專利名稱：四(二甲胺基)鈦的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四(二甲胺基)鈦的合成方法。
背景技術(shù)：
隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，作為其基礎(chǔ)器件的MOS晶體管尺寸不斷縮小，當(dāng)SiO2柵介質(zhì)的厚度減小到納米量級時，通過SiO2的漏電流隨厚度減小成指數(shù)增長，這樣巨大的漏電流不僅嚴(yán)重影響到器件性能，而且最終導(dǎo)致SiO2不能起到絕緣作用。使用高介電常數(shù)(即高K材料)替代SiO2是目前最有希望解決此問題的途徑。半導(dǎo)體制造業(yè)的不斷發(fā)展，使得必須尋找適合ALD和CVD使用的高k和金屬柵材料前驅(qū)物。對于32nm技術(shù)節(jié)點來講，材料的揮發(fā)性，輸運方式以及純度等問題變得至關(guān)重要。隨著信息存儲和獲取量的大幅提升，對于更高K值材料的需求也不斷升溫，這些材料遍布從氧化鋁到稀有金屬中任何可用的元素。選擇恰當(dāng)?shù)母逰材料，可滿足介電常數(shù)、熱力學(xué)穩(wěn)定性、柵極電極兼容和界面層穩(wěn)定性等生產(chǎn)上的要求。
研制四(二甲胺基)鈦化合物正是針對以上高K前驅(qū)體的用途而進行的。四(二甲胺基)鈦常溫下是液體，是對空氣和水汽非常敏感的化合物，能溶于醇類、苯、四氯化碳等有機溶劑中，不僅具有較好的穩(wěn)定性、較高的蒸汽壓，而且表現(xiàn)出了相當(dāng)高的反應(yīng)性，是現(xiàn)今ALD研究領(lǐng)域的熱點。目前報道的四(二甲胺基)鈦的合成方法主要有兩種。一種是用四氟化鈦和Me3Si^e2在乙醚中反應(yīng)制得，但其中乙醚作溶劑揮發(fā)性強且易燃，反應(yīng)的兩個原料中四氟化鈦不易獲得,價格昂貴,而Me3SiWe2需預(yù)先制備，制備過程復(fù)雜，成本高，所以這種合成方法很不理想。另一種方法是先將丁基鋰和二甲胺反應(yīng)生成二甲胺的鋰鹽，然后再和四氯化鈦反應(yīng)制得最后的目標(biāo)產(chǎn)物，這種方法相較之下比第一種方法更可取，更加合理。但目前報道的這類方法中，多以用乙醚作為丁基鋰和二甲胺反應(yīng)的溶劑，反應(yīng)完成后需加入四氫呋喃為輔助溶劑溶解生成的二甲胺鋰鹽，同時再用甲苯作為下一步二甲胺鋰鹽和四氯化鈦反應(yīng)的溶劑，操作過程非常復(fù)雜，大量多種溶劑的使用不僅造成浪費和污染，而且后處理蒸餾除去溶劑時增加了不必要的工作量。報道的方法多為需要進行過濾，而生成的氯化鋰鹽顆粒非常細(xì)小，在體系中還很粘稠，過濾非常困難，耗時很長，這就給后處理操作帶來很大的麻煩。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種四(二甲胺基)鈦的合成方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種四(二甲胺基)鈦的合成方法，包括如下步驟:1)在惰性氣氛保護下，在反應(yīng)器中加入二甲胺和烴類溶劑，然后向體系中加入有機鋰化合物，制得二甲胺的鋰鹽；2)向體系中加入四氯化鈦；3)反應(yīng)結(jié)束后進行蒸餾，得到所述四(二甲胺基)鈦。
所述有機鋰化合物可以選用甲基鋰、丁基鋰、苯基鋰等，優(yōu)選正丁基鋰；二甲胺與有機鋰化合物的用量摩爾比為1-2:1 ;有機鋰化合物與四氯化鈦的用量摩爾比為4-4.5:1;步驟I)是在-78°c下反應(yīng)8-12小時；步驟2)是在_78°C下反應(yīng)8-12小時；所述蒸懼步驟優(yōu)選收集75_80°C /5mmHg的懼分；所述烴類溶劑可選自C5-Cltl的烷烴，優(yōu)選正己烷和正庚烷；所述惰性氣氛可選擇常用的惰性氣體，例如但不限于氮氣、氦氣等。上述原料均采用常規(guī)市售產(chǎn)品。
本發(fā)明合成方法不需要分步使用多種不同的溶劑，只以簡單的單一烴類作為唯一的反應(yīng)溶劑，降低了成本和反應(yīng)的毒性，具有更好的操作可行性，更有助于規(guī)模化的生產(chǎn)。而且反應(yīng)不需要經(jīng)過過濾從體系中除去生成的氯化鋰鹽的過程，而是直接蒸餾得到目標(biāo)化合物，從而簡化操作。反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物相對較少，產(chǎn)率較高。
