[發明專利]一種鈮醇鹽的合成方法

有效

• 申請號: 201710108725.6
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN107021870B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州復納電子科技有限公司
• 主分類號: C07C29/70
• 分類號: C07C29/70;C07C31/28
• 代理公司: 蘇州潤桐嘉業知識產權代理有限公司 32261
• 代理人: 胡思棉

本發明公開了一種鈮醇鹽的新型合成方法，包括1)準備原料：無水醇、烷烴混合、金屬鈉和五氯化鈮·四氫呋喃懸濁液；2)將無水醇、烷烴C_nH_2n+2混合和金屬鈉在一定條件下進行反應；3)加入五氯化鈮·四氫呋喃懸濁液進行反應，3)減壓精餾和減壓蒸餾得到產品鈮醇鹽。本發明的合成方法解決了目前氨法制備鈮醇鹽合成過程中存在流程長、環境差、成本高、回收率低等缺點，具有反應及蒸餾條件平穩，易于控制，合成過程中無有毒有害氣體生成、原料價格便宜、反應收率及生產效率高等優勢。且該合成反應的總產率最高達到89％，原料烷烴無毒、可以重復使用、不會產生任何廢棄物，不僅適合實驗室合成，也適合于一定規模化合成。

技術領域

本發明涉及材料生產領域，尤其涉及一種電子工業用鈮化合物生產原料鈮醇鹽的新型合成方法。

背景技術

五氧化二鈮薄膜具有優異的光學性能，其光學波導損耗小，在波導性器件中獲得了較大的應用。利用其較強的紫外吸收能力，可用作紫外敏感材料的保護膜，與二氧化硅等可制備具有不同折射率的薄膜。五氧化二鈮薄膜也是一種性能優良的電致變色材料，有研究認為，五氧化二鈮薄膜的電致變色性能可與獲得廣泛研究并獲得一定應用的氧化鎢的性能相媲美；也有研究者認為氧化鈮可與氧化鎳組成最優性能匹配的互補型電致變色玻璃。五氧化二鈮薄膜本身也是一種High-K材料，其K值大于30，比HfO2的K值要大，氧化鈮薄膜作為一種薄膜新材料具有很好的應用前景。

制備Nb2O5薄膜使用的前驅體很多，醇類如Nb(OEt)5，Nb(OMe)5，胺類如Nb(NMe2)5，Nb(NEt2)5，Nb(NMeEt)5，tBuN＝Nb(NEt2)3，鹵化物NbX5等。和金屬鹵化物相比，金屬醇鹽沉積的薄膜不存在有害鹵化物雜質，且沉積產物具有更小的腐蝕性。此外，金屬醇鹽可以在相對較低的溫度下進行沉積。因此，鈮醇鹽被廣泛地作為CVD及ALD制備氧化物薄膜的前驅體，結構如圖1所示。

有關鈮醇鹽合成方法的報道還僅局限于實驗室合成，而且操作流程不宜穩定控制，反應收率低、純度低。其主要合成方法為：(1)五氯化鈮與醇反應，同時加入大量的苯為溶劑；(2)向溶液中通入干燥的氨氣；(3)過濾除去生成的氯化銨固體，蒸餾得到鈮醇鹽。該方法存在一些缺點：(1)合成時會產生氯化氫有毒氣體，需引入大量的有毒氨氣，對設備材質要求高；(2)合成過程中產生大量的顆粒細小的NH4Cl沉淀，吸附大量的鈮醇鹽，從而使鈮醇鹽的產率較低；(3)合成的鈮醇鹽濃度低，需要蒸發大量的有毒溶劑苯，增加了生產成本及污染環境及危害人身健康。

發明內容

本發明的目的是要提供一種鈮醇鹽的新型合成方法，以解決目前氨法制備鈮醇鹽合成過程中存在流程長、環境差、成本高、回收率低等缺點，且其具有反應及蒸餾條件平穩，易于控制，合成過程中無有毒有害氣體生成、原料價格便宜、反應收率及生產效率高等優勢。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種鈮醇鹽的新型合成方法，包括以下步驟：

1)準備原料：無水醇、烷烴、金屬鈉和五氯化鈮·四氫呋喃懸濁液；

2)在惰性氣氛保護的反應器中加入無水醇及烷烴CnH2n+2混合物，并攪拌，然后再在攪拌的條件下加入金屬鈉進行反應，反應時間為2～3小時，反應體系的溫度保持在0～-30℃，加入完畢后，再回流2～3小時；

3)滴加五氯化鈮·四氫呋喃懸濁液，保持在0～-30℃反應4-20小時，再保持回流反應4～12小時；

4)過濾除去濾渣，對濾液進行升溫減壓精餾，得到蒸出的低沸點烷烴溶劑和產品液體，所得產品液體再升溫減壓蒸餾得到產品鈮醇鹽。

作為優選，所述無水醇中的醇為乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇和異丁醇中的一種。

作為優選，所述烷烴CnH2n+2中的n不小于6。