CN105164140A - 制备在格氏偶联反应中具有高选择性的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、和烷基芳基-二卤代硅烷的方法 - Google Patents
制备在格氏偶联反应中具有高选择性的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、和烷基芳基-二卤代硅烷的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种制备在格氏偶联反应中具有高度选择性的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、或烷基芳基-二卤代硅烷的方法。更具体地讲，包含烷基-卤化镁或芳基-卤化镁的格氏试剂被允许与烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷前体或试剂反应以产生R2SiX2和R3SiX的产物混合物，其中每个R被独立地选为烷基基团或芳基基团，并且X为卤素基团，使得所述R2SiX2产物被形成为具有高度选择性。高选择性被定义为在所述反应中形成的R2SiX2产物与所述R3SiX产物的质量比大于7∶1。
Description
本公开整体涉及制备二卤代硅烷的方法及其用途。更具体地讲，本公开涉及在格氏偶联反应中具有高度选择性的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、或烷基芳基-二卤代硅烷的制备。
本节中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能并不构成现有技术。二卤代硅烷通常用作多种有机硅和聚硅烷化合物的工业生产中的前体或试剂。例如，对于烷基芳基-二卤代硅烷，诸如苯基甲基二氯硅烷(PhMeSiCl2)的需求稳步增加以用于生产日常生活中使用的多种材料。
用于制备苯基甲基二氯硅烷(PhMeSiCl2)的方法的例子是格氏试剂诸如PhMgCl与甲基三氯硅烷MeSiCl3在连续搅拌釜反应器(CSTR)中的反应。该类型的常规方法通常通过使用与格氏试剂相比更高浓度的MeSiCl3来优化。以这种方式，格氏试剂与MeSiCl3反应的可能性大于格氏试剂与PhMeSiCl2产物反应的可能性以形成二苯基甲基氯硅烷(Ph2MeSiCl)作为副产物。通常，质量比为至少3∶1的MeSiCl3与PhMgCl用作反应物以便产生质量比最多至7∶1的PhMeSiCl2与Ph2MeSiCl作为产物。
发明内容
本发明通常包括制备在格氏偶联反应中具有高度选择性的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、或烷基芳基-二卤代硅烷的方法。该方法包括以下步骤：提供柱塞流反应器(PFR)、连续管式反应器(CTR)、活塞流反应器、或串联连接的不止一个连续搅拌釜反应器(CSTR)；在预定流速下向PFR提供烃溶剂流；在预定流速下向PFR提供烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流；在预定流速下向PFR提供包含烷基-卤化镁或芳基-卤化镁的格氏试剂流；允许溶剂流、烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流、和格氏试剂流组合以形成组合反应物流；允许组合反应物流在约10℃至约80℃的温度下反应以形成包含R2SiX2、R3SiX、和盐的产物混合物，其中每个R独立地被选为衍生自格氏试剂或者烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷中的任一者的烷基基团或芳基基团，X为卤素基团，并且产物混合物中的R2SiX2与R3SiX的质量比大于7∶1；以及任选地，收集产物混合物。在该方法中，溶剂流、烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流、和格氏试剂流的流速被选为使得组合反应物流中的烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷与格氏试剂的质量比为至少1.5∶1，而组合反应物流中的溶剂与格氏试剂的质量比为至少3∶1。作为另外一种选择，产物混合物中的R2SiX2与R3SiX的质量比大于12∶1；或者，大于19∶1；或者，大于25∶1。
