トリクロロシラン
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| 名前 | |||
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| IUPAC名 トリクロロシラン | |||
| その他の名前 シリルトリクロリド、シリコクロロホルム | |||
| 識別子 | |||
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3Dモデル（JSmol） | |||
| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.030.026 | ||
| EC番号 |
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PubChem CID | |||
| RTECS番号 |
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| ユニイ |
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| 国連番号 | 1295 | ||
CompToxダッシュボード（EPA） | |||
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| プロパティ | |||
| HCl 3 Si | |||
| モル質量 | 135.45 g/モル | ||
| 外観 | 無色の液体 | ||
| 密度 | 1.342 g/cm 3 | ||
| 融点 | −126.6 °C (−195.9 °F; 146.6 K) | ||
| 沸点 | 31.8 °C (89.2 °F; 304.9 K) | ||
| 加水分解 | |||
| 危険性[ 1 ] | |||
| GHSラベル： | |||
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| 危険 | |||
| H224、H250、H302、H314、H332 | |||
| P231、P280、P305+P351+P338+P310、P310、P370+P378 | |||
| NFPA 704（ファイアダイヤモンド） | |||
| 引火点 | −27 °C (−17 °F; 246 K) | ||
| 185℃（365℉; 458K） | |||
| 爆発限界 | 1.2～90.5% | ||
| 安全データシート（SDS） | ICSC 0591 | ||
| 関連化合物 | |||
関連するクロロシラン | クロロシラン、ジクロロシラン、ジクロロメチルシラン、クロロジメチルシラン、四塩化ケイ素 | ||
関連化合物 | トリフルオロシラン トリブロモシランクロロホルム | ||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。 | |||
トリクロロシラン（TCS）は、化学式HCl 3 Siで表される無機化合物です。無色の揮発性液体です。精製されたトリクロロシランは、半導体産業における超高純度シリコンの主要な原料です。水中では急速に分解し、シロキサンポリマーを生成すると同時に塩酸を放出します。反応性が高く、入手しやすいことから、シリコン含有有機化合物の合成に広く用いられています。[ 2 ]
生産
トリクロロシランは、冶金グレードのシリコン粉末を300℃で塩化水素を吹き込み、塩化水素化処理することによって製造されます。 [ 3 ]化学式 に示すように、水素も生成されます。
- Si + 3 HCl → HCl 3 Si + H 2
収率は80～90%です。主な副生成物は四塩化ケイ素（化学式SiCl 4）、ヘキサクロロジシラン（Si 2 Cl 6）、ジクロロシラン（H 2 SiCl 2 ）で、蒸留によりトリクロロシランを分離できます。
四塩化ケイ素から直接塩素化法で製造されることもある。[ 3 ] [ 4 ]
- Si + 3 SiCl 4 + 2 H 2 → 4 HCl 3 Si
どちらの方法も広く利用されています。最初の方法は安価ですが、収率の制御が困難です。2番目の方法はそれほど制御を必要としませんが、資本投資額は2倍になり、消費電力は最初の方法の65～90 kWh/kgに対して120～200 kWh/kgになります。TCSは蒸留によって大幅に精製され、シリコン中の不純物のほとんどが除去されます。[ 3 ]
用途
トリクロロシランは、精製ポリシリコンの製造に使用される基本成分です。
- HCl 3 Si → Si + HCl + Cl 2
これはシーメンスプロセスと呼ばれる化学蒸着プロセスで使用することができます。[ 5 ] [ 6 ]
ヒドロシリル化の成分
ヒドロシリル化により、トリクロロシランは他の有用な有機ケイ素化合物の前駆体となります。
- RCH=CH 2 + HSiCl 3 → RCH 2 CH 2 SiCl 3
この反応や類似の反応から得られる有用な生成物としては、オクタデシルトリクロロシラン（OTS）、パーフルオロオクチルトリクロロシラン（PFOTCS）、パーフルオロデシルトリクロロシラン（FDTS）などが挙げられます。これらの試薬は、表面科学やナノテクノロジーにおいて自己組織化単分子膜の形成に用いられます。フッ素を含むこのような層は表面エネルギーを低下させ、付着性を低減します。この効果は、 MEMSのコーティングやナノインプリントリソグラフィー（NIL）用の微細加工スタンプ、そして射出成形ツールなどに利用されています。[ 7 ]
有機合成
トリクロロシランは、安息香酸をトルエン誘導体に変換する試薬である。ツーポット反応の第一段階では、カルボン酸をまずトリクロロシリルベンジル化合物に変換する。第二段階では、ベンジルシリル誘導体を塩基を用いてトルエン誘導体に変換する。[ 8 ]
安全性
トリクロロシランは反応性が高く、多くの化合物と激しく（爆発的に）反応する可能性があります。[ 9 ]これには水も含まれ、二酸化ケイ素、塩素、水素、塩化水素（およびその水溶液である塩酸）、熱が発生する可能性があります。トリクロロシランは水分と湿度だけで危険な化学反応を引き起こす可能性があるため、不活性ガス下で取り扱い、保管する必要があります。[ 9 ]トリクロロシランがこぼれた場合は、水酸化ナトリウムを1:1の比率で、または重炭酸ナトリウムとトリクロロシランを2:1の比率で使用して中和することができます。[ 10 ]火災は、耐アルコール性水性フィルム形成泡（AR-AFFF）を使用して消火することができます。[ 9 ] [ 10 ]
参考文献
- ^ "GESTIS-Stoffdatenbank" . gestis.dguv.de。
- ^ Lianhong Xu、Ravi Kurukulasuriya、「トリクロロシラン」有機合成試薬百科事典、2006年。doi： 10.1002 /047084289X.rt213.pub2
- ^ a b c “UNITED STATES” . 2025年5月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2025年8月18日閲覧。
- ^ Simmler, W.「無機ケイ素化合物」. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a24_001 . ISBN 978-3-527-30673-2。
- ^ 「非平衡トリクロロシラン製造のためのプロセスおよびシステム」 Google Patents 2012年11月10日2024年6月29日閲覧。
- ^ 「ポリシリコン生産：シーメンスプロセス」Bernreuter Research . 2020年6月29日. 2024年6月29日閲覧。
- ^ Cech J, Taboryski R (2012). 「アルミニウム射出成形ツールにおけるFDTS単層コーティングの安定性」.応用表面科学. 259 : 538– 541. Bibcode : 2012ApSS..259..538C . doi : 10.1016/j.apsusc.2012.07.078 .
- ^ George S. Li, David F. Ehler, RA Benkeser「トリクロロシラン - トリ-n-プロピルアミン：2-メチルビフェニルによる芳香族カルボン酸の還元によるメチル基の除去」Org. Synth. 1977, 第56巻, pp. 83. doi : 10.15227/orgsyn.056.0083
- ^ a b cトリクロロシラン：安全データシートP-4823 （PDF）（レポート）. Linde Inc. 2022年2月3日. 2022年6月6日時点のオリジナル（PDF）からのアーカイブ。
- ^ a b有害物質ファクトシート：トリクロロシラン（PDF）（報告書）ニュージャージー州保健局. 2010年10月.
外部リンク
