JPH0344393A - トリメトキシシランの製造方法 - Google Patents

トリメトキシシランの製造方法

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JPH0344393A
JPH0344393A JP1179535A JP17953589A JPH0344393A JP H0344393 A JPH0344393 A JP H0344393A JP 1179535 A JP1179535 A JP 1179535A JP 17953589 A JP17953589 A JP 17953589A JP H0344393 A JPH0344393 A JP H0344393A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、トリメトキシシランの製造方法に関し、さら
に詳しくは、メチルアルコールを、塩化銅が金属硅素に
担持された触体の存在下に、気相で反応させることによ
るトリメトキシシランの製造方法に関する。
発明の技術的背景 トリメトキシシランは、反応性に富む硅素−水素結合を
有し、各種オレフィン類またはアセチレン類に容易に付
加するので多様の機能を持つ化合物、たとえばシランカ
ップリング剤などの製造原料として有用な化合物である
。従っC1トリメトキシシランの安佃でかつ効率のよい
製造方法の開発が強く望まれている。
ところで従来、金属硅素とアルキルアルコールとを銅触
媒の存在下に反応させてメトキシシランを含むアルコキ
シシランを製造する方法として以下のようなものが開示
されている。
(イ)90%金属硅素と10%銅とからなる混合物を水
素気流中工050℃にて2時間加熱して得た触体の存在
下に、メタノールを気相にて280℃で反応させること
によるテトラメトキシシランの製造方法(ジャーナル 
オブ アメリカン ケミカル ソサイテ! −(J、o
l Am、Chem 5o()、70巻、2170〜2
171頁、1948年)。
(ロ)アルキルアルコール蒸気を、細かく粉砕した硅素
と触媒とで形成した流動床に吹き込むことによる気相で
のトリアルコキシシランおよびジアルコキシシランの製
造方法(特公昭37−17967号公報)。
(ハ)(イ)の方法で使用した触体をシリコーンオイル
に懸濁し、液相にて280℃で反応させることによるト
リメトキシシランおよびテトラメトキシシランの製造方
法(インオーガニック ケミストリー(Inorg、C
helll、) 、9巻、5号、1071〜1075頁
、1970年)。
(ニ)反応系中のメチルアルコールの水分含量を200
0 ppm以下に維持して、溶媒中で反応させるメトキ
シシランの製造方法(特開昭55−28928号公報)
(ホ)ドデシルベンゼンを主体とする反応溶媒を用いる
メトキシシランの製造法(特開昭55−76891号公
報)。
(へ)沸点が300〜480℃の範囲にあるジアルキル
ベンゼンを反応溶媒として用いるアルコキシシランの製
造法(特開昭57−108094号公報)。
(ト)水素化トリフェニルを主体とする反応溶媒を用い
るアルコキシシランの製造方法(特開昭57−9959
3号公報)。
(チ)金属硅素と銅触媒とを予め水素ガス雰囲気下で加
熱処理した触体または該触体と助触媒としてのアルカリ
金属アルコラードあるいはアルカリ金属の存在下に、ア
ルキルアルコールを反応媒体中で反応させるアルコキシ
シランの製造方法(特開昭62−96433号公報)な
どである。
しかしながら、上記に開示された製造方法では、以下の
ような問題点があった。すなわち、金属硅素と銅との混
合物を水素気流中にて加熱して得た触体の存在下に、メ
タノールを気相にて反応させる方法では、テトラメトキ
シシランが主成分として生威し6、目的とするトリメト
キシシランが得られないという問題点があった。
また、硅素と触媒とにて形成した流動床に、メタノール
蒸気を吹き込むことによるメト・キシシランの製造方法
では、水素気流をメタノールに随伴させない場合にはト
リメトキシシランの選択率は45%程度であり、また水
素気流をメタノールに随伴させた場合にはトリメトキシ
シランの選択率は78%程度であり、いずれにしてもト
リメトキシシランの選択率が低いという問題点があった
また、(ハ)〜(チ)の方法は、いずれも液相反応であ
り、トリメトキシシランが主成分として得られるものの
、硅素の転化率が低い、反応速度が遅いあるいはトリメ
トキシシランの選択率が低いことなどの理由により、工
業的製法として満足できるものではないという問題点が
あった。
さらに液相反応では、金属硅素と銅触媒との接触効率が
変化するためか、用いる反応媒体の種類または反応媒体
量により触媒の活性が変化するという、本来の化学反応
とは別の因子が反応に影響するといった問題点があった
発明の目的 本発明は、金属硅素とメチルアルコールとから銅触媒の
存在下にて、トリメトキシシランを製造するに際し、硅
素の転化率が低い、反応速度が遅い、トリメトキシシラ
ンの選択率が低いといった従来技術に伴う問題点を解決
しようとするものであり、トリメトキシシランの安価で
かつ効率のよい製造方法を提供す′ることを目的として
いる。
発明の概要 本発明者らは、反応媒体の種類もしくは反応媒体の量な