根据本公开的一个方面，反应器为包括至少一个流体模块的PFR，溶剂为甲苯，格氏试剂为苯基氯化镁(PhMgCl)，烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷为甲基三氯硅烷(MeSiCl3)；并且所形成的产物混合物包含PhMeSiCl2、Ph2MeSiCl、和MgCl2。或者，PFR为AdvancedFlowGlassReactorTM。
根据本公开的另一个方面，该方法还可包括以下步骤：在开始格氏反应之前测量反应器上的基准压降；在格氏反应过程期间监测反应器上的压降；以及将在格氏反应过程期间监测的反应器上的压降与基准压降相比以便确定压降的变化。压降的变化提供了对于反应器被盐堵塞的程度的测量，所述盐已凝聚和沉降在反应器中或者已沉积在反应器中的壁上。当反应器被堵塞时，该方法还可包括以下步骤：停止格氏反应；移除堵塞反应器的盐；以及重新开始格氏反应。移除堵塞反应器的盐的一种具体方式包括以下步骤：将反应器的堵塞部分与反应器的其余部分分离；通过反应器的分离部分冲洗烃溶剂以移除烷基-三氯硅烷或芳基-三氯硅烷；通过反应器的分离部分冲洗水，直到所有盐被移除；通过反应器的分离部分冲洗醇以移除任何残留水；通过反应器的分离部分再次冲洗烃溶剂以从分离部分吹扫醇；以及重建反应器的分离部分与反应器的其余部分之间的接触。
在格氏反应过程期间，组合反应物流的流速被预定以使得组合反应物流在反应器中的停留时间小于约30秒；或者，小于约20秒。停留时间被定义为组合反应物流留在反应器内的平均时间量。为了减小盐凝聚和沉降在反应器中的可能性，溶剂与格氏试剂的质量比可被选为大于5∶1；或者，大于6∶1。此外，格氏试剂流可为包含分散在溶剂中的格氏试剂的溶液，其中基于溶液的总重量计，存在于溶液中的格氏试剂的量小于75重量％；或者，小于50重量％；或者，小于25重量％。用于格氏溶液中的溶剂可与用于格氏反应中的烃溶剂相同，或者其可为与烃溶剂相容或可与烃溶剂混溶的溶剂。
根据本公开的另一个方面，包含R2SiX2和R3SiX的产物混合物根据本文所述的方法形成；其中每个R被独立地选为烷基基团或芳基基团，X为卤素基团，并且产物混合物中的R2SiX2与R3SiX的质量比大于7∶1；或者，大于12∶1；或者，大于19∶1；或者，大于25∶1。该产物混合物可为PhMeSiCl2与Ph2MeSiCl的混合物。产物混合物中的苯基甲基二氯硅烷可被分离或收集。
通过本文提供的说明，另外的适用领域将变得显而易见。应当理解，说明和具体例子仅仅旨在用于示例目的，而非旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文所述的附图仅用于示例目的，而非旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1为包括SLAR型流体模块的柱塞流反应器(PFR)的示意图；
图2为根据本公开教导内容的用于进行格氏偶联反应的两种PFR构造(C1和C2)的示意图；
图3为用于PFR中的SJAR型流体模块、DTH型流体模块和DTR型流体模块的示意图；
图4A为如在运行编号13中测量的PFR构造C1的出口温度的绘制为时间函数的曲线图；
图4B为如在运行编号9中测量的PFR构造C1的出口温度的绘制为时间函数的曲线图；
图5为在各种温度下使用PFR构造C1获得的PhMeSiCl2产率(重量％)的绘制为MeSiCl3与PhMgCl质量比的函数的图表；
图6为在各种温度下使用PFR构造C2获得的PhMeSiCl2产率(重量％)的绘制为MeSiCl3与PhMgCl质量比的函数的图表；
图7为在各种温度下使用PFR构造C1获得的PhMeSiCl2选择性的绘制为MeSiCl3与PhMgCl质量比的函数的图表；
图8为在各种温度下使用PFR构造C2获得的PhMeSiCl2选择性的绘制为MeSiCl3与PhMgCl质量比的函数的图表；
