(57)【要約】  本発明は、一般式Ｒ３Ｇａで示されるトリアルキルガリウム化合物の調製方法に関する。本方法は、補助ベースとしての少なくとも２種のアルカリ金属ハロゲン化物（たとえば、ＮａＣｌおよびＫＣｌ）の存在下での、三塩化ガリウム（ＧａＣｈ）、任意選択で部分アルキル化生成物との混合物と、ＲａＡｌＣｌｂ型（式中、Ｒ＝Ｃ１〜Ｃ５−アルキル、ａ＝１、２、または３、ｂ＝０、１、または２、かつａ＋ｂ＝３）のアルキルアルミニウム化合物と、の反応に基づく。好ましい選択肢としては、アルキルアルミニウムセスキクロリド（Ｒ３Ａｌ２Ｃｌ３）またはトリアルキルアルミニウム（Ｒ３Ａｌ）を使用することが挙げられる。反応混合物は、１２０℃〜２５０℃の範囲内の温度に加熱され、形成されたトリアルキルガリウム化合物は、最も揮発性の部分アルキル化生成物の沸点よりも３０℃超低い温度で操作される分離器を介して分離される。この際、完全アルキル化が達成され、部分アルキル化生成物が反応混合物に再循環される。さらなる工程では、反応混合物を最高３５０℃に加熱して、残存する完全アルキル化生成物および部分アルキル化生成物を分離することが可能である。本方法は、高収率のトリアルキルガリウム化合物を提供し、かつ高いガリウム利用率を呈し、生成物は、たとえば、ＭＯＣＶＤプロセスのための前駆体として使用される。
2014534256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式
Ｒ３Ｇａ
（式中、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ５−アルキル基である）
で示されるトリアルキルガリウム化合物を調製する方法であって、以下の工程、すなわち、
ａ）補助ベースとしての少なくとも２種のアルカリ金属ハロゲン化物の存在下で三塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）とＲａＡｌＣｌｂ型（式中、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ５−アルキル基であり、ａ＝１、２、または３であり、ｂ＝０、１、または２であり、かつ和ａ＋ｂ＝３である）のアルキルアルミニウム化合物とを反応させる工程と、
ｂ）反応混合物を１２０〜２５０℃の範囲内の温度に加熱すると同時に、形成されたトリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）を分離器を介して反応混合物から分離する工程であって、前記分離器は、前記反応混合物中の形成されたＲｃＧａＣｌｄ型（式中、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ５−アルキル基であり、ｃ、ｄ＝１または２であり、かつｃ＋ｄ＝３である）の最も揮発性の部分アルキル化生成物の沸点よりも３０℃超低い、好ましくは６０℃超低い温度で操作される、工程と、
を含む方法。
【請求項２】
以下の工程、すなわち、
ｃ）前記反応混合物を１６５℃〜３５０℃の範囲内の温度に加熱して、前記反応混合物から残存するトリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）および部分アルキル化生成物（ＲｃＧａＣｌｄ）を分離する工程、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
以下の工程、すなわち、
ｄ）工程ｃ）で得られたＲｃＧａＣｌｄ型の部分アルキル化生成物を工程ａ）の反応混合物中で再使用する工程、
をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
工程ａ）で前記三塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）が前記ＲｃＧａＣｌｄ型の再使用された部分アルキル化生成物により完全にまたは部分的に置き換えられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ＲａＡｌＣｌｂ型のアルキルアルミニウム化合物が、トリアルキルアルミニウム化合物（Ｒ３Ａｌ）、ジアルキルアルミニウム化合物（Ｒ２ＡｌＣｌ）、モノアルキルアルミニウム化合物（ＲＡｌＣｌ２）、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ＲａＡｌＣｌｂ型のアルキルアルミニウム化合物が、アルキルアルミニウムセスキクロリド（Ｒ３Ａｌ２Ｃｌ３、すなわち、Ｒ２ＡｌＣｌとＲＡｌＣｌ２との混合物）からなる群から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
後続工程で前記トリアルキルガリウム化合物の精密精製をさらに含み、前記精密精製が好ましくは精留および／または蒸留である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
Ｒが、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、またはｔｅｒｔ−ブチル基、好ましくはメチル基またはエチル基である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
工程ｂ）の前記分離器が、大気圧（＝１±０．２ｂａｒ）でまたは１０−３までの減圧で操作される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
工程ｃ）の前記反応混合物からの前記残存するトリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）および部分アルキル化生成物が、１０−３〜１０−６ｂａｒ（１〜１０−３ｍｂａｒ）の範囲内の減圧下で行われる、請求項２〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
メチルアルミニウムセスキクロリド［（ＣＨ３）３Ａｌ２Ｃｌ３］、エチルアルミニウムセスキクロリド［（Ｃ２Ｈ５）３Ａｌ２Ｃｌ３］、トリメチルアルミニウム［（ＣＨ３）３Ａｌ］、トリエチルアルミニウム［（Ｃ２Ｈ５）３Ａｌ］、またはトリ−ｔｅｒｔ−ブチルアルミニウム［（（ＣＨ３）３Ｃ）３Ａｌ］が、アルキルアルミニウム化合物として使用される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
加熱可能分離エレメントまたは加熱可能充填塔が分離器として使用される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記分離器が、前記反応混合物中の形成された前記トリアルキルガリウム化合物Ｒ３Ｇａの沸点よりも５〜４０℃高い、好ましくは１０〜２５℃高い温度で操作される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記トリアルキルガリウム化合物がトリメチルガリウムであり、かつ前記分離器が６０〜９０℃の範囲内の温度で、好ましくは７０〜８０℃の範囲内の温度で操作される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記トリアルキルガリウム化合物がトリエチルガリウムであり、かつ前記分離器が１ｍｂａｒ（１０−３ｂａｒ）までの範囲内の減圧下、１００〜１６０℃の範囲内の温度で、好ましくは１００〜１５０℃の範囲内の温度で操作される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも２種のアルカリ金属塩化物、好ましくは塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化カリウム（ＫＣｌ）との混合物が、工程ａ）で補助ベースとして使用される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記補助ベース中のＮａＣｌ対ＫＣｌのモル比が、６：３〜８：３の範囲内、好ましくは７：３である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
