JP2002508382A - 再分配反応、次いで蒸留によるアルキルモノヒドロハロシランの製造及び装置 - Google Patents
再分配反応、次いで蒸留によるアルキルモノヒドロハロシランの製造及び装置Info
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Abstract
Description
キルモノヒドロシランの製造に関する。さらに詳しくは、本発明は、直接合成か
ら生成しても又は生成しなくてもよいハロゲン化シランの間のアルキル置換基と
ハロゲン置換基との二重交換(又は再分配)反応の結果として得られる複雑な混
合物内のこれらのアルキルモノヒドロハロシラン(AHHS)(これらのシラン
の少なくとも1種はヒドロシランである)の分離に関する。この分離は蒸留によ
って行われるが、本発明は特にこの段階を改良することにある。
塩素化されていてもよいアルキルシランからの再分配反応により生成したジアル
キルヒドロクロルシランを精製することを特に目標とする。このモノ−及びジア
ルキルヒドロクロルシランは、非常に多種多様な用途において、例えば有機珪素
単量体又はそれよりも縮合した基礎化合物の製造において特に価値のある合成材
料である。
塩化アルキルを珪素と銅触媒の存在下に反応させてアルキルクロルシランを形成
させることからなる。この合成の主たる生成物は、ジアルキルジクロルシランで
ある。その他の共生成物は、モノアルキルヒドロジクロルシラン、ジアルキルヒ
ドロクロルシラン、トリアルキルクロルシラン及びアルキルトリクロルシランで
ある。
ドロクロルシランを単離することを想定することは可能であったであろう。しか
し、このモノ−及びジアルキルヒドロクロルシランが直接合成の少量の共生成物
である限りにおいて、それらを得るためのこの方法は有益でないことは明らかで
ある。
ドロジクロルシランとトリアルキルクロルシランとの間又はアルキルヒドロジク
ロルシランとテトラアルキルシランとの間の再分配反応から生じる粗製混合物か
ら回収することが好ましいことになる。 珪素のアルキル、塩素及び水素置換基の間の再分配反応は、ルイス酸のような
触媒の存在下に実施される。
ルヒドロクロルシランの製造のためのこの技術の良い例を示している。この特許
に開示された方法は、メチルヒドロジクロルシランとトリメチルクロルシランと
を0.5程度のMeHSiCl2/Me3SiClのモル比でAlCl3よりなる 触媒の存在下に反応させることからなる。 反応混合物が反応器内に3〜5×105Paの自然発生圧力下に置かれる。反 応は、85〜170℃の温度で数時間行われる。この再分配反応は、Me2HS iClと多くの副生成物を生じる。再分配が完了すると、Me2HSiClの分 離収率は、これがほぼ71%でピークとなるので、異常に低いことが明らかとな
る。このような結果は、工業的な有益性に関して不満足なものと見なさなければ
ならない。
許出願第9607569号(まだ、公開されていない)によって、再分配触媒が
考慮中の反応においてその役割を果たしたならばすぐにその触媒の禁止を採用す
ることが提案がなされた。この提案は、再分配反応中にAlCl3触媒により誘 発される妨害性の現象、即ち、精製しようと望む塩素化ジアルキル(メチル)ヒ
ドロシランの不均化反応を減少させ、事実除去することさえ可能にさせる。この
ような不均化現象はMe2HSiClの収率にとって全く有害であることは明ら かである。 この改善で提供される禁止剤は、流体又は樹脂形態で提供され且つアルコキシ
ル化されていてよいポリオルガノシロキサン又は(ポリ)シランである。触媒の
金属/禁止剤酸素のモル比は、0.9以下である値の範囲内で選択される。
とを可能にさせた。しかして、再分配反応後には、妨害的な不均化が一掃される
ので、ジアルキルヒドロハロシラン(例えば、Me2HSiCl)に富む再分配 反応生成物の混合物からなる蒸留物が得られる。 しかし、粗製の再分配反応混合物から蒸留によりアルキルヒドロハロシランを
単離しようと試みると、AHHS(Me2HSiCl)の相当な損失が認められ る。
術的な問題に直面して、本出願人は、その解決を本発明の必須の目的として設定
した。 本発明の他の必須の目的は、上記の目的とした問題点を解決し且つ使用するの
が特に簡単で経済的であるアルキルモノヒドロハロシラン(例えば、Me2HS iCl又はMeHSiCl2)の製造方法を提供することである。 さらに、本発明の他の必須の目的は、上記の目的とした問題点を解決し且つ特
にこれらの物質を高レベルの純度で得るのを可能にさせるアルキルモノヒドロハ
ロシラン(例えば、Me2HSiCl又はMeHSiCl2)の製造方法を提供す
ることである。
ロクロルシランの製造方法を使用することに、さらに詳しくはこの方法の特徴的