图9为从在10℃下在PFR构造C1和C2中进行的实验运行获得的PhMeSiCl2选择性的绘制为MeSiCl3与PhMgCl质量比的函数的图表；
图10A为从在10℃的温度下在PFR构造C1中进行的实验运行获得的PhMeSiCl2的摩尔％选择性的绘制为MeSiCl3与PhMgCl比率的函数的曲线图；并且
图10B为从在10℃的温度下在PFR构造C2中进行的实验运行获得的Ph2MeSiCl的摩尔％选择性的绘制为MeSiCl3与PhMgCl比率的函数的曲线图。
具体实施方式
以下说明实质上仅为示例性的，并且决不旨在限制本公开或其应用或用途。应当理解，在整个说明中，相应的附图标号指示相同或相应的部件或特征。
本公开整体涉及制备在格氏偶联反应中具有高度选择性的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、或烷基芳基-二卤代硅烷的方法。更具体地讲，包含烷基-卤化镁或芳基-卤化镁的格氏试剂被允许与烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷前体或试剂反应以产生R2SiX2与R3SiX的产物混合物，其中每个R被独立地选为烷基基团或芳基基团，并且X为卤素基团，使得R2SiX2产物被形成为具有高度选择性。高选择性被定义为形成于反应中的R2SiX2产物与R3SiX产物的质量比大于7∶1；或者，至少为约12∶1；或者，至少为约19∶1；或者，至少为约25∶1；或者，在使用3∶1质量比的烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷前体与格氏试剂时最多至约97∶1；并且在使用其中溶剂与格氏试剂稀释液为约6∶1的5∶1质量比的烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷前体与格氏试剂时最多至约130∶1。通过允许反应在反应器中发生来使R2SiX2产物的高选择性成为可能，所述反应器诸如柱塞流反应器(PFR)、连续管式反应器(CTR)、活塞流反应器、或串联连接的不止一个连续搅拌釜反应器，或者，柱塞流反应器，诸如AdvancedFlowGlassReactor。R2SiX2选择性随溶剂与格氏试剂的比率增加而增加，因为格氏试剂更可能与烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷反应，而不是R2SiX2。
为了更全面地阐述该概念，本发明贯穿以下整个公开内容根据以下所述来描述：作为格氏试剂的苯基氯化镁(PhMgCl)与作为烷基-三卤代硅烷的甲基三氯硅烷(MeSiCl3)反应以产生苯基甲基二氯硅烷(PhMeSiCl2)与二苯基甲基氯硅烷(Ph2MeSiCl)的混合物，使得PhMeSiCl2形成为具有高度选择性。本领域的技术人员将理解，该概念可扩展至作为格氏试剂的其他烷基-卤化镁或芳基-卤化镁与其他烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷试剂反应以形成相应的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、或烷基芳基-二卤代硅烷，而不超出本公开的范围。格氏试剂的若干例子包括但不限于乙基氯化镁、环戊基溴化镁、碘化甲基镁、异丙基氯化镁、丁基氯化镁、苯基氯化镁、3，4，5-三氟苯基溴化镁。烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷可为本领域中已知的具有式RSiX3的任何分子，其中R为具有1至约10个碳原子，或者，具有1至约4个碳原子的烷基基团，或具有约6至约24个碳原子，或者，具有约6至约12个碳原子的芳基基团，并且其中X为卤素原子，诸如氯、溴或碘。烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷的若干例子包括但不限于甲基三氯硅烷、乙基三溴硅烷和苯基三氯硅烷。