工程ｂ）でアルミニウム含有反応生成物と組み合わされた前記補助ベースにより、前記反応温度で液体である塩溶融物が形成される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
工程ａ）で使用される補助ベースの当量と使用されるアルキルアルミニウム化合物の当量数との比が、０．５：１〜３：１の範囲内、好ましくは０．７５：１〜２．５：１の範囲内である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
三塩化ガリウム１当量あたり１〜５当量、好ましくは１〜３当量のアルキルアルミニウム化合物が工程ａ）で使用される、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも工程ａ）およびｂ）が好適な反応器内で連続的に行われる、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
工程ｂ）で前記ＲｃＧａＣｌｄ型（式中、ＲはＣ１〜Ｃ５−アルキル基であり、ｃ、ｄ＝１または２であり、かつｃ＋ｄ＝３である）の部分アルキル化生成物が前記分離器により前記反応混合物中に再循環される、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記トリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）が６０〜９０％の範囲内の直接収率で得られる、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）のための有機金属前駆体としての、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法により調製されたトリアルキルガリウム化合物の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガリウムのトリアルキル化合物の安価で環境にやさしい調製方法に関する。本化合物は、一般式
Ｒ３Ｇａ
（式中、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ５−アルキル基、好ましくはメチルまたはエチルである）
を有する。
【０００２】
本プロセスは、原理的には、補助ベースとしての少なくとも２種のアルカリ金属ハロゲン化物の存在下でのワンポットプロセスによる三塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）とＲａＡｌＣｌｂ型（式中、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ５−アルキル基であり、ａ＝１、２、または３であり、ｂ＝０、１、または２であり、かつ和ａ＋ｂ＝３である）のアルキルアルミニウム化合物との反応に基づく。三塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）は、任意選択で、ＲｃＧａＣｌｄ型（式中、ｃ、ｄ＝１または２であり、かつｃ＋ｄ＝３である）の部分アルキル化生成物との混合物で存在可能である。
【０００３】
また、ＲａＡｌＣｌｂ型のアルキルアルミニウム化合物は、化合物Ｒ２ＡｌＣｌとＲＡｌＣｌ２との混合物であるとみなしうる式（Ｒ３Ａｌ２Ｃｌ３）で示されるアルキルアルミニウムセスキクロリドを包含する。特定的には、Ｍｅ２ＡｌＣｌとＭｅＡｌＣｌ２との１：１混合物またはＥｔ２ＡｌＣｌとＥｔＡｌＣｌ２との１：１混合物が存在する、式Ｍｅ３Ａｌ２Ｃｌ３およびＥｔ３Ａｌ２Ｃｌ３で示されるメチルアルミニウムセスキクロリドおよびエチルアルミニウムセスキクロリドが含まれる。
【０００４】
反応混合物を規定の温度に加熱して、分離器を介して反応混合物からトリアルキルガリウム化合物を分離し、同時に、部分アルキル化生成物ＲｃＧａＣｌｄを反応混合物に再循環することが可能である。さらなる段階では、反応混合物を最高３５０℃に加熱して、残存するアルキル化生成物（Ｒ３Ｇａ）および部分アルキル化生成物（ＲｃＧａＣｌｄ）を分離することが可能である。高いガリウム利用率が本発明に係る方法により確保されるように、これらの化合物を再循環してさらなるバッチで出発材料として使用することが可能である。
【０００５】
本発明は、たとえばトリメチルガリウムの調製において、より高速のプロセスを可能にする。また、安価な出発材料（たとえばメチルアルミニウムセスキクロリド）の使用を目標とすることにより、本方法を工業スケールで安価に行うことが可能になる。さらに、収率が有意に改良される。
【０００６】
本発明に従って調製されるＲ３Ｇａ型のトリアルキル化合物、とくにトリメチルガリウムおよびトリエチルガリウムは、たとえば半導体工業およびマイクロエレクトロニクス工業で広く普及しているプロセスである有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）のための前駆体として好適である。
【背景技術】
【０００７】
Ｒ３Ｇａ型のトリアルキル化合物の種々の調製方法は、先行技術で公知である。ガリウムとジメチル水銀またはジエチル水銀との反応は、公知である。しかしながら、高級アルキル水銀の熱不安定性、ジアルキル水銀の高毒性、および並外れて遅い反応に起因して、このプロセスは、工業用途に適さない。
【０００８】
さらに、三塩化ガリウムとジアルキル亜鉛との反応により、調製を行うことが可能である。しかしながら、アルキル亜鉛誘導体の光感受性が高いので、この方法の有用性は、大幅に制限される。
【０００９】
ハロゲン化ガリウムとグリニャール試薬との反応によりアルキルガリウム化合物を調製可能な方法は、同様に公知である。しかしながら、溶媒として使用されるエーテルは、一般にトリアルキルガリウム化合物との安定な付加物を形成し、これを分離するのは困難である。
【００１０】
さらに、三塩化ガリウムとアルキル化試薬としてのトリアルキルアルミニウム化合物とからアルキルガリウム化合物を調製可能な方法は、公知である。この方法では、１個のアルミニウムあたり１個のアルキル基のみがガリウムに移動されるので、トリアルキルアルミニウム化合物を少なくとも３倍過剰で使用しなければならない。式（１）：
ＧａＣｌ３＋３Ｒ３Ａｌ→Ｒ３Ｇａ＋３Ｒ２ＡｌＣｌ  （１）
を参照されたい。
【００１１】
それに加えて、公知の方法は、出発材料または生成される生成物を複雑な方法で精製または単離しなければならないので、通常、複数の段階で進行する。さらに、多くの場合、低収率のアルキルガリウム化合物が公知の方法により生成されるにすぎない。
【００１２】