な蒸留段階に特異的である問題点を立証することを認識した。なぜならば、本出
願人は、蒸留塔がアルミニウム含有物質(これは塩化アルミニウム及び(又は)
有機アルミニウム化合物及び(又は)珪素/アルミニウム化合物及び(又は)有
機珪素/アルミニウム化合物であり得る)の微量の存在のためにアルキルモノヒ
ドロクロルシランの望ましくない反応の部位であり得ることを示すことができた
からである。これらの微量のアルミニウム含有物質(例えば、AlCl3)は、 再分配反応生成物から塩素化されていてよいオルガノシラン及びオルガノヒドロ
シラン型の副生成物への転化を促進させる。しかして、それは、例えば、Me2 HSiClがこの妨害性の不均化のためにMe2SiH2及びMe2SiCl2に転
化されることである。後者がオルガノヒドロハロシラン(AHHS)の製造方法
のこの分離段階を激しく妨害することが明らかである。
可変因子を選定し及びAHHSと共に蒸留回路に存在して後者の不均化触媒とし
て作用できる化合物を失活させることからなる条件を開発することによって補わ
れ、強化された。当然のこととして、本発明は、少なくとも1種のルイス酸によ
り接触させる不均化反応を受け易いアルキルモノヒドロハロシラン(AHHS)
を製造するための工業的で経済的な方法に関し、この方法は次の必須の段階: (a)式(1):(R)a(H)bSiX4-a-bの少なくとも1種の第一化合物と 式(2):(R’)cSiX4-cの第二化合物(これらの式(1)及び(2)にお
いて、 a=0、1、2又は3であり、b=1、2又は3であり、c=1、2、3又は
4であり、a+b≦であり、 R及びR’は互いに同一及び(又は)異なっていて、アルキル及び(又は)ア
リール(好ましくは、メチル、エチル、プロピル又はフェニル)から選択され、 X置換基は互いに同一及び(又は)異なっていて、ハロゲン、好ましくはCl
に相当し、 ただし、式(1)及び(2)の2種の化合物の少なくとも一つに少なくとも1
個のX原子が存在するものとする)との間の再分配反応(該再分配反応はルイス
酸から、好ましくはハロゲン化金属及び(又は)硼酸金属から、さらに好ましく
はAlCl3、ZrCl4、KAlCl4、CuCl、H3BO3及びBF3よりなる
群から選択される触媒の存在下に行なわれる)、 (b)反応混合物への再分配反応触媒の禁止剤の少なくとも1種の導入、 (c)粗製の再分配反応混合物(a)中に形成されたアルキルモノヒドロシラン
の好ましくは蒸留による分離及び収集 を含むタイプのものであり、さらに ・段階(c)に関して、粗製反応混合物が少なくとも1基の蒸留塔を伴う蒸留処
理に付されること、 ・それ故に、蒸留回路の少なくとも一部分には、目標のAHHSがこのAHHS
に関して再分配反応触媒として挙動できる物質の禁止剤の少なくとも1種の存在
下に存在すること を特徴とするものである。
蒸留の終了時に目標のAHHSを極めて純粋な形態で得るのを可能にさせる。本
発明に従う方法の核心部での蒸留は、1基以上の蒸留塔(塔のライン)を使用し
てバッチ式又は連続式により実施することができる。塔のラインの使用は工業的
に好ましい。 本発明に従う方法の段階(C1)において使用される蒸留塔のラインは、少な くとも2基の塔(I、II、・・・N番)、好ましくは少なくとも3基の塔を含む
。
の少なくとも1回の注入又は混入が本発明に従って実施される。この操作は、こ
こでの説明では(C2)と称するが、以下に指示するように、 (i)禁止剤を含む流体(好ましくは、液体)を、一方では少なくとも蒸留ラ
インの第一の塔(I)に該AHHSを含む流体蒸気に関して向流方向で、他方で
は第二の塔(II)のための供給流体中に注入することによって、 (ii)及び(又は)禁止剤を蒸留ラインの塔(II〜N番)の少なくとも1基、
、好ましくは塔(II)のための供給流体と混合することによって 有利に実施される。 本発明によれば、別法(i)が実際には特に使用される。
l3)及びそれの禁止剤(例えば、デカメチルペンタシロキサン)の除去を意図 する。 塔(II)は、粗製反応混合物の最も軽質の化合物、即ち、例えばアルキルジヒ
ドロハロ(クロル)シランMeH2SiCl及びMe2H2Siのトッピングによ る分離を意図する。 塔(III)は、目標のアルキルモノヒドロシラン(例えば、MeH2SiCl)
のテーリングによる最終の単離を意図する。
置は、蒸留操作(理論段階の数、還流比、塔の底部及び頂部の温度及び圧力、供
給点)を制定する際の決定的な因子である。
、塔の底部及び頂部のための圧力パラメーター(PbI、PtI)及び温度パラメー
ター(θbI、θtI)、プレートの枚数nI並びに還流比rIを、目標のAHHSヲ
含む蒸留留分が塔(I)の頂部で回収されるように、設定するために注意しなが