根据本公开的一个方面，如公式1中所示的化学反应可描述为发生在溶解或分散在溶剂中的格氏试剂(PhMgCl)与三氯硅烷(MeSiCl3)之间以产生PhMeSiCl2和镁盐的偶联反应。镁盐和溶剂被选择为使得镁盐从溶液沉淀为固体。或者，溶剂可为芳香烃，或者，甲苯；并且镁盐为氯化镁(MgCl2)。副反应可在格氏试剂与PhMeSiCl2产物之间发生，其导致作为根据公式2的副产物的Ph2MeSiCl的形成。该类型的化学反应被称为串并联反应。为了增加所需产物(在这种情况下为PhMeSiCl2)的选择性，根据本公开的方法进行的反应被允许在柱塞流反应器、连续管式反应器(CTR)、活塞流反应器、和串联连接的不止一个连续搅拌釜反应器(CSTR)中发生；或者，在AdvancedFlowReactorTM中发生。
制备在格氏偶联反应中具有高度选择性的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、或烷基芳基-二卤代硅烷的方法包括以下步骤：提供反应器，所述反应器选自柱塞流反应器(PFR)、连续管式反应器(CTR)、活塞流反应器、和串联连接的不止一个连续搅拌釜反应器(CSTR)中的一个；在预定流速下向反应器提供烃溶剂流；在预定流速下向反应器提供烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流；在预定流速下向反应器提供包含烷基-卤化镁或芳基-卤化镁的格氏试剂流；允许溶剂流、烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流、和格氏试剂流组合以形成组合反应物流；允许组合反应物流在约10℃至约80℃的温度下反应以形成包含R2SiX2、R3SiX、和盐的产物混合物，其中每个R独立地被选为烷基基团或芳基基团，X为卤素基团，并且产物混合物中的R2SiX2与R3SiX的质量比大于7∶1；以及任选地，收集产物混合物。在该方法中，溶剂流、烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流、和格氏试剂流的流速被选为使得组合反应物流中的烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷与格氏试剂的质量比大于或等于1.5∶1，而组合反应物流中的溶剂与格氏试剂的质量比大于或等于3∶1。
烃溶剂可为任何脂族或芳香族溶剂，其中格氏偶联反应能够被执行。烃溶剂的若干具体例子包括但不限于苯、甲苯、二甲苯、己烷、正庚烷、辛烷、环己烷、和环庚烷等等。
在柱塞流反应器(PFR)中，一种或多种流体试剂通过管道或管状部件泵送。化学反应随试剂流动或行进穿过PFR进行。在该类型的反应器中，改变反应速率相对于穿过的距离产生梯度。换句话讲，在PFR的入口处，反应速率通常非常高，但是随着反应混合物流过PFR，在试剂浓度减小而产物浓度增加时，反应速率开始减缓或下降。参见图1，示出了包括一个或多个流体模块10的PFR5的例子。这种PFR的具体例子为AdvancedFlowGlassReactorTM。每个流体模块10包括一个专用于反应15的流体层以及2个专用于传热流体20的循环的流体层(位于反应层15的两侧上)，所述传热流体在反应期间通过热交换提供温度控制。反应层15包括至少一个入口16和至少一个出口17，格氏反应的反应物和产物可通过所述入口和出口进入和离开流体模块10。相似地，热层20包括至少一个入口和出口21，传热流体可流过所述入口和出口。
现在参见图2，示出了用于PFR5中的流体模块10的两种不同构造(C1和C2)。这些构造中的每个用于根据本公开的教导内容进行格氏反应。本领域的技术人员将理解，使用PFR5中的不同类型或设计的流体模块10的这两种构造(C1和C2)在本公开中通篇使用以便更全面地阐述该概念，并且使用其他流体模块10，以及其他类型的柱塞流反应器、连续管式反应器(CTR)、活塞流反应器、或串联连接的不止一个连续搅拌釜反应器(CSTR)被设想为在本公开的范围内。