先行技術から公知の方法は、成分の反応および定量的な転化率を確保するために、通常、有機溶媒の存在下で行われる。しかしながら、これによりアルキルガリウム化合物中に有機不純物を生じる可能性がある。これは、アルキルガリウム化合物の純度、ひいては有機金属化学気相堆積プロセス（ＭＯＣＶＤ）のための前駆体としてのその好適性に有意な悪影響を及ぼす。したがって、トリアルキルガリウム中のいかなる不純物も、ＭＯＣＶＤプロセスを用いて生成される半導体層（たとえばＧａＡｓ）の光学的および電気的な性質に有意な悪影響を及ぼすであろう。
【００１３】
工業的には、現在、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）は、通常、三塩化ガリウムとメチル化試薬としての過剰のトリメチルアルミニウムとから調製される。トリメチルアルミニウムの使用は、これまでは大過剰で使用しなければならなかったという欠点を有する（式（１）参照）。
【００１４】
かくして、（特許文献１）には、トリメチルアルミニウムを用いたトリメチルガリウムの調製方法が記載されている。
【００１５】
（特許文献２）にもまた、メシチレンやジクロロベンゼンなどの有機溶媒中における三塩化ガリウムとトリメチルアルミニウムとの反応によるＴＭＧの調製が開示されている。
【００１６】
（特許文献３）には、とくに、溶媒としてのトルエン中における化学量論量のトリエチルアミンの存在下での三塩化ガリウムとトリメチルアルミニウムとからのトリメチルガリウムの調製が記載されている。
【００１７】
Ｊ．Ｊ．Ｅｉｓｃｈらは、塩化カリウムを添加した溶媒としてのヘキサン中またはペンタン中におけるトリエチルガリウムおよびトリイソブチルガリウムの調製方法を記載している。添加された塩化カリウム（ＫＣｌ）は、生成されたジアルキルアルミニウム化合物との安定な錯体を形成することにより、この化合物による塩化ガリウムの望ましくない錯体化を防止する。塩溶融物は存在しない。得られる生成物は、一般に溶媒残留物を含有しており、さらなる工程でアルカリ金属フッ化物を用いて再蒸留により精製される（非特許文献１）。
【００１８】
Ｇａｉｎｅｓらもまた、トリメチルアルミニウムからのトリメチルガリウムの調製、さらにはフッ化ナトリウムを用いた後続の蒸留、それに続く再蒸留について言及している。ＴＭＧの収率は、約６３％にすぎない（非特許文献２）。
【００１９】
（特許文献４）には、三塩化ガリウムとトリアルキルアルミニウム化合物またはトリアルキルアルミニウムエーテラートとの反応が記載されている。得られたトリアルキルガリウムは、蒸留により分離され、続いて精留により精製される。
【００２０】
（特許文献５）には、トルエン中におけるトリメチルアルミニウムと三塩化ガリウムとからのＴＭＧの連続調製方法が記載されている。
【００２１】
Ｓｔａｒｏｗｉｅｙｓｋｉらは、過剰の塩化ナトリウムの存在下での三塩化ガリウムとジメチルアルミニウムクロリドとからのＴＭＧの調製を記載している（非特許文献３）。この場合もまた、塩溶融物は存在しない。
【００２２】
（特許文献６）には、補助ベースとしてのアルカリ土類金属塩化物またはアルカリ金属塩化物の存在下でのアルキル化剤としてのアルキルアルミニウムハロゲン化物を用いたガリウムハロゲン化合物からのアルキルガリウム化合物の調製方法が記載されている。反応温度では、アルカリ土類金属塩化物およびアルカリ金属塩化物は、溶媒として使用される塩溶融物を形成する。（特許文献６）には、アルキルガリウム化合物の調製のためのアルキルアルミニウムセスキクロリド（Ｒ３Ａｌ２Ｃｌ３）の使用について言及されている。反応は、部分アルキル化生成物の再循環（分離器）なしで行われ、完全アルキル化生成物のトリメチルガリウムおよびトリエチルガリウムの全収率は、１０〜４８％である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００７５９５９Ａ１号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１４８９０８５Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許第７，１６６，７３４号明細書
【特許文献４】独国特許第１１５８９７７号明細書
【特許文献５】国際公開第００／３７４７５Ａ１号パンフレット
【特許文献６】独国特許第４００５７２６号明細書
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】Ｅｉｓｃｈ，Ｊ．Ｊ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９６２，８４，３６０５−３６１０
【非特許文献２】Ｇａｉｎｅｓ，Ｄ．Ｆ．，Ｂｏｒｌｉｎ，Ｊ．，Ｆｏｄｙ，Ｅ．Ｐ．，Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ，１９７４，１５，２０３−２０７
【非特許文献３】Ｓｔａｒｏｗｉｅｙｓｋｉ  Ｋ．Ｂ．ｅｔ  ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０００，１４，１０，６１６−６２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
したがって、本発明の目的は、トリアルキルガリウム化合物の安価な調製を可能にする改良された方法を提供することである。とくに、本方法は、トリメチルガリウムおよびトリエチルガリウムの調製に好適でなければならない。本方法は、工業的に容易に入手可能な出発材料の使用に基づくとともに、高価なガリウム出発材料およびアルキルアルミニウム化合物の使用に関連して高収率かつ高効率を確保しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の目的は、本特許請求の範囲に記載の方法により達成される。とくに、本目的は、なかでも使用される出発物質（アルキルアルミニウム化合物、補助ベース）と分離器を用いて反応を行う特定の方法とにより特徴付けられる改良された方法により達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る方法の概略図が与えられている。一例として、Ｍｅ３Ｇａの調製が例示されている。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本明細書で頻繁に用いられる用語を以下で簡潔に定義する。
【００２９】
直接収率（「粗収率」）とは、本発明に係る方法の工程ｂ）後の収率のことである。
【００３０】
「全収率」という用語は、本方法で得られるトリアルキルガリウムの全収率を意味する。
【００３１】
「アルキル基利用率」という用語は、ガリウムに実際に移動したアルキル基の数と反応に導入されたアルキル基の数との比である。
【００３２】
「ガリウム基準の全転化率」とは、使用されたガリウム含有出発材料の量を基準にした完全アルキル化（Ｒ３Ｇａ）ガリウム化合物と部分アルキル化（ＲｃＧａＣｌｄ）ガリウム化合物との合計量のことである。
【００３３】
本発明は、一般式
Ｒ３Ｇａ
（式中、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ５−アルキル基である）
で示されるトリアルキルガリウム化合物の調製方法に関する。本方法は、以下の工程、すなわち、