具體實施例方式實施例1(I)惰性氣氛下，在2L的反應(yīng)瓶中加入90g 二甲胺、200mL正己烷，保持體系溫度在一 78° C左右，邊攪拌邊加入2.5mol/L的正丁基鋰溶液800mL，加畢攪拌反應(yīng)10小時。(2)將95g四氯化鈦滴加至上述反應(yīng)體系中，保持反應(yīng)體系溫度不高于60° C，惰性氣體保護下攪拌反應(yīng)24小時。(3)反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)裝置直接改為蒸餾裝置，常壓下除去反應(yīng)的溶劑，再減壓蒸餾，收集75-80° C/5mmHg的餾分，即為目標(biāo)化合物四(二甲胺基)鈦，收得產(chǎn)品69g，產(chǎn)率為62%，產(chǎn)品通過了核磁氫譜的鑒定。實施例2(I)惰性氣氛下，在2L的反應(yīng)瓶中加入126g 二甲胺、200mL正庚烷，保持體系溫度在一 78° C左右，邊攪拌邊加入2.5mol/L的正丁基鋰溶液900mL，加畢攪拌反應(yīng)10小時。(2)將95g四氯化鈦滴加至上述反應(yīng)體系中，保持反應(yīng)體系溫度不高于60° C，惰性氣體保護下攪拌反應(yīng)24小時。(3)反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)裝置直接改為蒸餾裝置，常壓下除去反應(yīng)的溶劑，再減壓蒸餾，收集75-80° C/5mmHg的餾分，即為目標(biāo)化合物四(二甲胺基)鈦，收得產(chǎn)品82g，產(chǎn)率為73%，產(chǎn)品通過了核磁氫譜的鑒定。
權(quán)利要求
1.一種四(二甲胺基)鈦的合成方法，其特征在于，包括如下步驟:1)在惰性氣氛保護下，在反應(yīng)器中加入二甲胺和烴類溶劑，然后向體系中加入有機鋰化合物，制得二甲胺的鋰鹽；2)向體系中加入四氯化鈦；3)反應(yīng)結(jié)束后進行蒸餾，得到所述四(二甲胺基)鈦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機鋰化合物為正丁基鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述二甲胺與有機鋰化合物的用量摩爾比為1-2:1 ;所述有機鋰化合物與四氯化鈦的用量摩爾比為4-4.5:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟I)是在_78°C下反應(yīng)8-12小時；步驟2)是在_78°C下反應(yīng)8-12小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述蒸餾步驟是收集75-80°C/5mmHg的餾分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述烴類溶劑可選自C5-Cltl烷烴的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述烴類溶劑為正己烷或正庚烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的方法，其特征在于，所述惰性氣氛為氮氣氣氛。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四(二甲胺基)鈦的合成方法，包括如下步驟在惰性氣氛保護下，在反應(yīng)器中加入二甲胺和烴類溶劑，然后向體系中加入有機鋰化合物，制得二甲胺的鋰鹽；向體系中加入四氯化鈦；反應(yīng)結(jié)束后進行蒸餾，得到所述四(二甲胺基)鈦。本發(fā)明合成方法不需要分步使用多種不同的溶劑，只以簡單的單一烴類作為唯一的反應(yīng)溶劑，降低了成本和反應(yīng)的毒性，具有更好的操作可行性，更有助于規(guī)?；纳a(chǎn)。而且反應(yīng)不需要經(jīng)過過濾從體系中除去生成的氯化鋰鹽的過程，而是直接蒸餾得到目標(biāo)化合物，從而簡化操作。反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物相對較少，產(chǎn)率較高。
文檔編號C07F7/28GK103193818SQ20131013228
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者李大亮, 高川, 田力, 陳微微, 王昕 , 汪亞兵, 徐湘云, 黃巍 申請人:上海宏銳新材料科技有限公司