ら供給される。 この留分は、次いで液体に凝縮され、これは還流物RI及び蒸留物DIに分別さ
れる。
するバイパスの前に又は後に、好ましくは前に混入される。 その結果として禁止剤の一部分がRIにより塔(II)に逆流することになるが 、逆流する非常に少量のこの禁止剤の部分がそれでも妨害性の不均化を失わせる
のに十分であることを見出したことは特に驚くべきことである。
量の60〜80容量%、好ましくは70〜75容量%であるのに対して、引き出
されて次の塔(II)に移送される留分DIについて40〜20容量%、好ましく は30〜25容量%を占めるようなものである。
、プレートの枚数nII並びに還流比rIIを、 一方では、塔(II)の頂部で、蒸留物(DII)を形成し且つ目標のAHHSの
沸点よりも低い沸点を持つアルキルヒドロハロシラン及びアルキルシランを含む
蒸留留分を、 他方では、塔(II)の底部で、目標のAHHSを含む蒸留留分(PII)を 生成させ収集するように、選定することによって達成される。 実際には、塔(II)の頂部で生成したガス状流体の実質的に全部が、軽質留分
(例えば、MeH2SiCl、Me2H2Si)を除いて、有利に凝縮される。軽 質留分と共にガスは、付加価値を高め又は焼却するために蒸留回路から排出され
る。DIIの残部を部分的に又は完全に、好ましくは完全に構成する液状凝縮物は
、塔(II)の頂部に逆流する。
び温度パラメーター(θbIII、θtIII)、プレートの枚数nIII並びに還流比rI II を、 一方では、塔の頂部で、目標のAHHSから本質的になる蒸留物(DIII)を 、 他方では、塔(II)の底部で、残液(PIII)を形成し且つ目標のAHHSの 沸点よりも高く又はこれに等しい沸点を持つアルキルヒドロハロシラン及びアル
キルシランを含む蒸留留分を、 生成させ収集するように、設定するために注意が払われた。 実際には、蒸留物DIIIは好ましくは凝縮され、まだ存在する可能性ある不純 物(例えば、Me2H2)は適当ならばガス状形態で排出することができる。
って、好ましい禁止剤は、 ・4〜10個のSi原子を含む環状のポリオルガノシロキサン(POS)(オク
タメチルテトラシロキサン(D4)及びデカメチルペンタシロキサン(D5)が好
ましい)、 ・2〜100個の珪素原子を有するヒドロキシル化された又はヒドロキシル化さ
れていない線状又は分岐状のPOS、さらに好ましくは50mPa・sの粘度を
有するポリメチルシロキサン、 ・アルコキシル化されていてもよいPOS樹脂、 ・アルコキシル化されていてもよいシラン、 ・一官能性又は多官能性のアルコール(例えば、エタノール)、 ・ケトン(例えば、アセトン) ・及びこれらの混合物 である。
のであることができる。 (i)下記の式(4)の単位からなり、連鎖の末端の一方で式(5)の単位によ
り終端し且つ多端で式(6)の単位により終端している線状又は実質的に線状の
POS、 (2i)式(4)の単位からなる環状のPOS、 (3i)数種の成分(1)又は(2i)の互いの混合物、 (4i)1種以上の成分(i)と1種以上の成分(2i)との混合物。
ピル、オクチル又は3,3,3−トリフルオルプロピル;C5〜C8シクロアルキ
ル基、例えばシクロヘキシル又はシクロヘプチル;或いはC6〜C12アリール基 又はアラルキル基であってC6〜C12アリール部分及びC1〜C4アルキル部分を 有するもの(これらの基は芳香族部分に1種以上のハロゲン、C1〜C3アルキル
及び(又は)C1〜C3アルコキシにより置換されていてよい)、例えばフェニル
、キシリル、トリル、ベンジル、フェニルエチル、クロルフェニル又はジクロル
フェニルであり、 ・記号Yは同一でも異なっていてもよく、それぞれR1基か又はOR2基(R2は 水素原子又は線状若しくは分岐状のC1〜C3アルキル基である)のいずれかを表
わす}
単位、例えば式:R1SiO3/2(T)及び(又は)SiO2(Q)を3%以上示 さないPOSを意味するものと理解されたい。ここに示した%は100個の珪素
原子当たりのT及び(又は)Q単位の数を表わす。
しい25℃での粘度を有し、その記号R1の少なくとも60%(数で)がメチル 基を表わす(i)、(2i)、(3i)又は(4i)型の流体からなる。 非常に好適である禁止性のシリコーン化合物の例は、 ・線状のPOS(i)として、連鎖末端のそれぞれでトリメチルシロキシ単位[
式(4)、(5)及び(6)において、R1=Y=CH3]により又はヒドロキシ
ル基[式(4)、(5)及び(6)において、R1=CH3及びY=OH]により
ブロックされていて、5〜300mPa・sである25℃での粘度を有するポリ
ジメチルシロキサン、 ・環状のPOS(2i)として、3〜9個の単位の式(4)(R1=CH3)を示
す環状ポリジメチルシロキサン、及び ・(3i)又は(4i)型の種々の可能な混合物 である。