ａ）補助ベースとしての少なくとも２種のアルカリ金属ハロゲン化物の存在下で三塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）とＲａＡｌＣｌｂ型（式中、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ５−アルキル基であり、ａ＝１、２、または３であり、ｂ＝０、１、または２であり、かつ和ａ＋ｂ＝３である）のアルキルアルミニウム化合物とを反応させる工程と、
ｂ）反応混合物を１２０〜２５０℃の範囲内の温度に加熱すると同時に分離器を介して反応混合物からトリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）を分離する工程であって、分離器は、反応混合物中の形成されたＲｃＧａＣｌｄ型（式中、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ５−アルキル基であり、ｃ、ｄ＝１または２であり、かつｃ＋ｄ＝３である）の最も揮発性の部分アルキル化生成物の沸点よりも３０℃超低い、好ましくは６０℃超低い温度で操作される、工程と、
を含む。
【００３４】
本方法は、工程ｃ）、すなわち、
ｃ）反応混合物を１６５℃〜３５０℃の範囲内の温度に加熱して、反応混合物から残存するトリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）および部分アルキル化生成物（ＲｃＧａＣｌｄ）を分離する工程、
をさらに含みうる。
【００３５】
この工程ｃ）では、分離器は、通常、操作されない。しかしながら、１〜１０−３ｍｂａｒ（１０−３〜１０−６ｂａｒ）の範囲内の微真空〜高真空を適用して、反応混合物中に依然として存在する残存部分アルキル化化合物（ＲｃＧａＣｌｄ）を分離することが可能である。真空では、より低い温度の使用が可能になるので、経済的かつ安価に本方法を行うことが可能である。残存するトリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）および部分アルキル化生成物（ＲｃＧａＣｌｄ）のこの単離は、反応器の個別の出口を介して行うことが可能である。
【００３６】
本発明に係る方法は、工程ｄ）、すなわち、
ｄ）さらなるトリアルキルガリウム化合物を生成するために、工程ｃ）で得られたＲｃＧａＣｌｄ型の部分アルキル化生成物を工程ａ）の反応混合物で再使用する工程、
をさらに含みうる。
【００３７】
特定の実施形態では、部分アルキル化生成物（ＲｃＧａＣｌｄ）のみを工程ａ）で使用することが可能であり、三塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）の添加を省略することが可能である。
【００３８】
本方法は、一般的には、三塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）とアルキル化試薬との反応に基づく。反応は、有利にはバッチ方式で操作される反応器内で行われる。
【００３９】
しかしながら、出発材料（三塩化ガリウムおよびアルキルアルミニウム化合物）が断続的に導入されて生成物が連続的に分離される連続プロセスもまた、可能である。この場合、特定のフロー反応器および／またはマイクロ反応器を使用することが可能である。これに必要とされる反応器タイプおよびプロセス技術変更は、当業者に公知である。
【００４０】
反応は、不活性ガス雰囲気（アルゴンまたは窒素）中で行われる。工程ｂ）の反応は、好ましくは大気圧（＝１±０．２ｂａｒ）下で行われる。しかしながら、アルキルガリウム化合物の沸点に依存して、中程度の真空（１０−３ｂａｒまで）を適用することも可能である。
【００４１】
本発明は、一般式Ｒ３Ｇａで示されるトリアルキルガリウム化合物の調製方法を提供する。基Ｒは、一般的には、１〜５個の炭素原子を有するアルキル基（すなわちＣ１〜Ｃ５−アルキル基）である。例は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、またはｔｅｒｔ−ブチル基である。Ｒは、好ましくはメチル基またはエチル基である。
【００４２】
アルキル化試薬として、原理的には、ＲａＡｌＣｌｂ型（式中、Ｒは、Ｃ１〜Ｃ５−アルキル基であり、ａ＝１、２、または３であり、ｂ＝０、１、または２であり、かつ和ａ＋ｂ＝３である）のすべてのアルキルアルミニウム化合物を使用することが可能である。この式は、トリアルキルアルミニウム化合物（Ｒ３Ａｌ）の群、ジアルキルアルミニウム化合物（Ｒ２ＡｌＣｌ）の群、モノアルキルアルミニウム化合物（ＲＡｌＣｌ２）の群、またはそれらの混合物および組合せを包含する。例は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、ジメチルアルミニウムクロリド、またはトリエチルアルミニウムである。
【００４３】
ＲａＡｌＣｌｂ型のアルキルアルミニウム化合物は、好ましくは、部分アルキル化化合物のＲ２ＡｌＣｌとＲＡｌＣｌ２との混合物を表す安価なアルキルアルミニウムセスキクロリド（Ｒ３Ａｌ２Ｃｌ３）よりなる群から選択される。例は、メチルアルミニウムセスキクロリド（Ｍｅ３Ａｌ２Ｃｌ３）およびエチルアルミニウムセスキクロリド（Ｅｔ３Ａｌ２Ｃｌ３）である。これらの出発材料は、トリメチルアルミニウムまたはトリエチルアルミニウムの調製で中間体として形成され、複雑な精製を必要としないという利点を有する。そのような生成物は、種々の製造業者から市販されている。
【００４４】
これらのアルキル化試薬の使用は、資源を節約するより安価な製造プロセスを可能にする。驚くべきことに、たとえば、本発明に係る方法でメチル化試薬としてメチルアルミニウムセスキクロリドを使用した場合、高いアルキル基利用率および非常に良好なガリウム基準の全転化率と共にＴＭＧの高い直接収率を達成可能であることが判明した。
【００４５】
反応工程ａ）
本発明に係る方法では、アルキルアルミニウム化合物は、三塩化ガリウムに対して化学量論的等価量または過剰量で使用可能である。本特許出願で用いられる「当量」という用語は、化学量論比に対して出発材料のモル量基準のモル比を意味する。トリアルキルガリウム化合物の調製では、好ましい選択肢として、三塩化ガリウム１当量あたり１〜５当量、とくに好ましくは１〜３当量のアルキルアルミニウム化合物を使用することが挙げられる。とくに好ましい実施形態では、三塩化ガリウム１当量あたり１当量のアルキルアルミニウムセスキクロリドが使用される。
【００４６】
反応は、少なくとも１種の補助ベースの存在下で行われる。補助ベースは、少なくとも２種のアルカリ金属ハロゲン化物、好ましくは、少なくとも２種のアルカリ金属塩化物を含む。また、好ましい選択肢として、アルカリ金属塩化物の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化カリウム（ＫＣｌ）との混合物が挙げられる。アルミニウム含有反応生成物とくにＡｌＣｌ３と一緒になって、これら塩は、反応温度で液体である塩溶融物を形成する。したがって、本発明に係る方法では、追加の有機溶媒を使用しないですますことが可能である。
【００４７】
使用されるアルカリ金属塩化物は、無水でなければならない。本発明の目的では、無水とは、＜１０ｐｐｍ、より好ましくは＜８ｐｐｍ、とくに好ましくは＜５ｐｐｍの水含有率のことである。＞１０ｐｐｍの水含有率では、二次反応を引き起こしてトリアルキルガリウム化合物の収率を低下させたりその品質を損ねたりする可能性がある。
【００４８】
