DE887343C - Process for the preparation of alkylchlorosilanes - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen Zur Herstellung von Alkylchlorsilanen verfährt man bisher so, daß man die Dämpfe von Alkylchloriden bei höheren Temperaturen über Siliciumpulver, das mit Katalysatoren, wie Kupfer, vermischt sein kann, leitet. Dabei erhält man Gemische von Verbindungen der allgemeinen Formel R" Si C14_" , wobei R den dem benutzten Alkylchlorid entsprechenden Alkylrest bedeutet und n = 1,9, oder 3 ist. Diese Produkte entstehen in wechselndem Verhältnis neben mehr oder weniger großen Mengen Siliciumtetrachlorid, das einunerwünschtes Nebenprodukt ist. Die Reaktion verläuft exotherm; deshalb läßt sie sich nur in relativ kleinen Reaktionsräumen einigermaßen im gewünschten Sinne regeln, doch sind dazu umständliche Vorkehrungen, wie Unterteilung der Reaktionsräume in kleinere Räume, Umwälzvorrichtungen u. dgl., erforderlich, ohne daß eine sichere Gewähr für den jeweils gewünschten Verlauf gegeben ist.Process for the preparation of alkylchlorosilanes For the preparation of Alkylchlorosilanes have hitherto been used in such a way that the vapors of alkyl chlorides are used at higher temperatures over silicon powder, which is mixed with catalysts such as copper, may be mixed, directs. This gives mixtures of compounds of the general Formula R "Si C14_", where R is the alkyl radical corresponding to the alkyl chloride used and n = 1.9, or 3. These products are created in changing proportions in addition to more or less large amounts of silicon tetrachloride, this is an undesirable one By-product is. The reaction is exothermic; therefore it can only be found in relative terms Regulate small reaction rooms in the desired sense, but there are more to it cumbersome precautions, such as dividing the reaction rooms into smaller rooms, Circulation devices and the like., Required, without a safe guarantee for the each desired course is given.

Es wurde nun gefunden, daß man Alkylchlorsilane in technisch einfacher Weise unter Vermeidung der geschilderten Nachteile erhält, wenn man Alkylchloride bei etwa Zoo bis 35o° auf Siliciumpulver einwirken läßt, das in indifferenten, unter den Reaktionsbedingungen flüssigen Verdünnungsmitteln suspendiert ist.It has now been found that it is technically easier to use alkylchlorosilanes Way, while avoiding the disadvantages described, if you get alkyl chlorides at about zoo to 35o ° can act on silicon powder, which in indifferent, under the reaction conditions liquid diluents is suspended.

Als Verdünnungsmittel eignen sich z. B. Mineralöle, Paraffin, Teer- oder Kohlehydrierungsprodukte, Siliconöle oder die höhersiedenden Anteile einer vorhergehenden Umsetzung. Märe kann das Siliciumpulver in reiner Form oder in Form von Siliciumlegierungcn oder im Gemisch mit an sich bekannten Katalysatoren, wie Kupferpulver, in dem Verdünnungsmittel verteilen, wobei man das Absitzen des spezifisch schweren Siliciums durch kräftiges Rühren oder Umpumpen, z. B. nach dem sogenannten Mammutprinzip, verhindert. Man kann das verbrauchte Silicium von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich ergänzen.Suitable diluents are, for. B. mineral oils, paraffin, tar or carbohydrate products, silicone oils or the higher-boiling parts of a previous Implementation. The silicon powder can be used in pure form Form or in the form of silicon alloys or in admixture with known ones Catalysts, such as copper powder, distribute in the diluent, whereby the Settling of the specifically heavy silicon by vigorous stirring or pumping, z. B. according to the so-called mammoth principle, prevented. You can get the silicon used up add from time to time or continuously.

Das Alkylhalogenid wird zweckmäßig am Boden des Reaktionsgefäßes durch Siebplatten oder durchFilterkerzen in feiner Verteilung eingeleitet. Man kann ein indifferentes Trägergas, wie Stickstoff, mitverwenden und bei gewöhnlichem oder erhöhtem Druck arbeiten.The alkyl halide is expediently passed through at the bottom of the reaction vessel Sieve plates or through filter candles in fine distribution. One can use inert carrier gas, such as nitrogen, and with ordinary or work under increased pressure.

An Stelle von Alkylchloriden mit 2 und mehr Kohlenstoffatomen lassen sich auch Gemische von Chlorwasserstoffgas und den entsprechenden Olefinen verwenden.Instead of alkyl chlorides with 2 or more carbon atoms leave Mixtures of hydrogen chloride gas and the corresponding olefins can also be used.

Das Verfahren hat den Vorteil, daß man es bei genau regelbaren Temperaturen ausführen kann, so daß man Reaktionsprodukte erhält, deren Zusammensetzung sich in reproduzierbarer Weise im jeweils gewünschten Sinne beeinflussen läßt. Vor allem kann man die Bildung des unerwünschten Nebenproduktes Siliciumtetrachlorid fast völlig vermeiden.The method has the advantage that it can be used at precisely controllable temperatures can perform, so that one obtains reaction products, the composition of which can be influenced in a reproducible manner in the desired sense. Above all one can almost see the formation of the undesirable by-product silicon tetrachloride avoid completely.