83.3g、オイル1モル当たりの酸素原子数=4.59を有する線状のα,ω
−ジヒドロキシル化されたポリジメチルシロキサンオイル、 ・POS2:4個のジメチルシロキシ単位を含み、2mPa・sに等しい25℃
での粘度を持ち、次の特性:計算分子量=296g、オイル1モル当たりの酸素
原子数=4を有する環状のポリジメチルシロキサンオイル、 ・POS3:5個のジメチルシロキシ単位を含み、2.5mPa・sに等しい2
5℃での粘度を持ち、次の特性:計算分子量=370g、オイル1モル当たりの
酸素原子数=5を有する環状のポリジメチルシロキサンオイル である。
C12アリール部分及びC1〜C4アルキル部分を有するもの(これらの基は芳香族
部分に1種以上のハロゲン、C1〜C3アルキル及び(又は)C1〜C3アルコキシ
により置換されていてよい)であり、 ・記号R2は同一でも異なっていてもよく、それぞれ線状若しくはC1〜C4アル キル基又はC6〜C12アリール基を表わし、 ・eは0、1、2又は3である] のシラン、 (2i)多くとも5000mPa・sに等しい25℃での粘度を有するシリコー
ン樹脂であって、下記の識別的な特色: ・その構造内に、式:(R3)3SiO0.5(M)、(R3)2SiO(D)、R3S
iO1.5(T)及びSiO2(Q)(これらの式において、記号R3は同一でも異 なっていてもよく、主に、記号R0に関して上で示した定義を有する)の単位か ら選択される単位(これらの単位の少なくとも一つはT単位又はQ単位である)
を有すること、 ・T及び(又は)Q単位の割合が、100個の珪素原子当たりのT及び(又は)
Q単位の数で表わして、10%以上であること、 ・また、1分子につきM、D及び(又は)T単位の珪素原子に担持されている−
OR4末端基(ここで、記号R4は同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素原
子、線状若しくは分岐状のC1〜C4アルキル基又はC6〜C12アリール基を表わ し、−OR4末端の割合は珪素原子1個当たりのこれら末端基の平均数で表わし て、0.2〜3の間である)を有すること を示すもの から選択される化合物が加えられる。
。 ・式(4)のアルコキシシラン(i)であって、R0が同一であって、それぞれ 線状若しくは分岐状のC1〜C4アルキル基又はフェニル基を表わし、記号R2が 同一であって、それぞれ線状若しくは分岐状のC1〜C3アルキル基を表わし、e
=1又は2であるもの。 これらのアルコキシシラン(i)は、例えば、次のものである。 MeSi(OMe)3 C6H5Si(OMe)3 (C6H5)2Si(OMe)2 MeSi(OC2H5)3 C6H5Si(OC2H5)3 (C6H5)2Si(OC2H5)2
Pa・sの25℃での粘度を有する樹脂であって、その構造内で ・M、D及びT単位の記号R3が同一でも異なっていてもよく、それぞれ線状の C1〜C4アルキル基を表わし、 ・T及び(又は)Q単位の割合が30%以上であり、 ・−OR4末端基(ここで、記号R4は水素又は線状のC1〜C2アルキル基を表わ
し、該末端基の割合は0.3〜2の間である)が存在する ようなもの。 これらの樹脂(2i)は、例えば、TD型の樹脂であって、その構造内で ・D単位の記号R3がメチルであるが、T単位の記号R3がn−プロピル基であり
、 ・T単位の割合が、100個の珪素原子当たりのT単位の数で表わして、40〜
65%の範囲内にあり、D単位の割合が、100個の珪素原子当たりのD単位の
数で表わして、60〜35%の範囲内にあり、 ・−OR4末端基(ここで、基R4はエチル基を表わす)がD及びT単位の珪素原
子により担持され、0.3〜0.5の間の割合で存在する ようなものである。
HSの量に関して少なくとも0.0001重量%の割合で、好ましくは0.00
10〜0.0100重量%の割合で、さらに好ましくは0.0020〜0.00
50重量%の割合で混入することが好ましい。
塔(I)の供給流れに混入させることによって再循環される。 本発明に従う方法の好ましい態様に関連して、目標のAHHSはジメチルモノ
ヒドロクロルシラン及び(又は)メチルモノヒドロジクロルシランであり、3基
の蒸留塔(I、II及びIII)が使用される。この好ましい態様の関連でMe2HS
