DE855558C - Verfahren zur Erhoehung des Alkylgehalts von Alkylhalogensilanen - Google Patents
Verfahren zur Erhoehung des Alkylgehalts von AlkylhalogensilanenInfo
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 13. NOVEMBER 1952
I 2IJI IVc112
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergrößerung des Alkylgehalts von Alkylhalogensilanen
durch Substitution wenigstens einiger Halogenatome im Halogensilan, das wenigstens
2 an Silicium gebundene Halogenatome enthält, durch niedere Alkylgruppen. Es kann auch
von einem Gemisch von Alkylhalogensilanen mit wenigstens 2 an Silicium gebundenen Halogenatomen,
insbesondere Chlor- oder Bromatomen, ausgegangen werden.
Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung eine gasförmige Mischung eines niederen Alkylhalogenids
und eines Alkylhalogensikns, das wenigstens 2 Halogenatome an Silicium gebunden enthält,
bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 300 bis 5000, in Gegenwart von Aluminium oder Zink umgesetzt.
Es wurde gefunden, daß unter diesen Bedingungen ι Teil oder alle Halogenatome des
Halogensilans durch Alkylgruppen des Alkylhalogenids
unter Bildung eines höher alkylierten Silans ersetzt werden. Gleichzeitig wird das Metall,
wie z. B. Aluminium, in sein Halogenid umgewandelt, wahrscheinlich unter Bildung einer
Metallalky!verbindung als Zwischenverbindung, die
mit dem Halogensilan reagiert und die an Silicium gebundenen Halogenatome durch Alkylradikale ersetzt.
Zur Veranschaulichung der Erfindung werden nachstehend einige Beispiele gegeben:
Beispiel ι
Die gemischten Dämpfe von reinem Dimethyldichlorsilan (Dichte 1,067) und Methylchlorid
werden im Verhältnis ι : 1 in ein senkrecht gestelltes
Glasrohr eingeleitet, das mit einem granulierten Aluminium beschickt ist, dessen Teilchen
durch ein Sieb von etwa 62 Maschen/cm2 (20 mesh) hindurchgehen, unter gleichzeitiger Erhitzung auf
35°°· Eine geringe Menge Wasserstoff wird dem Gasstrom zugesetzt, um die Reaktionsprodukte aus
dem Rohr auszuspülen. Bei der Reaktion bildet sich Aluminiumchlorid, das subHmiert und in einer
besonderen Vorlage, die mit dem Rohr verbunden so ist, aufgefangen wird, und ein flüssiges Produkt,
das nach dem Verlassen des Rohres in einem mit Wasser gefüllten Kühler aufgefangen wird. Dieses
Reaktionsprodukt hat eine Dichte von 0,983 und den charakteristischen stechenden Geruch des Trias
methylchlorsilans. Durch Fraktionierung werden etwa 300/o Trimethylchlorsilan, eine Spur Siliciumtetramethyl
und 70% nicht umgesetztes Dimethyldichlorsilan erhalten.
Ein Dampfgemisch von reinem Methyltrichlorsilan und Methylchlorid im Verhältnis 1 : 1 wird
über auf 3500 erhitztes Aluminium geleitet unter Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur.
Die Fraktionierung der Reaktionsprodukte ergibt 6,3% Trimethylchlorsilan und 4,5 °/o Dimethyldichlorsilan.
Der Rest besteht im wesentlichen aus nicht umgesetztem Methyltrichlorsilan.
Beispiel 2 wird mit Aluminium wiederholt, das auf 4500 erhitzt wird. Dem Gasstrom wird eine
geringe Menge Wasserstoff zugesetzt, um die Reaktionsprodukte aus dem heißen Rohr auszuspülen.
Die Fraktionierung des Kondensats ergibt: 21 %> Trimethylchlorsilan, ir°/o Dimethyldichlorsilan,
3 bis 4°/o Methyldichlorsilan, Rest nicht umgesetztes Methyltrichlorsilan.
Die Dämpfe von reinem Dimethyldibromsilan und Methylbromid werden im Verhältnis von 2 :1 Mol
über auf 3500 erhitztes Aluminium geleitet. Bei der Reaktion bildet sich Aluminiumbromid und
ein flüssiges Reaktionsprodukt, das in einem mit Wasser gekühlten Kondensator kondensiert wird.
Die Fraktionierung ergibt ein flüssiges Produkt, das Trimethylbromsilan mit einem Siedepunkt von
80 bis 8i° enthält.
Die gemischten Dämpfe von reinem Dimethyldiichlorsilan
(Dichte 1,067) und Äthylchlorid werden im molaren Verhältnis 1 :1 über auf 3500 erhitztes
Aluminium geleitet. Die Dichte des kondensierten flüssigen Reaktionsproduktes ist 1,05. Die Destillation
dieses Reaktionsproduktes ergibt eine geringe Menge eines bei 88 bis 920 siedenden Stoffes, der
den charakteristischen stechenden Geruch der Trialkylmonohalogensilane, wie Trimethylchlorsilan
und Trimethylbromsilan, hat und im wesentlichen aus Dimethyläthylchlorsilan besteht.