示于图2中的两种PFR反应器构造之间的主要差异是所使用的流体模块10的数量和类型。在构造C1中，使用五个不同的流体模块，其中一个流体模块在格氏试剂与烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷混合之后使用。相比而言，构造C2使用四个不同的流体模块10，其中三个模块在格氏试剂与烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷混合之后使用。用于两种不用PFR构造(C1和C2)中的不同流体模块10中的每个可从纽约康宁市的康宁公司(CorningIncorporated，Corning，NewYork)商购获得以用于AdvancedFlowGlassReactorTM中。
反应在PFR5、连续管式反应器(CTR)、活塞流反应器、或串联连接的不止一个连续搅拌釜反应器(CSTR)中；或者，在AdvancedFlowGlassReactorTM中的停留时间取决于多种因素，包括通道、管道、或管的尺寸，以及反应混合物通过反应器的流速。在反应器中约20至约30秒范围内的停留时间对应于其中格氏试剂在反应期间完全被消耗的情况。然而，该长度的停留时间也可导致由于反应期间沉淀的镁盐的量所造成的反应器的至少部分堵塞。在柱塞流反应器中，固体镁盐可沉淀在反应器的壁上并且需要定期清洁或移除。因此，较短的停留时间可用于减少对于移除经常沉积的盐的需要。
烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流和格氏试剂流的流速可被预定以使得组合反应物流在反应器中的停留时间小于约30秒；或者，小于约20秒。停留时间被定义为组合反应物流留在反应器内的平均时间。流速可基于所需停留时间和反应器的体积来预定。例如，在构造C1中，在100ml/分钟流速与接近约8ml的总反应器体积下实现4.8秒的停留时间。在构造C2中，在100ml/分钟的流速与接近约26ml的反应器体积下实现15.6秒的较长停留时间。
格氏偶联反应产生金属盐，诸如氯化镁(MgCl2)作为副产物。由于反应器中的狭窄通道，存在反应器可由于MgCl2盐的形成而堵塞的可能性。根据本公开的一个方面，清洁反应器系统的可能方法是用水冲洗反应器以便溶解沉积的盐。然而，在这种情况下，由于烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷试剂对水解的敏感性，必须在运行格氏偶联反应之前干燥反应器系统。
在PFR5中于35℃下使用3∶1MeSiCl3∶PhMgCl比率进行实验持续2分钟的较长停留时间以便确保所有格氏试剂均反应并且最大量的氯化镁盐形成以至少部分地堵塞反应器。压降被测量为超过100psig并且在运行期间保持继续增加，这表明盐正在积累并且开始限制流动。当反应器上的压降增加至少50％；或者，增加100％或更多；或者，增加150％或更多时，应清洁反应器。格氏试剂(例如，PhMgCl)和烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷(例如MeSiCl3)流动立即停止，其中仅允许烃溶剂(例如，甲苯)的流动继续通过反应器。使用气相色谱法来分析冲洗通过反应器的溶剂的样品来确定所存在的MeSiCl3的量。当MeSiCl3的量被测量为小于约0.1％时，然后用水冲洗反应器几分钟以便溶解和移除所有沉积的镁盐。
在水已穿过PFR系统的流体模块之后，使用蠕动泵通过流体模块泵送醇，诸如异丙醇(IPA)，以便移除存在于反应器壁上的任何残留水。然后用烃溶剂冲洗流体模块，并且使用气相色谱法来分析烃溶剂以便确保仅有溶剂存在于反应器中(例如，没有残留水或IPA)。然后用PFR系统的其余部分对流体模块进行重新构造，并且溶剂冲洗通过线。对基准压降曲线进行重新测量以确保反应器不再堵塞。
根据本公开的另一个方面，为了防止盐凝聚和沉降或沉积到反应器的玻璃壁上，使用高流速。例如，100mL/min或更高的流速可用于确保当反应器的总体积为约26mL或更小时，镁盐将不会凝聚和沉降在反应器中或沉积到反应器的壁上。此外，高流速允许更好的混合，这不仅将改善反应的选择性结果，而且还有助于使盐悬浮在溶液中并且防止其凝聚和沉出。或者，可使用较低的流速，前提条件是PFR在所需数量的运行完成之后被清洁。用于体积为26mL或更小的PFR中的可接受的流速包括在约10mL/min至99mL/min范围内的那些；或者，介于约25-99mL/min之间的那些；或者，介于约50-99mL/min之间的那些；以及或者，介于约75-99mL/min之间的那些。本领域的技术人员将理解，按比例绘制上述用于具有较大体积的反应器的高流速和低流速的方式。