どによって触媒活性が変化する液相反応よりも、気相反
応にてトリメトキシシランが製造できつればそのメリッ
トは大きいと考え、トリメトキシシランの気相での製造
方法を種々検討した。
その結果、塩化鋼を金属硅素に担持した触体を用いるこ
とにより、気相にてトリメトキシシランを高活性および
高選択率にて製造しうろことを見出し、本発明を完成す
るに至った。
すなわち、本発明に係るトリメトキシシランの製造方法
は、金属硅素とメチルアルコールとを銅触媒の存在下に
反応させてメトキシシランを製造するに際して、塩化銅
を金属硅素に担持した触体の存在下に、気相で反応を行
うことを特徴としている。
本発明によれば、トリメトキシシランを高選択率で、か
つ高収率で得ることができる。
発明の詳細な説明 以下、本発明に係るトリメトキシシランの製造方法につ
いて具体的に説明する。
触   体 本発明で用いられる触体は、たとえば、塩化銅(I)が
溶解されたアンモニア水溶液または塩化銅(I)が溶解
されたジメチルスルフィド溶液あるいは塩化! (U)
が溶解されたメタノール溶液に、金属硅素を加え、加熱
もしくは減圧にて上記溶媒を蒸発させることにより容易
に調製することができる。本明細書では、上記のように
して調製した触体を担持性触体という。
本発明では、このようにして調製した担持性触体をさら
にヘリウムまたは水素気流下にて前処理するが、この前
処理は、たとえば、流通系固定床反応器に、上記で得ら
れた担持性触体を充填し、常圧、250〜500℃の条
件下においてヘリウムなどの不活性ガスまたは水素気流
を数1/h(常圧・常温換算値)にて数時間流通するこ
とにより行うことができる。
このようにして調製された担持性触体では、金属硅素に
塩化銅が担持されているために、単に金属硅素と塩化銅
(I)とを物理的に混合した触体よりも、塩化銅(1)
と金属硅素との接触効率が向上し、下記(1)式で示さ
れる反応が起り易くなり、従って下記(2)式で示され
るような反応の活性点であるC u s S i合金が
多数生成することにより触媒活性が向上するものと考え
られる。
また、本発明で調製された担持性触体の前処理は、とく
に硅素に担持された塩化銅(n)を水素で前処理した場
合には、塩化銅(n)は還元されて塩化銅(1)を生成
し、またヘリウムなどの不活性ガスで前処理した場合に
は、下記(1)式で示される反応が促進されていると推
定される。
4CuCjl +S i→4Cu+S icu   (
1)3Cu  +S i  →Cu3 S i    
  (2)なお、本発明における金属硅素に対する塩化
銅の担持率は0.1〜20重量%好ましくは0. 5〜
15重量%程度である。
接触条件 本発明に係るメチルアルコール蒸気と上記前処理後の担
持性触体との接触は、従来から知られている方法の中か
ら適宜選択できる。たとえば、メタノール蒸気と担持性
触体とを固定床方式で接触させる方法、移動床方式で接
触させる方法、流動床方式で接触させる方法などを採用
することができる。また場合によっては、メタノール蒸
気と担持性触体とを回分式で接触させることもできる。
メタノール蒸気と担持性触体との接触時間は常圧・常温
でのガス空間速度(G、I(、S、V)にて20.00
0〜1.000時間−1程度であることが好ましい。
本発明における金属硅素とメチルアルコールとの反応温
度は、180〜300℃好ましくは200〜280℃程
度であることが望ましく、反応圧力は常圧でも加圧下で
もよい。反応温度および反応圧力は、系を気相に保ちう
る範囲から適宜選択できる。
発明の効果 本発明の方法により、トリメトキシシランを高活性にて
効率よく製造することができる。また、本発明の方性は
液相性技術と比較して、トリメトキシシランを高選択率
にて得ることができうるため、運転費を低減できるとい
う効果が得られる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。
まお、実施例中の%はとくに断わりがない限り重量基準
である。
実施例1 窒素雰囲気下にて、塩化銅(■)(関東化学(用型、特
級品)をアンモニア水(関東化学(用型、特級品)に溶
解し、得られた溶液に金属硅素(添j理化学■製、純度
99.5%、を63〜45μにふるい分け、イオン交換
水で洗浄したもの)を加えた後、直ちに100〜110
℃にて蒸発乾固して塩化銅(I)2.5%が金属硅素に
担持された担持性触体を得た。
このようにして得られた触体0.5gを内径10−のパ
イレックスガラス製固定床反応器に充填した後、反応器
を450℃に加熱して、ヘリウムガスを1.81/h 
(常温・常圧)にて1時間流通することにより担持性触
体の前処理を行った。
次いで反応温度を260℃、メタノール分圧を99Kp
aに設定し、反応器にメタノールをマイクロフィーダー
にて106ミリモル/時間の供給速度で供給して、気相
にてトリメトキシシランの製造を行った。なお、反応生
成物は、反応管出口に接続したガスクロマトグラフ(S
E−30,2mカラム、100℃)にて5分毎に分析し
た。
その結果、誘導期なしでメトキシシランが生威し初め、
反応開始2時間後にはメトキシシランの生成速度は8ミ
リモル/時間に達し、以後徐々に低下した。反応開始5