補助ベースは、とくに好ましくは、塩化ナトリウム対塩化カリウムのモル比が６：４〜８：２の範囲内、好ましくは６：３〜８：３の範囲内である塩化カリウムと塩化ナトリウムとの混合物を含む。とくに好ましい実施形態では、ＮａＣｌ対ＫＣｌのモル比は、７：３である。これ以降では、補助ベースを略称で「Ｎａ／ＫＣｌ」として参照する。
【００４９】
使用される補助ベースＮａ／ＫＣｌの当量と使用されるアルキル化試薬の当量数との比は、好ましくは０．５：１〜３：１、より好ましくは０．７５：１〜２．５：１である。とくに好ましい実施形態では、使用される補助ベースＮａ／ＫＣｌの当量と使用されるメチル化試薬の当量数との比は、２：１である。
【００５０】
補助ベースは、本質的には、アルキルアルミニウム化合物中のアルミニウム１当量あたり１当量の補助ベースが常に存在するような量で使用される。（例：アルキル化剤トリメチルアルミニウム：１当量のＭｅ３Ａｌあたり１当量のＮａ／ＫＣｌ、アルキル化剤Ｍｅ３Ａｌ２Ｃｌ３：１当量のＭｅ３Ａｌ２Ｃｌ３あたり２当量のＮａ／ＫＣｌ）。７：３の塩化ナトリウム対塩化カリウムの好ましい比で補助ベースとしてＮａＣｌおよびＫＣｌを用いる本発明に係る方法の好ましい実施形態では、反応を行ったときに形成される塩化アルミニウムが補助ベースと一緒になって、共晶塩溶融物Ｎａ／ＫＡｌＣｌ４（ＡｌＣｌ３：ＮａＣｌ：ＫＣｌの比＝５０：３５：１５）が形成される。かくして、塩溶融物は、１２０℃超の温度で液体になる。これにより、本発明に係る方法の工程ｂ）でとりわけ高い直接収率のアルキルガリウム化合物の製造が可能になる。
【００５１】
三塩化ガリウムとアルキルアルミニウム化合物との反応は発熱的に進行するので、好ましい実施形態では、最初に、２つの出発材料の１つが補助ベースと一緒に反応器内に配置され、続いて、安全な反応を達成するために、第２の出発材料が最初に仕込まれた混合物中に温度制御下で導入される。工程ａ）の添加は、反応温度が使用されるアルキルアルミニウム化合物の沸点未満に維持されるように行われる（たとえば、ＴＭＡを使用する場合、反応温度は、１２０℃未満に維持されなければならない）。
【００５２】
本方法の最も単純な実施形態では、固体出発材料が反応器内に秤取され、続いて、室温で液体であるアルキルアルミニウム化合物が制御下で添加される。三塩化ガリウムと補助ベースとの混合物へのアルキルアルミニウム化合物のこの添加は、一般的には、滴下漏斗を介して行われる。アルキルアルミニウム化合物の添加は、好ましくは、満足すべき混合および定量的な転化率を確保するために三塩化ガリウムと補助ベースとの混合物を撹拌しながら行われる。
【００５３】
本方法の他の変形形態では、アルキルアルミニウム化合物と補助ベースとを含む混合物が最初に仕込まれ、そしてこの混合物中に三塩化ガリウムが温度制御下で導入される。反応工学的観点から液体形態での導入を制御するのはより容易であるので、添加前に三塩化ガリウム（ｍ．ｐ．７８℃）を溶融してそれを最初に仕込まれた混合物中に液体形態で導入することが有利である。この変形形態ではまた、添加は、反応温度が使用されるアルキルアルミニウム化合物の沸点未満（すなわち＜１２０℃）に維持されるように行われる。
【００５４】
本方法のさらなる変形形態では、塩溶融物は、出発材料の三塩化ガリウムおよびアルキルアルミニウム化合物の添加前に補助ベースおよび塩化アルミニウムから最初に生成可能である。
【００５５】
工程ａ）の反応時間は、基本的には、調製されるトリアルキルガリウム化合物のタイプ、バッチサイズ、およびプロセススケールに依存する。実験室スケールでは、０．５〜４時間の範囲内の反応時間が典型的である。他のバッチサイズでは、好適な反応時間は、実験により容易に決定可能である。
【００５６】
反応工程ｂ）
三塩化ガリウムとアルキル化試薬との反応後、反応混合物は、トリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）の形成および分離のために、工程ｂ）で１２０℃〜２５０℃の範囲内、好ましくは１２５℃〜２００℃の範囲内の温度に加熱される。
【００５７】
本発明に係る方法では、反応器上に設置された分離器を介して反応混合物からの分離が行われ、それと同時に、分離器の適正温度プロファイルの選択により、ＲｃＧａＣｌｄ型（式中、ｃ、ｄ＝１または２であり、かつｃ＋ｄ＝３である）の部分アルキル化生成物が反応混合物に再循環される。結果として、これらの化合物が以下に記載の式（４）に従ってさらなるアルキル化に付されることにより、トリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）の高い直接収率が達成される。
【００５８】
この分離は、定量的ではなく、好ましくは、アルキル化を完了するために部分アルキル化生成物を反応混合物に再循環する役割を果たす。それに加えて、反応生成物（トリアルキルガリウム化合物Ｒ３Ｇａ）が反応混合物から除去されることにより、平衡が反応生成物の方向にシフトする。
【００５９】
本発明に係る方法は、異なる方法で反応を行う点で、とくに「分離器」を使用する点で、独国特許第４００５７２６号明細書に開示されるアルキルガリウム化合物の調製方法とは異なる。本発明に従ってこの分離器を使用することにより、驚くべきことに、所望のトリアルキルガリウム化合物が同等の反応条件下で有意にさらに高い直接収率で得られる。
【００６０】
かくして、たとえば、トリメチルガリウムの場合、分離器を用いたかつ等価量の出発材料（ＧａＣｌ３／Ｍｅ３Ａｌ２Ｃｌ３＝１／１）を用いた本明細書に記載の方法により６８％の直接収率が達成され、一方、同等のバッチを用いた独国特許第４００５７２６号明細書（実施例４）の報告では、使用された三塩化ガリウムを基準にしてわずか２５．６％のトリメチルガリウム収率が得られるにすぎない。独国特許第４００５７２６号明細書の実施例４の再現試験を行ったとき、本発明者らは、トリメチルガリウム収率が２１．３％であることを見いだした（比較例ＣＥ２参照）。
【００６１】
トリメチルガリウムのこのより高い直接収率の結果として、アルキル基利用率もまた、独国特許第４００５７２６号明細書と比較して有意に増大される。
【００６２】
図１には、本発明に係る方法の概略図が与えられている。一例として、Ｍｅ３Ｇａの調製が例示されている。
【００６３】
理解を深めるために、たとえば、ＧａＣｌ３とＭｅ３Ａｌ２Ｃｌ３との反応によるトリメチルガリウムの調製に関して、本方法中に進行する反応工程を以下に例示する。原理的には、以下の反応が起こる。
ＧａＣｌ３＋Ｍｅ３Ａｌ２Ｃｌ３＋２Ｎａ／ＫＣｌ→Ｍｅ３Ｇａ＋２Ｎａ／ＫＡｌＣｌ４  （２）
【００６４】
しかしながら、反応式（２）は、反応が不正確かつ不完全に進行する形で示されているにすぎない。かくして、アルミニウムからガリウムへのすべてのメチル基の直接移動は観察できないが、その代わりに、１２０℃未満の温度ではジメチルガリウムクロリド（Ｍｅ２ＧａＣｌ）が形成される部分アルキル化（式（３）参照）のみが最初に起こる。
ＧａＣｌ３＋Ｍｅ３Ａｌ２Ｃｌ３＋２Ｎａ／ＫＣｌ→Ｍｅ２ＧａＣｌ＋Ｎａ／ＫＭｅＡｌＣｌ３＋Ｎａ／ＫＡｌＣｌ４  （３）
【００６５】
一方、モノメチル化種のメチルガリウムジクロリド（ＭｅＧａＣｌ２）の存在は、一般的には観察されない。次いで、反応溶融物を１２０℃超、好ましくは１２５℃超の温度に加熱した場合、部分アルキル化種は、反応溶融物中に依然として存在するアルキル基によりさらにアルキル化されてトリメチルガリウムを形成する（式（４）参照）。