iClを単離するためには、下記の蒸留パラメーターが選定される。 塔(I): ・圧力(実測バールで) 0.1≦PtI≦3、好ましくは1≦PtI≦2 0.1≦PbI≦3、好ましくは1≦PbI≦2 ・温度(℃) 60≦θtI≦120、好ましくは80≦θtI≦100 90≦θbI≦150、好ましくは110≦θbI≦130 ・rI=2±1 ・nI=5〜15 塔(II) ・圧力(実測バールで) 1≦PtII≦8、好ましくは4≦PtII≦5 1≦PbII≦8、好ましくは4≦PbII≦5 ・温度(℃) 30≦θtII≦85、好ましくは60≦θtII≦70 80≦θbII≦140、好ましくは115≦θbII≦125 ・rII=100±50 ・nII=10〜30 塔(III) ・圧力(実測バールで) 10-4≦PtIII≦1、好ましくは10-3≦PtIII≦100×10-3 10-4≦PbIII≦1、好ましくは10-3≦PbIII≦100×10-3 ・温度(℃) 35≦θtIII≦57、好ましくは35≦θtIII≦38 63≦θbIII≦87、好ましくは63≦θbIII≦66 ・rIII=20±10 ・nIII=30〜70
量は、明らかに、塔(I)から出て第二の塔に入る凝縮流体中に固定しようと望
む禁止剤の量に依存する。例示すれば、第一の塔の出口で1000g/h程度の
流量について、禁止剤の注入のための流量は0.1〜5g/h、好ましくは0.
4〜1g/hである。
以上の純度でモノ−又はジアルキルヒドロクロルシランを得るのを可能にさせる
。 事実、これは、モノ−又はジメチルヒドロクロルシランの工業的で経済的な製
造にとって特に魅力的な方法である。
する。この装置は、少なくとも3基の蒸留塔(I、II、III)であって、第一が再分
配触媒及びそれの禁止剤のテーリングを意図したもの、第二がアルキルジヒドロ
ハロシランのトッピングを意図したもの及び第三が目標のAHHSと流入する蒸
留流れ中にまだ存在するその他の生成物との間の分離を意図したものを含むこと
、及び これらの塔には、目標のAHHSがその他の望ましくない副生成物に転化され
る副反応を接触させることができる物質に関して活性である少なくとも1種の禁
止剤を混入させるための手段が据え付けられていて、この混入手段は好ましくは
禁止剤を有利には塔(I)の頂部で生成する凝縮物中に移送させるための手段で
あること を特徴とする。
説明する以下の実施例に照らしてより良く理解されよう。 本発明に従う装置の好ましい具体例のブロック図を表わす添付の図面を参照し
て本発明に従う装置の詳細な説明をする。
、III)のラインとの間に挿入された中間容器2を含む。 反応器1は、再分配段階(a)の部位として作用する。再分配触媒、例えばA
lCl3の禁止剤が反応の終了時に反応器1に導入される。この反応器1は、第 一の内容物を第二にデカントするのを可能にさせるパイプ3により中間容器2に
接続される。このようにデカントされた粗製の再分配反応混合物は若干の軽質揮
発性化合物、例えばMe2H2Siを含むことができる。容器で生成したこれらの
揮発性物質は、付加価値を高め又は燃焼により破壊するためにガス状で又は凝縮
後に液体状で回収することができる。これは、図面において出口Aに相当する。
使用して蒸留塔(I)に移送することができる。パイプ14は、周知の蒸留計算
に相当する供給点で塔(I)に接続している(濃縮段階及びストリッピング段階
)。 この塔(I)は、その同族の塔(II)及び(III)と同様に、当業者に知られ たタイプのものである。それらは、気泡トレー、孔あきトレー、弁トレー又は任
意のタイプの堆積充填物を有する塔である。 添付の図面に示した装置の塔(I、II、III)に関しては、それらのそれぞれが底
部と頂部を示し、その間で温度勾配が確立されることを観察されたい。塔(I、II
、III)のそれぞれの頭部には液状又はガス状の蒸留物(DI、DII、DIII)を生
成させるための凝縮手段(5I、5II、5III)が会合している。塔(I、II、III)
のそれぞれの底部には、塔内で液体状態から蒸気状態への変化のために必要とさ
れる熱エネルギーを提供するのに好適なボイラー(6I、6II、6III)が備えら
れる。 凝縮器(5I、5II、5III)及びボイラー(6I、6II、6III)は、一方では
それぞれパイプ(7I、7II、7III)により、他方ではパイプ(8I、8II、8I II )により相当する塔に接続される。 凝縮器5Iは、塔(I)からの軽質化合物の蒸気をタンク9において収集され る液状凝縮物へ転化させるのを可能にさせる。
ンD5を混入させるための手段11、12及び13が備えられる。これらの手段 は、禁止剤のための容器11をパイプ12により塔(I)からのトッピング蒸留
留分から得られた液状凝縮物を収集するためのタンク9に接続させてなるもので
ある。このパイプ12には、注入される禁止剤の少量を定量的に決定するのを可
能にさせる流量計13が備え付けられる。 MeH2SiCl、Me2H2Si、Me2HSiCl、MeH3Si、Me4Si
、Me3SiCl及びMe2SiCl2のような化合物を含む禁止剤/液状トッピ ング凝縮物混合物が、パイプ15に入ってポンプ14を使用して、還流物RIの ためのパイプを形成する分岐16及び流体又は蒸留物DIを塔(II)に供給する ための分岐17からなるバイパスまで移送される。 還流物のためのパイプ16は塔(I)の頂部に現れるが、パイプ17は塔(II