Die gemischten Dämpfe von reinem Dimethyldichlorsilan
und Methylchlorid werden im molaren Verhältnis von 1:1 bei 3500 über ein granuliertes
Zink durch eine Apparatur geschickt, die der in Beispiel 1 beschriebenen entspricht. Die Zinkteilchen
sind so groß, daß sie durch ein Sieb Din 30 (80 mesh) hindurchgehen. Durch die Reaktion
bilden sich Zinkchlorid und ein flüssiges Reaktionsprodükt, das bei Raumtemperatur kondensiert wird.
Das flüssige Reaktionsprodukt enthält 47,23% Chlor, entsprechend einer Zusammensetzung von
etwa 30% Trimethylchlorsilan und 701Vo nicht umgesetztem
Dimethyldichlorsilan. Durch Destillation einer Probe wird die Anwesenheit einer beträchtlichen
Menge Trimethylchlorsilan festgestellt.
Die Beispiele wurden mit reinen Mono- oder Dialkylhalogensilanen durchgeführt. Es ist jedoch
offensichtlich, daß das Verfahren gemäß der Erfindung auch bei Alkylierung von Gemischen dieser
zwei Alkyihalogensilane verwendet werden kann und die Mischungen auch andere Halogensilane enthalten
können, wie z. B. Trialkylabkömmlinge, Siliciumtetrahalogenide. So läßt sich z. B. eine Mischung
aus Methyltrichlorsilan und Dimethyldichlorsilan in beliebigen Verhältnissen mit Methylchlorid oder
Methylbromid umsetzen zu Reaktionsprodukten, die entsprechend reicher an Dimethylabkömmlingen
sind und beträchtliche Mengen an Trimethylabkömmlingen wie auch möglicherweise Spuren
von Tetramethylsilan enthalten. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch auf komplexere
Halogensilanmischungen angewendet werden, wie sie z. B. durch Umsetzung eines dampfförmigen
Alkylhalogenids mit Silicium in Gegenwart eines metallischen Katalysators, z. B. Kupfer, gemäß der
amerikanischen Patentschrift 2 380 995 erhalten werden. Derartige Mischungen enthalten im allgemeinen
alle drei möglichen Alkyihalogensilane mit beträchtlichen Mengen Tetrahalogenid und noch
nicht umgesetztem Alkylhalogenid. Die gemischten Reaktionsprodukte enthalten gewöhnlich mehr
Halogen als Alkylgruppen wegen der verhältnismäßig größeren Mengen an Monoalkyltrihalogensilan.
Werden diese gemischten Produkte direkt über Aluminium oder über Zink nach dem Verfahren
gemäß der Erfindung geleitet, und zwar mit oder ohne Zusatz an Alkylhalogenid, so ist es möglich,
den Alkylgehalt der Mischung zu erhöhen und verhältnismäßig größere Mengen der höher alkylierten
Silane zu erhalten.
Halogensilanmischungen mit erhöhtem Alkylgehalt lassen sich aber auch aus den Reaktions-
produkten, wie sie in der obengenannten amerikanischen Patentschrift !^schrieben sind, erhalten,
wenn Aluminium oder Zink direkt in den den siliciumhaltigen
Reaktionsteilnehmer gemäß der obengenannten Patentschrift enthaltenden Reaktionsraum eingeführt werden.
Bei den gewöhnlich angewendeten Temperaturen zur Alkylierung von Alkylhalogensilanen durch das
Verfahren gemäß der Erfindung scheint nur geringe Umsetzung zwischen dem Siliciumtetrachlorid und
einem Alkylhalogenid, wie z. B. Methylchlorid, stattzufinden. Bei höheren Temperaturein setzen
sich diese zwei Stoffe jedoch unter Bildung sehr geringer Mengen von Methylchlorsilanen um. Bei
der Behandlung der gemischten Produkte, wie sie nach der angezogenen amerikanischen Patentschrift
erhalten werden, hat das Siliciumtetrahalogenid, wenn überhaupt, nur eine geringe Wirkung auf die
Natur der daraus erhaltenen Substitutionsprodukte.
Die Erfindung ist nicht auf die Alkylierung der spezifischen Halogensilane beschränkt, die in den
Beispielen angeführt sind. Die günstigsten Ergebnisse scheinen allerdings mit den Methylhalogeniden
erzielt werden zu können.
Die Erfindung ist auch nicht auf die speziellen Temperaturbereiche, die in den Beispielen angeführt
sind, beschränkt. Die Reaktionstemperaturen sollten jedoch nicht so hoch sein, daß eine übermäßige
Zersetzung der Halogensilane eintritt. Im allgemeinen hängen die bevorzugten Reaktionstemperaturen von den im einzelnen angewendeten
Halogensilane^ den im einzelnen verwendeten Kohlenwasserstoffhalogeniden und den Ausbeuten
der jeweils gewünschten spezifischen Reaktionsprodukte ab. Im allgemeinen werden die Reaktionstemperaturen zwischen 300 und 5000 liegen, obwohl
zuweilen auch brauchbare Ausbeuten an den erwünschten Reaktionsprodukten bei niedrigeren
Temperaturen von 2500 erzielt werden können.
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Verfahren zur Erhöhung des Alkylgehalts von Alkylhalogensilanen, dadurch gekennzeichnet, daß eine gasförmige Mischung eines Alkylhalogensilans, das 2 oder mehr Halogenatome enthält, und ein niederes Alkylhalogenid mit Aluminium oder Zink bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 300 bis 5000, in Kontakt gebracht wird.• 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminium oder Zink in granulierter'Form verwendet wird.© 5465 11.52
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