Ｍｅ２ＧａＣｌ＋Ｎａ／ＫＭｅＡｌＣｌ３→Ｍｅ３Ｇａ＋Ｎａ／ＫＡｌＣｌ４  （４）
【００６６】
反応混合物のこの加熱なしでは、第２のアルキル化工程は起こらず、Ｍｅ３Ａｌ２Ｃｌ３へのＧａＣｌ３の添加直後の生成物としてＭｅ２ＧａＣｌのみが単離可能であるにすぎない。
【００６７】
また、加熱中、主にジメチルガリウムクロリドおよび形成されたごく少量のトリメチルガリウムが反応溶融物中に存在する。加熱中の支配的な高温の結果として、形成されたトリメチルガリウムは、ただちに反応溶融物から留去される。
【００６８】
しかしながら、トリメチルガリウムの形成および遊離は、主要な部分アルキル化種のジメチルガリウムクロリドの沸点範囲（Ｍｅ２ＧａＣｌ、ｂ．ｐ．１６７〜１６８℃）が同様に位置する温度範囲内でのみ起こるので、独国特許第４００５７２６号明細書に記載の方法では、常に、完全アルキル化生成物と部分アルキル化生成物との混合物が単離される。
【００６９】
生成物の関数として好適な温度範囲内で操作される分離器を使用した場合にのみ、反応混合物から部分アルキル化種の同時分離を伴うことなく所望のトリアルキルガリウム化合物を単離することが可能である。反応混合物中への部分アルキル化化合物の再循環（分離器を利用して行われる）の結果として、これは、式（４）に従ってさらなるアルキル化に有利に付されるので、トリアルキルガリウム化合物の達成可能な収率は、本発明に従って分離器を使用することにより文献の方法と比較して有意に増大されうる。
【００７０】
当業者であれば、使用されるアルキル当量の利用率もまた有意に増大されるという事実を重視するであろう。かくして、三塩化ガリウムからトリメチルガリウムを調製するために文献で公知の方法によりトリメチルアルミニウムを使用した場合には、３個のメチル基のうち１個のみがアルミニウムからガリウムに移動し、一方、本発明に係る方法では、実質的にすべてのメチル基がアルミニウムから移動しうる。したがって、本発明に係る方法によれば、高価なアルキル化試薬を節約できるので、独国特許第４００５７２６号明細書に記載の従来の方法よりも優れた有意な改良が提供される。また、アルキル化試薬としてＴＭＡを利用する文献から公知の方法と比較して、かなりの改良が達成される。
【００７１】
実験室スケールでは、本方法は、撹拌機と滴下漏斗と分離器とさらなる出口とを備えた四口フラスコ内で行うことが可能である。任意選択で、プロセス工学の観点から対応するパイロットプラントに変更を加えることが可能であり、その場合、耐食性材料を使用すべきである。また、適切な変更を行って、工業生産プラントを連続操作用に設計することが可能である。
【００７２】
反応工程ａ）で形成されたトリアルキルガリウム化合物は、反応器内に残存する残留混合物から単離される。好ましくは、単離は、原理的には異なる沸点範囲に基づいて各成分の分離を可能にする加熱分離エレメントに相当する分離器を用いて蒸留により行われる。たとえば、実験室スケールでは、加熱充填塔または加熱還流冷却器を使用することが可能である。パイロットプラントスケールまたは工業生産では、それらの工業実施形態で適切に寸法決めされた分離エレメントを使用すべきである。
【００７３】
本発明によれば、分離器は、反応混合物中の形成された最も揮発性の部分アルキル化ガリウム化合物ＲｃＧａＣｌｄ（式中、ｃ、ｄ＝１または２、かつｃ＋ｄ＝３）の沸点よりも３０℃超低い、好ましくは６０℃超低い温度で操作される。
【００７４】
さらに、分離器は、一般的には、反応混合物中の形成されたトリアルキルガリウム化合物Ｒ３Ｇａの沸点よりも５〜４０℃高い、好ましくは１０〜２５℃高い温度に加熱される。
【００７５】
トリメチルガリウム（ＴＭＧ、ｂ．ｐ．５６℃）の場合、分離器は、大気圧（＝１±０．２ｂａｒ）で６０〜９０℃の範囲内の温度、好ましくは７０〜８０℃の範囲内の温度に加熱される。とくに好ましくは、約７０℃で操作される。この温度は、ＴＭＧの沸点よりも１４℃高く、かつジメチルガリウムクロリドの沸点（ｂ．ｐ．１６７〜１６８℃）よりも９８℃低い。分離器を利用したＴＭＧの蒸留による単離は、好ましくは大気圧下で行われる。
【００７６】
トリエチルガリウム（ＴＥＧ、ｂ．ｐ．１４３℃）の場合、大気圧（＝１±０．２ｂａｒ）でプロセスを行うときは、分離器は、１５０〜１８０℃の範囲内の温度、好ましくは１５５〜１７０℃の範囲内の温度に加熱される。しかしながら、トリエチルガリウムの調製では、本発明に係る方法は、好ましくは、減圧下で工程ｂ）が行われ、分離器の温度は、部分アルキル化生成物の低減された沸点に適合化される。したがって、ジエチルガリウムクロリドの沸点は、６０〜６２℃（３ｍｂａｒで）である。
【００７７】
ＴＥＧの調製では、１ｍｂａｒ（１０−３ｂａｒ）までの範囲内の減圧で１００〜１６０℃の範囲内、好ましくは１２０〜１５０℃の範囲内の分離器温度が本発明に係る方法に有用であることが判明した。
【００７８】
トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ガリウム（５ｍｂａｒでｂ．ｐ．６９〜７３℃）を調製する場合、工程ｂ）は、同様に、好ましくは１ｍｂａｒ（１０−３ｂａｒ）までの範囲内の減圧下で行われる。
【００７９】
反応工程ｃ）
本発明に係る方法の工程ｂ）のトリアルキルガリウム化合物の単離が終了した後、反応混合物は、工程ｃ）で１６５℃〜３５０℃の範囲内の温度、好ましくは１８０℃〜２５０℃の範囲内の温度にさらに加熱されうる。この際、残存するトリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）および部分アルキル化生成物ＲｃＧａＣｌｄは、反応混合物から分離される。この単離は、好ましくは減圧を適用して、蒸留により行われる。好ましい選択肢としては、１〜１０−３ｍｂａｒの範囲内の微真空〜高真空を選択することが挙げられる。これにより、反応混合物からすべての揮発性化合物を実質的に完全に除去することが可能であり、補助ベースと反応で形成された塩化アルミニウムとから形成された完全無機塩溶融物が残留物として残存する。
【００８０】
減圧により比較的低い温度の使用が可能になるので、経済的かつ安価に本方法を行うことが可能である。トリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）と部分アルキル化生成物ＲｃＧａＣｌｄとの混合物の単離は、好ましくは、反応器の個別の出口を介して行われる。
【００８１】
反応工程ｄ）
本方法の好ましい変形形態では、工程ｃ）で反応混合物からの分離により単離された部分アルキル化生成物（ＲｃＧａＣｌｄ）（一般的には、少量のトリアルキルガリウム化合物（Ｒ３Ｇａ）との混合物で存在する）は、工程ｄ）でさらなるバッチで再使用される。この際、プロセス工程ａ）の三塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）は、ＲｃＧａＣｌｄ型の部分アルキル化生成物により完全にまたは部分的に置き換えることが可能である。
【００８２】
高価なガリウム化合物のこの任意選択の再循環により、本発明に係る方法は、とりわけ経済的になる。さらに、たとえばＴＭＧの場合、ガリウム利用率および全ＴＭＧ収率がさらに増大されうる。
【００８３】
本発明によれば、反応温度で液体である塩溶融物は、工程ａ）〜ｄ）を行った後、残留混合物として残存する。一般的には、比較的多量の自燃性アルキル金属化合物が残留混合物中に残存することはない。これには、複雑でコストのかかる廃棄処理をしないですむという利点がある。特定的には、残留混合物は、組成Ｎａ／Ｋ［ＡｌＣｌ４］、Ｎａ／Ｋ［ＭｅＡｌＣｌ３］の塩様化合物およびそれらの混合物を含む。