)の供給点で現れ、この供給点は塔(I)のものと同様に選択される。このパイ
プ17には流れRI及びDIを調節するのを可能にさせる弁18が備えられる。 例えば、パイプ15から生じる流れの3分の1がパイプ17より移送され、残 りの3分の2が還流パイプ16により移送される。
(これは環状のポリシロキサン、例えばデカメチルペンタシロキサン=D5であ ってよい)及び最も重質のオルガノクロルシラン、例えばMe2SiCl2である
。 塔(II)の頂部と会合した凝縮器5IIの出口で収集される液体に凝縮した蒸気 は、パイプ20によりこの塔(II)の頂部に逆流する。 凝縮器5IIにより液体に転化されなかった軽質のオルガノシランガスは蒸留物
DIIを構成し、付加価値を高め又は燃焼により破壊されるようにする目的でパイ
プ22により排出される。 塔(II)により発生した軽質の生成物のトッピングは、結果として塔(III) に供給しようとする液状残液PIIを生成させることになる。PIIは、例えば、M
e2H2SiCl、MeHSiCl2、Me2SiCl2及びMe3SiClを含む。
用せずに、好ましくはポンプを使用せずに)により塔(III)に移送される。 塔(III)の頂部には、精製しようと望むAHHSを含有する液状凝縮物を収 集するためのパイプ24が備えられる。また、凝縮器5IIIは、ガス抜きされた 生成物の排出のためのパイプ25に接続される。さらに、塔(III)の頂部には 、純粋な又は実質的に純粋なAHHSからなら還流物RIIIのためのパイプ26 が備えられる。 塔(III)の底部には、その一部に、液体PIIIを収集するためのパイプ28が
備えられるが、これはその液体の付加価値を高め、それを回収し又は回収された
化合物(これは、例えばMe3SiCl及びMe2SiCl2であることができる )を破壊するための地点まで移送させるのを可能にさせる。
び13は、それらを塔(I)の頂部の還流物RIのための返送ループに接続する ことに加えて又はそれに接続する代わりに、還流物RIのためのこのループの下 流に位置した塔(II)に供給するためのパイプ17に接続することができよう。 また、その他の別法によれば、禁止剤を塔(II)及び(又は)(III)の頂部 に導入することが可能である。
a)でルイス酸触媒(この場合はAlCl3である)の存在下に再分配すること によって製造されるMe2HSiCl(=目標のAHHS)の合成である。この 反応は反応器1で起こる。 使用する禁止剤は、5個のジメチルシロキシ単位(D5)を含み、25℃の粘 度が2.5mPa・sであり、次の特性: 計算分子量=370g オイル1分子当たりの酸素原子数=5 を有する環状のポリジメチルシロキサン(PDMS)オイルである。
積充填物を含む。その他の装置、凝縮器、ボイラー、弁などは既知のタイプのも
のである。
パージしたステンレス鋼製の反応器1に攪拌しながら装入して0.5のMeH/
Me3モル比を得る。 この混合物に触媒、即ち252gの無水塩化アルミニウムを添加する。 反応器を密封し、圧力を窒素により10×105Paに、次いで大気圧に調節 する。攪拌は4枚羽根のタービンにより提供する。攪拌速度は100rpmであ
る。反応器を100℃まで加熱すると、圧力は4.5×105Paに確立される ようになる。温度は100℃に2時間保持する。反応器に294gのPOS禁止
性化合物を数分間で導入する。一緒にした混合物を攪拌しながら100℃で半時
間保持し、次いで反応器を20℃に冷却する。1.5×105Paの残留圧力を ガス抜きにより除く。このようにして、1313gのMe2HSiCl及び活性 でない触媒を含む8757gの反応混合物が得られた。
を容器2にバッチ式で移送する。 塔(I)の入口での物質収支(ガスクロマトグラフィーにより生じた)は、次
の通りである。 150g/hのMe2HSiCl(目標のAHHS) 380g/hのMe2SiCl2 380g/hのMe3SiCl 20g/hのMeHSiCl2 41g/hの重質生成物=D5+AlCl3 29g/hの軽質生成物=Me2H2Si、MeH2SiCl、Me4Si及び
その他の軽質生成物 合計で1000g/h
示す。 DII=29g/h、本質的にMeH2SiCl、Me2H2Si及びその他の軽 質生成物を含む。 PII= Me2HSiCl ・・・・ 150g/h Me2SiCl2 ・・・・339g/h Me3SiCl ・・・・ 380g/h MeHSiCl2 ・・・・ 20g/h D5 ・・・・ 0.25g/h 合計で889.25g/h DIIをガス抜き22より排出させ、PIIを塔(III)にパイプ23より導入す る。