時間後の金属硅素の転化率は84%であり、トリメトキ
シシランの選択率は94%であった。なお、トリメトキ
シシラン以外のメトキシシラン生成物はテトラメトキシ
シランであった。
実施例2〜】−0 担持性触体の塩化銅(1)の担持率、前処理条件および
反応条件を第1表に示すように代えた以外は、実施例1
と同様にして担持性触体の調製、前処理およびトリメト
キシシランの製造を行った。
反応開始までの誘導期、メトキシシランの生成速度、金
属硅素の反応開始5時間後の転化率およびトリメトキシ
シランの選択率を第1表に示す。
実施例11 塩化銅(I)をジメチルスルフィド(関東化学■製、特
級品)に溶解し、得られた溶液に金属硅素を加えた後、
直ちに約50℃にて蒸発乾固して、塩化銅(I)10%
が金属硅素に担持された担持性触体を得た。
このようにして得られた触体0.5gを内径10閣のパ
イレックスガラス製固定床反応器に充填した後、反応器
を260℃に加熱して、ヘリウムガスを1.81/h 
(常温・常圧)にて1時間流通することにより、担持性
触体の前処理を行った。
次いで反応器を260℃に保ち、メタノール分圧99K
paにて、反応器にメタノールを106ミリモル/時間
の供給速度で供給して、気相におけるトリメトキシシラ
ンの製造を行った。
その結果、10〜15分の誘導期を経た後、メトキシシ
ランが生威し始め、反応開始2時間後にはメトキシシラ
ンの生成速度は5ミリモル/時間に達し、以後徐々に低
下した。反応開始5時間後の金属硅素の転化率は57%
であり、トリメトキシシランの選択率は94%であった
第 1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6 実施例7 実施例8 実施例9 実施例10 (%) ■ 2.5 2.5 2.5 0 2.5 2.5 (/’C/hr) ヘリウム/45Q/1 ヘリウム/45G /1 ヘリウム/450 /1 ヘリウム/45G /1 ヘリウム/350 /1 ヘリウム/26G /1 ヘリウム/260/1 ヘリウム/260/1 水  素/260/1 (℃/Kpa) 260/99 260/99 240/99 220/99 260/99 260/99 260/99 260/99 260/99 メトキシシラン (ミリモル/時間) 4以後減少 2.3以後減少 約1 約1 ■ 4(1時間後) 以後減少 5 (4時間後) 実施例12〜t3 塩化銅(I)の担持率を第2表に示すように代えた以外
は、実施例1■と同様にして担持法触体の調製、前処理
およびトリメトキシシランの製造を行った。反応開始ま
での誘導期、メトキシシランの生成速度、金属硅素の反
応開始5時間後の転化率およびトリメトキシシランの選
択率を第2表に示す。
実施例14 無水塩化銅(■)(和光紬薬工業■製、純度95%)を
メタノールに溶解し、得られた溶液に金属硅素を加えた
後、直ちにロータリーエバポレーターにて室温でメタノ
ールを蒸発して、塩化銅(II) 2. 5%が金属硅
素に担持された担持性触体を得た。
このようにして得られた触体0.5gを内径10mmの
パイレックスガラス製固定床反応器に充填した後、反応
器を260℃に加熱して、水素ガスを1.81/h (
常温・常圧)にて1時間流通することにより担持性触体
の前処理を行った。
次いで反応器を260℃に保ち、メタノール分圧99 
K p aにて、反応器にメタノールを106ミリモル
/時間の供給速度で供給して、気相におけるトリメトキ
シシランの製造を行った。
その結果、30分の誘導期を経た後、メトキシシランが
生威し始め、反応開始3.5時間後にはメトキシシラン
の生成速度は12ミリモル/時間に達し、以後低下した
。反応開始5時間後の金属硅素の転化率は100%であ
り、トリメトキシシランの選択率は89%であった。
実施例15〜21 担持性触体の塩化銅(n)の担持率および前処理条件を
第3表に示すように代えた以外は、実施例14と同様に
して担持性触体の調製、前処理およびトリメトキシシラ
ンの製造を行った。反応開始までの誘導期、メトキシシ
ランの生成速度、金属硅素の反応開始5時間後の転化率
およびトリメトキシシランの選択率を第3表に示す。
比較例1 塩化銅(I)2.5%と金属硅素97.5%とを物理的
に混合し触体を得た。このようにして得られた触体0.
5gを用いて、260℃にてヘリウムガスを1時間流通
した以外は、実施例1と同様にして触体の前処理および
トリメトキシシランの製造を行った。
その結果、1時間の誘導期を経た後、メトキシシランが
生成し始め、その生成速度は約0.5ミリモル/時間で
あった。また反応開始3時間後の金属硅素の転化率は5
%であり、トリメトキシシランの選択率は95%であ、
った。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属硅素とメチルアルコールとを銅触媒の存在下
    に反応させてメトキシシランを製造するに際して、塩化
    銅を金属硅素に担持した触体の存在下に、気相で反応を
    行うことを特徴とするトリメトキシシランの製造方法。
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