【００８４】
また、本発明に係る方法の個別の反応工程ａ）、ｂ）、ならびに任意選択でｃ）およびｄ）は、所要により、記載順に時間的に独立して（たとえば、個別の工程間に保持時間をもたせて）複数のサブ工程で行うことが可能である。
【００８５】
まとめ
本発明は、一般式Ｒ３Ｇａで示されるトリアルキルガリウム化合物の調製方法に関する。本方法は、補助ベースとしての少なくとも２種のアルカリ金属ハロゲン化物（たとえば、ＮａＣｌおよびＫＣｌ）の存在下での、三塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）、任意選択で部分アルキル化生成物との混合物と、ＲａＡｌＣｌｂ型（式中、Ｒ＝Ｃ１〜Ｃ５−アルキル、ａ＝１、２、または３、ｂ＝０、１、または２、かつａ＋ｂ＝３）のアルキルアルミニウム化合物と、の反応に基づく。好ましい選択肢としては、アルキルアルミニウムセスキクロリド（Ｒ３Ａｌ２Ｃｌ３）またはトリアルキルアルミニウム（Ｒ３Ａｌ）を使用することが挙げられる。反応混合物は、１２０℃〜２５０℃の範囲内の温度に加熱され、形成されたトリアルキルガリウム化合物は、最も揮発性の部分アルキル化生成物の沸点よりも３０℃超低い温度で操作される分離器を介して分離される。
【００８６】
この際、完全アルキル化が達成され、部分アルキル化生成物が反応混合物に再循環される。さらなる工程では、反応混合物を最高３５０℃に加熱して、残存する完全アルキル化生成物および部分アルキル化生成物を分離することが可能である。
【００８７】
本方法は、高収率のトリアルキルガリウム化合物を与え、かつ高いガリウム利用率を呈し、生成物は、ＭＯＣＶＤプロセスのための前駆体として使用される。
【００８８】
独国特許第４００５７２６号明細書に記載の従来の方法と比較して、本発明に係る方法によるトリアルキルガリウム化合物（とくにＴＭＧ）の調製では、６０〜９０％の範囲内の非常に高い直接収率を達成することが可能である。本発明の目的では、直接収率（「粗収率」）とは、本方法の工程ｂ）後の収率のことである。直接収率で存在するトリアルキルガリウム化合物は、一般的には、０．１〜１ｗｔ．−％のジアルキル化生成物を含有する（１Ｈ−ＮＭＲにより測定）。
【００８９】
全収率を計算するために、本方法の工程ｃ）で単離されたいずれのトリアルキルガリウム化合物をも含める。このようにして、９９％までの全収率（ＴＭＧの場合、Ｇａ基準）が得られる。ガリウム利用率を計算するために、得られたトリアルキルガリウム化合物および部分アルキル化化合物の収率を加算する。
【００９０】
本発明に係る方法から得られたトリアルキルガリウム化合物は、ＭＯＣＶＤ工業で使用するのに必要な６Ｎ純度（ガリウム基準で９９．９９９９％の純度に対応する）を達成するために、一般的には後続工程で精密精製に付される。これは、一般的には、任意選択で複数の工程の精留および／または蒸留である。好適なさらなる精製プロセスは、文献に記載されている。
【００９１】
トリアルキルガリウム化合物、とくに、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、またはトリ−ｔｅｒｔ−ブチルガリウムは、たとえば、ＧａＡｓで構成される半導体層を製造するために、たとえば、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）のための有機金属前駆体として使用される。それらから最終的に製造される半導体層（ＩＩＩ／Ｖ半導体など）は、さまざまな工業用途を有する。
【００９２】
次に、以下の実施例により本発明をより詳細に説明するが、これらの実施例は、本発明および得られた請求項の範囲を限定するものではなく、例示的なものとみなされる。
【実施例】
【００９３】
一般的事項
調製されるアルキル金属化合物および合成に使用されるアルキルアルミニウム化合物は、自燃性である。したがって、作業はすべて、空気および湿気を厳密に排除して保護ガス（アルゴン、窒素）を用いて行われる。
【００９４】
実施例１
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）の調製
１１７．３ｇ（０．５７ｍｏｌ、１当量）のメチルアルミニウムセスキクロリド（Ｍｅ３Ａｌ２Ｃｌ３、Ｃｈｅｍｔｕｒａ  Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ  ＧｍｂＨ，Ｂｅｒｇｋａｍｅｎ，ＤＥ）、４６．６ｇ（０．８０ｍｏｌ、１．４当量）の無水ＮａＣｌ（Ｍｅｒｃｋ、水含有率＜５ｐｐｍ）、および２５．５ｇ（０．３４ｍｏｌ、０．６当量）の無水ＫＣｌ（Ｍｅｒｃｋ、水含有率＜５ｐｐｍ）を、撹拌機と加熱可能滴下漏斗と７０℃に維持された分離器とそのほかにさらなる出口とを備えた５００ｍｌ四口フラスコ内の不活性ガス（アルゴン、純度６．０）下に配置する。
【００９５】
撹拌しながら、反応混合物の温度が１２０℃を超えないように、１００．０ｇ（０．５７ｍｏｌ）の溶融ＧａＣｌ３（高純度、ＭＣＰ  Ｇｒｏｕｐ，Ｔｉｌｌｙ，ＢＥ）を９０℃に加熱された滴下漏斗から添加する。ＧａＣｌ３対Ｍｅ３Ａｌ２Ｃｌ３の当量比は、１：１である。
【００９６】
後続の加熱中、Ｍｅ３Ｇａを約１５５℃超で単離することが可能である。分離器を介する生成物の単離の終点は、１９０℃＞への反応内部温度の急激な上昇により同定される。６９．６％の直接収率に対応する４５．４ｇのＭｅ３Ｇａが得られる。続いて、減圧（１０−３ｍｂａｒ、オイルポンプ）を適用することにより、第２の出口を介して残存するガリウム含有化合物を反応混合物から除去する（２２．４ｇ、Ｍｅ３ＧａとＭｅ２ＧａＣｌとの混合物）。
【００９７】
全収率は、Ｍｅ３Ｇａが７５．１％である。したがって、Ｍｅ２ＧａＣｌが２４．７％であることを考慮して、Ｇａ基準の全転化率は、９９．８％である。直接収率として単離された粗Ｍｅ３Ｇａは、不純物として０．３ｗｔ．−％のＭｅ２ＧａＣｌを含有する（１Ｈ−ＮＭＲにより測定）。Ｍｅ３ＧａとＭｅ２ＧａＣｌとの混合物は、他のバッチで再使用される（実施例２参照）。
【００９８】
実施例２
ＴＭＧの調製（再使用による）
１８３．１ｇ（１．０４ｍｏｌ）のＧａＣｌ３、９２．９ｇ（１．５９ｍｏｌ）の無水ＮａＣｌ、５０．８ｇ（０．６８ｍｏｌ）の無水ＫＣｌ、さらには４０．４ｇ（０．３ｍｏｌ）のＭｅ２ＧａＣｌおよび５．５ｇ（０．０５ｍｏｌ）のＭｅ３Ｇａ（前の実験から単離された混合物）を、撹拌機と滴下漏斗と７０℃に維持された分離器とそのほかにさらなる出口とを備えた５００ｍｌ四口フラスコ内の不活性ガス下に配置する。
【００９９】
撹拌しながら、反応混合物の温度が１２０℃を超えないように、２３３ｇ（１．１４ｍｏｌ）のＭｅ３Ａｌ２Ｃｌ３を添加する。後続の加熱中、Ｍｅ３Ｇａを単離する（９９．３ｇ、６１．７％の直接収率に対応する）。
【０１００】
反応温度が１９０℃に達したとき、分離器による生成物の単離を停止し、減圧を適用することにより第２の出口を介して残存するガリウム含有化合物（残留物）を残留混合物から単離する（７０．０ｇ、Ｍｅ３ＧａとＭｅ２ＧａＣｌとの混合物）。
【０１０１】
全収率は、Ｍｅ３Ｇａが６４．０％である。Ｍｅ２ＧａＣｌが３５．８％であることを考慮して、全転化率（Ｇａ基準）は、９９．８％である。
【０１０２】