を示す。 DIII=150g/hのMe2HSiCl、純度が99%で、不純物として主に
MeHSiCl2を含む。 PIII= Me3SiCl ・・・・ 380g/h Me2SiCl2 ・・・・339g/h MeHSiCl2 ・・・・ 20g/h D5 ・・・・ 0.25g/h 合計で739.25g/h ガス抜き25はMe2H2を全く又は実質的に発散させない。 5)比較例 塔(I)の頂部でD5を注入しない蒸留(c)を実施する。 DIII=Me2HSiCl(75g/h)、1%以上のMe2H2Siを含む。 ガス抜き22及び25は、Me2HSiClの妨害性不均化により生成する多 量のMe2H2を漏出させる。 D5の注入なしでは蒸留塔に供給するMe2HSiClの50%しか回収されな
いのに対して、D5の注入によりそれの100%が回収される。
Claims (8)
- 【請求項1】 少なくとも1種のルイス酸により接触させる不均化反応を受
け易いアルキルモノヒドロハロシラン(AHHS)を製造するにあたり、次の必
須の段階: (a)式(1):(R)a(H)bSiX4-a-bの少なくとも1種の第一化合物と 式(2):(R’)cSiX4-cの第二化合物(これらの式(1)及び(2)にお
いて、 a=0、1、2又は3であり、b=1、2又は3であり、c=1、2、3又は
4であり、a+b≦3であり、 R及びR’は互いに同一及び(又は)異なっていて、アルキル及び(又は)ア
リール(好ましくは、メチル、エチル、プロピル又はフェニル)から選択される
基であり、 X置換基は互いに同一及び(又は)異なっていて、ハロゲン、好ましくはCl
に相当し、 ただし、式(1)及び(2)の2種の化合物の少なくとも一つに少なくとも1
個のX原子が存在するものとする)との間の再分配反応(該再分配反応はルイス
酸から、好ましくはハロゲン化金属及び(又は)硼酸金属から、さらに好ましく
はAlCl3、ZrCl4、KAlCl4、CuCl、H3BO3及びBF3よりなる
群から選択される触媒の存在下に行なわれる)、 (b)反応混合物への再分配反応触媒の禁止剤の少なくとも1種の導入、 (c)粗製の再分配反応混合物(a)中に形成されたアルキルモノヒドロシラン
の好ましくは蒸留による分離及び収集 を含み、さらに ・段階(c)に関して、粗製反応混合物が少なくとも1基の蒸留塔を伴う蒸留処
理に付されること、 ・それ故に、蒸留回路の少なくとも一部分には、目標のAHHSがこのAHHS
に関して再分配反応触媒として挙動できる物質の禁止剤の少なくとも1種の存在
下に存在すること を特徴とする、アルキルモノヒドロハロシランの製造方法。 - 【請求項2】 蒸留段階(c)が、本質的に、 (c1)少なくとも2基(I、II・・・N番)、好ましくは少なくとも3基の蒸留塔
のラインを使用し、 (c2)AHHSを含む流体が、禁止剤と (i)禁止剤を含む流体(好ましくは、液体)を、一方では少なくとも蒸留ラ
インの第一の塔(I)に該AHHSを含む流体蒸気に関して向流方向で、他方で
は第二の塔(II)のための供給流体中に注入することによって、 (ii)及び(又は)禁止剤を蒸留ラインの塔(II〜N番)の少なくとも1基、
、好ましくは塔(II)のための供給流体と混合することによって(別法(i)が
実際には特に使用される) 接触されるのを確実にする ことを含む請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 段階(c2)において、目標のAHHSを含む流体が禁止剤 と、後者を塔(I)の頂部で生成し収集された凝縮物(DI)と混合し及びこの 凝縮物の少なくとも一部分の該塔(I)への還流物RIを規定することによって 、接触されることを確実にし、その際に還流比rI=RI/DI(ここで、RI=塔
(I)の頂部での還流物、DI=塔(I)の頂部での蒸留物である)を0.5〜 3、好ましくは1.5〜2.5、さらに好ましくは1.8程度の値に調節するよ
うにすることを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 ・段階(c1)において、3基の蒸留塔のラインであって、 それぞれ、粗製反応混合物の重質化合物をテーリングするための塔(I)、粗製
反応混合物の軽質化合物をトッピングするための塔(II)及びAHHSの最終分 離のための塔(III)からなるものを使用すること、 ・塔(I)に、塔の底部及び頂部のための圧力パラメーター(PbI、PtI)及び
温度パラメーター(θbI、θtI)、プレートの枚数nI並びに還流比rIを、目標
のAHHSを含む蒸留留分が塔(I)の頂部で回収されるように、設定すること
に注意しながら、粗製反応混合物を供給すること、 ・この留分を液体として凝縮させて、これを還流物RI及び蒸留物DIに分別する
