Способ получения триметилмышьяка Советский патент 1992 года по МПК C07F9/72 

Изобретение относится к химии метал- лоорганических соединений, в частности к способам получения триметилмышьяка, который используется для получения пленок арсенида галлия методом эпитаксиальной технологии и применяется в микроэлектронике в качестве полупроводникового материала.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения триалкилмышьяков взаимодействием трехокиси мышьяка с соотствующим триалкилалюминием в углеводородном растворителе при нагревании с последующим добавлением в реакционную смесь галоге- нидов щелочных металлов при нагревании и отгонкой целевого продукта

Недостатками известного способа являются двустадийность и длительность процесса, добавление в реакционную смесь дополнительного реагента - соли щелочного металла, невысокие выходы целевого продукта (до 60%), наличие ядовитых отходов производства.

Цель изобретения - интенсификация и упрощение процесса, а также увеличение выхода целевого продукта и экологичноеги производства.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения триметилмышьяка реакцией мышьяковистого ангидрида с триметилалюминием, преимущественно взятых в соотношении 1:3, процесс ведут в среде высших эфиров с температурой кипения более 90° (ди-н-пропиловый, ди-н-бути- ловый, диамиловый, фенетол, диоксан, диглим и др.) и в условиях одновременного использования механической активации реакционной массы.

Реакция быстро проходит при 80-150°С

АзгОз + 2&% 2АзМез + 3Me(-AI- 0-)п

Образующийся триметилмышьяк удаляется из сферы реакции путем отгонки и полностью извлекается в слабом вакууме путем конденсации в охлаждаемые ловушки. Реакционный остаток - суспензию метилалюч

4 Ч 4 СЛ 4

1747454

Изобретение относится к металлоорга- нической химии, а именно к способам получения триметилмышьяка. Цель - упрощение и интенсификация процесса , а также увеличение выхода целевого продукта и экологичности производства. Процесс ведут взаимодействием трехокиси мышьяка с триметилалюминием в среде эфира с температурой кипения выше 90°С при механической активации процесса и последующей отгонкой целевого продукта при нагревании. Выход целевого продукта превышает 99% при чистоте 99,99%.

моксана - гидролизуют в колбе с мешалкой путем постепенного добавления ее к водному раствору (20-30%) серной и азотной кислот (1:1). Выделяющийся метан пропускают % ерез ловушку с бромом для улавливания . возможных примесей триметиларсина и сбрасывают в атмосферу. При пропускании через этот кислый раствор сероводорода не наблюдается образования желто-оранжевого осадка АзаОз (аналитическая реакция на мышьяк). Это свидетельствует о полноте превращения АзаОзвМезАз и безвредности отходов (экологически чистое производство). После щелочной обработки NaOH нейтральные стоки, содержащие соли - сульфаты и нитраты натрия и алюминия, могут быть сброшены в канализацию.

Пример 1. В цилиндрический стеклянный (или металлический из нержавеющей стали) сосуд емкостью 250 мл, наполненный на 0,25 объема стальными шариками диаметром 2-4 мм и снабженный металлической мешалкой с герметичным сальником, а также оборудованный капельной воронкой, обратным холодильником и загрузочным отверстием для твердых веществ и соединенный через систему вакуумных шлангов с ловушкой, охлаждаемой твердой углекислотой в ацетоне (-80°С), и дополнительной ловушкой, охлаждаемой жидким азотом (-196°С), загружают 19,8 г (0,1 моль) мышьяковистого ангидрида (АзаОз). Сосуд вакуумируют до 0,1 торр и .прогревают 5 мин до 80-100°, охлаждают и v заполняют аргоном (азотом). Заливаются 35 мл дибутилового эфира, включают мешалку и мышьяковистый ангидрид измельчают в течение 10-15 мин при перемешивании ша- рико в со скоростью 120-180 об/мин, а затем из капельной воронки в сосуд вводят сразу 0,25 всего количества раствора три- метилалюминия в дибутиловом эфире (приготовлен заранее из 21,6 г и 100 мл дибутилового эфира). Содержимое нагревают до 80°С, при этом начинается экзотермическая реакция), температура поднимается до 110-120°С. Ее поддерживают в этих пределах путем постепенного введения раствора триметилалюминия (10-15 мин), а затем реакционную смесь дополнительно прогревают при 120-130°С (кипение смеси растворителя и триметилмышьяка) в течение 10-15 мин. Температуру снижают до 80°С и постепенно путем медленного вакуумирования системы из смеси отгоняют триметилмышь- як. Отгонку прекращают при 50°С и давлении 16 торр в режиме кипения дибутилового эфира при захлебывании в обратном холодильнике. Систему заполняют инертным газом. Триметилмышьяк (2 г), вымороженный

в ловушхе с жидким азотом, после нагревания переконденсируют в ловушку с триме- тилмышьяком, находящуюся при -80°С, а затем весь триметилмышьяк переконденсируют в вакуумной системе (аппаратура Штожа). Получено 23,80 г (99,13% от

теоретического) триметилмышьяка 99,99%ной чистоты. Остаток реакционной смеси суспензию и раствор метилалюмоксанов в

0 дибутиловом эфире-разлагают путем гидролиза в кислоте. Выделяется 6,72 л метана. Дибутиловый эфир отделяют от водного кислотного раствора, состоящего из 10%-ной Н2504И 10%-ной НМОз(95мл;95% от взято5 го в реакцию), Через прозрачный водный кислый раствор пропускают ток сероводорода. Образование осадка АзаЗз не наблюдается, что свидетельствует о полном извлечении мышьяка из АзаОз.

0 Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1, но реакцию проводят в кавита- ционной мешалке при скорости вращения 5000 об/мин. Получено 23,76 г триметилмышьяка (99,0% от теоретического) 99,99%5 ной чистоты. Мышьяк в послереакционном остатке не обнаружен.

Пример 3. Процесс ведут аналогично примеру 1, но реакцию проводят в среде диамилового эфира. Получен триметил0 мышьяк с выходом 99,2%.

Пример 4. Процесс ведут аналогично примеру 1, но реакцию проводят в среде диглима (диметилового эфира диэтиленгли- коля). Получен триметилмышьяк с выходом

5 99,3% (99,99%-ной чистоты).

Пример 5. Процесс ведут аналогично примеру 1. но реакцию проводят в среде фенетола. Получен триметилмышьяк с выходом 99,5%.

0 Таким образом, предлагаемый способ получения триметилмышьяка позволяет упростить и интенсифицировать процесс за счет сокращения количества стадий и времени реакции при увеличении выхода целе5 вого продукта практически до количественного и исключении образования ядовитых отходов.

Формула изобретения Способ получения триметилмышьяка вза0 имодействием трехокиси мышьяка с триметил- алюминием в стехиометрических количествах в среде органического растворителя при нагревании с последующей отгонкой целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью

5 интенсификации и упрощения процесса, а также увеличения выхода целевого продукта и экологичности производства, в качестве органического растворителя используют высший эфире температурой кипения выше 90°С при механической активации процесса