直接収率から単離された粗製物Ｍｅ３Ｇａは、０．８ｗｔ．−％のＭｅ２ＧａＣｌを含有する（１Ｈ−ＮＭＲにより測定）。Ｍｅ３ＧａとＭｅ２ＧａＣｌとの単離された混合物は、記載の手順と類似の方法でさらなるパスで再循環される。
【０１０３】
実施例３
ＴＭＧの調製（当量比＝１：３）
４５．０ｇ（０．２６ｍｏｌ）のＧａＣｌ３、６２．７ｇ（１．０７ｍｏｌ、４．２当量）の無水ＮａＣｌ、および３４．３ｇ（０．４６ｍｏｌ、１．８当量）の無水ＫＣｌを、撹拌機と滴下漏斗と７０℃に維持された分離器とを備えた５００ｍｌ四口フラスコ内のアルゴン下に配置する。
【０１０４】
撹拌しながら、反応混合物の温度が１２０℃を超えないように、１６２．８ｇ（０．７９ｍｏｌ、３当量）のＭｅ３Ａｌ２Ｃｌ３を添加する。後続の加熱中、Ｍｅ３Ｇａを単離する（２６．６ｇ、８８％の直接収率のＭｅ３Ｇａに対応する）。
【０１０５】
分離器による生成物の単離が完了した後、減圧を適用することにより第２の出口を介して残存するガリウム含有化合物を残留混合物から除去する（６．９ｇ）。
【０１０６】
合計で、９９．０％のＭｅ３Ｇａおよび０．９％のＭｅ２ＧａＣｌが単離され、全転化率（Ｇａ基準）は９９．９％である。単離された粗製物Ｍｅ３Ｇａは、０．７ｗｔ．−％のＭｅ２ＧａＣｌおよび１．４ｗｔ．−％のＭｅ２ＡｌＣｌを含有する（１Ｈ−ＮＭＲにより測定）。
【０１０７】
実施例４
トリエチルガリウム（ＴＥＧ）の調製
６８．９ｇ（０．３９ｍｏｌ）のＧａＣｌ３、の３２．０ｇ（０．５５ｍｏｌ、１．４当量）無水ＮａＣｌ、および１７．５ｇ（０．２３ｍｏｌ、０．６当量）の無水ＫＣｌを、撹拌機と滴下漏斗と１３０℃に維持された分離器とを備えた５００ｍｌ四口フラスコ内のアルゴン下に配置する。
【０１０８】
撹拌しながら、反応混合物の温度が１２０℃を超えないように、１２０．２ｇ（０．４７ｍｏｌ、１．２当量）のエチルアルミニウムセスキクロリド（Ｅｔ３Ａｌ２Ｃｌ３）を添加する。続いて、３００ｍｂａｒの減圧を適用しながら反応混合物を加熱することにより、Ｅｔ３Ｇａを単離する（４６．６ｇ、直接収率７５．９％）。分離器を介する生成物の単離が完了した後、高真空（１０−３ｍｂａｒ）下で第２の出口を介して残存するガリウム含有化合物を反応混合物から除去する（１４．６ｇ、Ｅｔ３ＧａとＥｔ２ＧａＣｌとの混合物）。
【０１０９】
合計では、８０．９％のＥｔ３Ｇａおよび１９％のＥｔ２ＧａＣｌが単離され、全収率（Ｇａ基準）は９９．９％である。単離された粗Ｅｔ３Ｇａは、２．６ｗｔ．−％のＥｔ２ＧａＣｌを含有する（１Ｈ−ＮＭＲにより測定）。
【０１１０】
実施例５
ＴＭＧの調製（当量比＝１：１．５）
１７０ｇ（０．９７ｍｏｌ）のＧａＣｌ３、１１８．５ｇ（２．０３ｍｏｌ、２．１当量）の無水ＮａＣｌ、および６４．９ｇ（０．８７ｍｏｌ、０．９当量）の無水ＫＣｌを、撹拌機と滴下漏斗と７０℃に維持された分離器とを備えた５００ｍｌ四口フラスコ内のアルゴン下に配置する。
【０１１１】
撹拌しながら、反応混合物の温度が１２０℃を超えないように、２８９．１ｇ（１．４５ｍｏｌ、１．５当量）のＭｅ３Ａｌ２Ｃｌ３を添加する。後続の加熱中、Ｍｅ３Ｇａを単離する（９７．８ｇ、直接収率８７％）。続いて、減圧を適用することにより第２の出口を介して残存するガリウム含有化合物を残留混合物から除去する（１４．８ｇ、Ｍｅ３ＧａとＭｅ２ＧａＣｌとの混合物）。
【０１１２】
合計では、９９．６％のＧａ利用率に対応する９５．６％のＭｅ３Ｇａおよび４％のＭｅ２ＧａＣｌが単離される。単離された粗製物Ｍｅ３Ｇａは、不純物として＜０．７ｗｔ．−％のＭｅ２ＧａＣｌを含有する（１Ｈ−ＮＭＲ）。
【０１１３】
実施例６
ＴＭＧの調製（メチル化試薬としてＭｅ３Ａｌを使用）
１５０ｇ（０．８５ｍｏｌ）のＧａＣｌ３、３４．９ｇ（０．６０ｍｏｌ、０．７当量）の無水ＮａＣｌ、および１９．１ｇ（０．２６ｍｏｌ、０．３当量）の無水ＫＣｌを、撹拌機と滴下漏斗と７０℃に維持された分離器とを備えた５００ｍｌ四口フラスコ内のアルゴン下に配置する。
【０１１４】
撹拌しながら、反応混合物の温度が１２０℃を超えないように、６２．９ｇ（０．８５ｍｏｌ、１当量）のＭｅ３Ａｌ（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）を添加する。後続の加熱中、Ｍｅ３Ｇａを単離する（６８．３ｇ、直接収率６９．６％）。続いて、減圧を適用することにより第２の出口を介して残留ガリウム含有化合物を残留混合物から除去する（３４．５ｇ、Ｍｅ３ＧａとＭｅ２ＧａＣｌとの混合物）。
【０１１５】
合計では、９６．９％のＧａ利用率に対応する７１．３％のＭｅ３Ｇａおよび２５．６％のＭｅ２ＧａＣｌが単離される。単離された粗製物Ｍｅ３Ｇａは、不純物として＜０．２ｗｔ．−％のＭｅ２ＧａＣｌを含有する（１Ｈ−ＮＭＲ）。
【０１１６】
比較例ＣＥ１
分離器を使用しないＴＭＧの調製
２０．０ｇ（０．１１ｍｏｌ）のＧａＣｌ３、９．４９ｇ（０．１６ｍｍｏｌ、１．４当量）の無水ＮａＣｌ、および５．１６ｇ（０．０７ｍｏｌ、０．６当量）の無水ＫＣｌを、撹拌機と滴下漏斗とを備えた１００ｍｌ三口フラスコ内のアルゴン下に配置する。撹拌しながら、反応混合物の温度が１２０℃を超えないように、２３．１ｇ（０．１１ｍｏｌ、１当量）のＭｅ３Ａｌ２Ｃｌ３を添加する。ＧａＣｌ３対Ｍｅ３Ａｌ２Ｃｌ３の当量比は、１：１である（実施例１参照）。
【０１１７】
続いて、反応混合物を１８０℃に加熱し、Ｍｅ３ＧａとＭｅ２ＧａＣｌとの１１．２８ｇの生成物混合物を留去する。１８０℃で２時間後、減圧（１０−３ｍｂａｒ、オイルポンプ）を適用することにより、残留ガリウム含有化合物を反応混合物から除去する（２．１６ｇ、Ｍｅ２ＧａＣｌ）。第１の画分として得られた生成物混合物を高真空中で低温蒸留により分離する。９．６１ｇのＭｅ３Ｇａおよび１．６７ｇのＭｅ２ＧａＣｌが得られる。分離されたＭｅ３Ｇａは、依然として９．８ｗｔ．−％のＭｅ２ＧａＣｌを含有する（１Ｈ−ＮＭＲにより測定）。依然として存在するＭｅ２ＧａＣｌ不純物を考慮して、全収率は、Ｍｅ３Ｇａが６５．１％である。したがって、Ｍｅ２ＧａＣｌが３２．３％であることを考慮して、Ｇａ基準の全転化率は、９７．４％である。
【０１１８】
比較例ＣＥ２
（独国特許第４００５７２６号明細書の実施例４に係るＴＭＧ）
撹拌機と熱電対と滴下漏斗とを備えた５００ｍｌ四口フラスコにＧａＣｌ３（５０．０ｇ、０．２８ｍｏｌ）を仕込み、滴下漏斗を介してメチルアルミニウムセスキクロリド（５８．３ｇ、０．２８ｍｏｌ、１当量）を滴下する。反応混合物を室温に冷却した後、フラスコをグローブボックスに移動して、無水ＮａＣｌ（２３．２ｇ、０．４０ｍｏｌ、１．４当量）および無水ＫＣｌ（１２．７ｇ、０．１７ｍｏｌ、０、６当量）を添加する。滴下漏斗をコールドトラップが装着されたクライゼンヘッドと交換する。この装置をグローブボックスから取り出し、一定した撹拌下で反応混合物を３５０℃に徐々に加熱する。１００〜１２０℃の温度で、反応混合物が液体になり、１５５〜１６０℃で、透明液体が留去し始めて氷冷コールドトラップ中に捕集される。室温で部分的に固体の全量３６．９ｇの捕集された生成物は、２１．３％のＭｅ３Ｇａと７８．７％のＭｅ２ＧａＣｌとを含有するＭｅ３ＧａとＭｅ２ＧａＣｌとの混合物としてＮＭＲにより同定される。
【図１】
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【国際調査報告】
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