こと、 ・塔(II)に、塔の底部及び頂部のための圧力パラメーター(PbII、PtII)及
び温度パラメーター(θbII、θtII)、プレートの枚数nII並びに還流比rIIを
、 一方では、塔(II)の頂部で、蒸留物(DII)を形成し且つ目標のAHHSの
沸点よりも低い沸点を持つアルキルヒドロハロシラン及びアルキルシランを含む
蒸留留分を、 他方では、塔(II)の底部で、目標のAHHSを含む蒸留留分(PII)を 生成させ収集するように、設定することに注意しながらDIを供給すること、及 び ・塔(III)に、塔の底部及び頂部のための圧力パラメーター(PbIII、PtIII )及び温度パラメーター(θbIII、θtIII)、プレートの枚数nIII並びに還流 比rIIIを、 一方では、塔の頂部で、目標のAHHSから本質的になる蒸留物(DIII)を 、 他方では、塔(III)の底部で、残液(PIII)を形成し且つ目標のAHHSよ
りもの沸点よりも高く又はこれに等しい沸点を持つアルキルヒドロハロシラン及
びアルキルハロシランを含む蒸留留分を、 生成させ収集するように、設定することに注意しながら、PIIを供給すること を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 - 【請求項5】 禁止剤が、 ・4〜10個のSi原子を含む環状のポリオルガノシロキサン(POS)(オク
タメチルテトラシロキサン(D4)及びデカメチルペンタシロキサン(D5)が好
ましい)、 ・2〜100個の珪素原子を有するヒドロキシル化された又はヒドロキシル化さ
れていない線状又は分岐状のPOS、さらに好ましくは50mPa・sの粘度を
有するポリメチルシロキサン及びそれらの混合物、 ・アルコキシル化されていてもよいPOS樹脂、 ・アルコキシル化されていてもよいシラン、 ・一官能性又は多官能性のアルコール、 ・ケトン、 ・及びこれらの混合物 から選択される請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 禁止剤が、蒸留前の粗製反応混合物中に存在するAHHSの
量に関して少なくとも0.0001重量%、好ましくは0.0010〜0.01
00重量%、さらに好ましくは0.0020〜0.0050重量%の割合で混入
されることを特徴とする選択される請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 目標のAHHSがジメチルモノヒドロクロルシランであるこ
と、 3基の蒸留塔(I、III、III)が使用されること、 下記の蒸留パラメーター: 塔(I): ・圧力(実測バールで) 0.1≦PtI≦3、好ましくは1≦PtI≦2 0.1≦PbI≦3、好ましくは1≦PbI≦2 ・温度(℃) 60≦θtI≦120、好ましくは80≦θtI≦100 90≦θbI≦150、好ましくは110≦θbI≦130 ・rI=2±1 ・nI=5〜15 塔(II): ・圧力(実測バールで) 1≦PtII≦8、好ましくは4≦PtII≦5 1≦PbII≦8、好ましくは4≦PbII≦5 ・温度(℃) 30≦θtII≦85、好ましくは60≦θtII≦70 80≦θbII≦140、好ましくは115≦θbII≦125 ・rII=100±50 ・nII=10〜30 塔(III): ・圧力(実測バールで) 10-4≦PtIII≦1、好ましくは10-3≦PtIII≦100×10-3 10-4≦PbIII≦1、好ましくは10-3≦PbIII≦100×10-3 ・温度(℃) 35≦θtIII≦57、好ましくは35≦θtIII≦38 63≦θbIII≦87、好ましくは63≦θbIII≦66 ・rIII=20±10 ・nIII=30〜70 が選択されること を特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 - 【請求項8】 ・少なくとも3基の蒸留塔(I、II、III)を含み、第一が特に
再分配触媒及びそれの禁止剤のテーリングを意図したもの、第二がアルキルジヒ
ドロハロシランのトッピングを意図したもの及び第三が目標のAHHSと流入す
る蒸留流れ中にまだ存在するその他の生成物との間の分離を意図したものである
こと、及び ・これらの塔には、目標のAHHSがその他の望ましくない副生物に転化される
副反応を接触させ得る物質に関して活性である少なくとも1種の禁止剤を混入さ
せるための手段が据え付けられていて、これらの手段は好ましくは禁止剤を有利
には塔(I)の頂部で生成した凝縮物中に移送させるための手段であること を特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
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