安全观念的提高，TBAs及TBP作为砷烷和磷烷的替代以及基于其更高沉积效率和更低沉积温度的特性，其需求会逐渐增大。工业上对TBAs的纯度和产量要求日益提高，TBAs供应出现严重的短缺，这将严重阻碍国内半导体行业的发展和进步。[0003]目前根据文