Beispiel i Ein Reaktionsgefäß aus Eisen von 6 m Höhe und 6o 1 Inhalt wird mit einem Brei aus 4o kg Paraffinöl und 8 kg Siliciumpulver, dem io % Kupferpulver beigemischt sind, gefüllt. Man leitet bei 27o° durch eine am Boden angebrachte Siebplatte stündlich die Dämpfe von 2 kg Äthylchlorid, das mit 6oo 1 Stickstoff verdünnt ist, ein. Der Druck beträgt etwa 2o atü. Nach jeweils 6 Stunden werden je 8oo g Siliciumpulver nachgefüllt. Die entweichenden Gase werden gekühlt; der Stickstoff wird erneut als Trägergas für Äthylchlorid verwendet, während das flüssige Reaktionsgemisch fraktioniert destilliert wird. Es besteht aus Z % SiC14, KP- 57°, 2o 0/0 C,H5 - SiHC12, KP- 74°, 35 % C2H5 - SiC13, -KP- 99', 35'/o (C,H5)2S'C12, Kp. Z29° und 9 °/o höhersiedenden Anteilen. Die Ausbeute ist, berechnet auf verbrauchtes Silicium, quantitativ.Example i A reaction vessel made of iron, 6 m high and containing 60 l is made with a paste of 40 kg of paraffin oil and 8 kg of silicon powder, the 10% copper powder are mixed in, filled. It is passed at 270 ° through a sieve plate attached to the bottom every hour the vapors of 2 kg of ethyl chloride diluted with 600 l of nitrogen, a. The pressure is about 20 atmospheres. After every 6 hours, 800 g of silicon powder are added refilled. The escaping gases are cooled; the nitrogen is again called Carrier gas for ethyl chloride is used while the liquid reaction mixture is fractionating is distilled. It consists of Z% SiC14, KP- 57 °, 2o 0/0 C, H5 - SiHC12, KP- 74 °, 35% C2H5 - SiC13, -KP- 99 ', 35' / o (C, H5) 2S'C12, bp Z29 ° and 9 ° / o higher boiling points Shares. The yield, calculated on the silicon consumed, is quantitative.

Beispiel 2 Man leitet, ähnlich wie im Beispiel Z, aber ohne Stickstoffverdünnung und. bei gewöhnlichem Druck, durch die Siliciumsuspension stündlich Z kg Methyl Chlorid. Das in praktisch quantitativer Ausbeute erhaltene Reaktionsgemisch besteht aus 2 0/0 SiC14, Kp. 57°, zo % CHs- Si HC12, Kp. 4Z°, 30 0/0 CH,-SiC13, Kp.67°, 500/0 (CHs)2SiCl2, Kp.7o°, 4 °/0 (C H3)3 Si Cl, Kp. 5g° und 4 0/0 höhersiedenden Anteilen.Example 2 The flow is carried out in a manner similar to that in Example Z, but without diluting with nitrogen and. at normal pressure, through the silicon suspension Z kg of methyl per hour Chloride. The reaction mixture obtained in practically quantitative yield exists from 2 0/0 SiC14, bp 57 °, zo% CHs- Si HC12, bp 4Z °, 30 0/0 CH, -SiC13, bp 67 °, 500/0 (CHs) 2SiCl2, bp 70 °, 4 ° / 0 (C H3) 3 SiCl, bp 5 ° and 4 ° / 0 higher boiling points Shares.

An Stelle von Paraffinöl kann man als Verdünnungsmittel besonders vorteilhaft die höhersiedenden Anteile von vorhergehenden Ansätzen verwenden, wobei deren relative Menge etwas verringert wird.Instead of paraffin oil you can use special as a diluent advantageously use the higher-boiling fractions from previous approaches, with the relative amount of which is reduced somewhat.

Beispiel 3 Man leitet, ähnlich wie im Beispiel Z, in eine Suspension von Siliciumpulver in Paraffinöl bei 28o° durch Filterkerzen ein Gemisch etwa äquivalenter Mengen Chlorwasserstoffgas und Äthylen mit einem Druck von etwa 5 atü ein. Das erhaltene Reaktionsgemisch besteht aus 20/, SiHC13, Kp. 3Z°, 60/, Si C14, Kp. 57°, 2o0/, Si H C2 H5 C12, Kp. 74°, 25% Si C2H5Cl3, Kp. 99', 30 % Si (C,H5)2C12, Kp. 129' und 17 0/0 höhersiedenden Produkten.EXAMPLE 3 Similar to Example Z, a mixture of approximately equivalent amounts of hydrogen chloride gas and ethylene at a pressure of approximately 5 atmospheres is introduced into a suspension of silicon powder in paraffin oil at 280 ° through filter candles. The resulting reaction mixture consists of 20 /, SiHC13, b.p. 3Z °, 60 /, Si C14, b.p. 57 °, 2o0 /, Si H C2 H5 C12, b.p. 74 °, 25% Si C2H5Cl3, b.p. 99 ', 30% Si (C, H5) 2C12, boiling point 129 'and 17% higher-boiling products.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Alkylchlorsilanen durch Umsetzung von Alkylchloriden mit Siliciumpulver, gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren, bei erhöhten Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkylchloride oder Gemische aus Olefinen und Chlorwasserstoffgas bei etwa Zoo bis 3500-auf Siliciumpulver einwirken läßt, das in indifferenten, unter den Reaktionsbedingungen flüssigen Verdünnungsmitteln suspendiert ist.PATENT CLAIM: Process for the production of alkylchlorosilanes by Reaction of alkyl chlorides with silicon powder, optionally in the presence of Catalysts at elevated temperatures, characterized in that one alkyl chlorides or mixtures of olefins and hydrogen chloride gas at about zoo to 3500-on silicon powder can act in indifferent diluents which are liquid under the reaction conditions is suspended.