根据本公开的又一个方面，镁盐凝聚和沉降在反应器中或沉积在反应器壁上的严重程度可通过增加所使用的溶剂与PhMgCl的比率或在较低温度下进行反应来减小。6∶1或更大的溶剂与PhMgCl比率稀释在反应期间形成的镁盐的浓度，从而降低堵塞反应器的风险。反应的温度在使用相同反应器的若干实验中改变。在80℃的反应温度下，在通过反应器的前几个运行期间，观察到反应器几乎立刻堵塞。然而，在10℃的反应温度下，甚至在通过反应器的四个运行之后，事实上也没有观察到堵塞。这意味着，镁盐在格氏偶联反应中产生的速率很大程度上取决于反应温度，该反应温度由换热器流体的温度决定。
用于从PFR5，诸如AdvancedFlowGlassReactorTM移除堵塞的方法由以下步骤组成：通过PFR和线冲洗烃溶剂；从PFR分离堵塞的流体模块；通过堵塞的流体模块冲洗溶剂以移除烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷；通过流体模块冲洗水，直到所有镁盐被移除；通过流体模块冲洗异丙醇(IPA)以移除残留水；通过流体模块再次冲洗烃溶剂以从系统吹扫IPA；以及重建流体模块与PFR的其余部分之间的接触。
给出以下具体实施例以阐述根据本公开的教导内容的方法的使用，并且这些具体实施例不应被视为限制本公开的范围。本领域的技术人员根据本公开应当理解，可以在不脱离或超出本公开的实质和范围的情况下，在本文所公开的具体实施例中做出许多改变且仍获得相同或类似的结果。本领域的技术人员还将理解的是，在本文记录的任何性质表示以常规方式测得的性质并可通过多种不同的方法获得。本文所述的方法代表一种这样的方法，并且可在不超出本公开的范围的情况下使用其他方法。
实例1-PFR系统选择和操作
PFR系统，诸如AdvancedFlowGlassReactorTM是具有允许不同反应器构造的不同流体模块(板)分类的模块化反应器设计。改变构造将改变混合参数、停留时间、进料位置、和热传递。由于盐堵塞的可能性，第一PFR包含用于使反应发生的单个流体模块(SLAR型或设计，参见图1)，其包含没有与注入点隔开的任何狭窄腔体的直通通道。该PFR构造也作为构造C1示于图2中。甲苯进入第一板(M02-O1)，将MeSiCl3引入第二至后面的板(M02-O4)中，然后将格氏试剂引入最后的板(M02-O5)中。用于第一组流体模块或板的控温浴或传热流体被关闭，并且与后两个反应器相关联的控温浴改变，使得其接近所需反应温度。构造C1在100mL/min流速下产生4.8秒停留时间。
第二PFR构造C2用于获得反应的较长停留时间。由于流速不能在不增加堵塞和使混合变差的可能性的情况下降低，因此增加停留的所选方式是添加更多的流体板或模块。第二PFR构造C2包括用以在低温度(即，在该较低温度下，盐不以显著的量形成)下将反应物混合在一起的两个板(SJAR型和DTH型)，以及用于温度控制和用以增加停留时间的第三板和第四板(均为DTR型)。在本文中描述为SJAR型或DTH型的板类型或设计是指可从纽约康宁市的康宁公司商购获得的流体模块，其大致形状在图3中示出。将甲苯和MeSiCl3引入第一个板(M02-O4)中，然后将格氏试剂引入第二板(M02-O2)中以便充分混合；这两个板在10℃下操作。反应物然后进入后两个板(M02-O1和M01-O1)以积累停留时间，并且通过控制浴温度来将用于这些板的温度改变成所需温度。该构造C2在图2B中示出。构造C2在100mL/min的流速下产生15.6秒停留时间。
当可能时，使用316SSSwagelok压合接头和管材来进行材料之间的连接，其中特氟隆管材用于将歧管连接到PFR。另一方面，流体模块需要特定配件。流体模块本身是玻璃，但DuPontKalrezTMO形环在316SS和玻璃之间提供密封表面。聚醚醚酮(PEEK)材料在连接中使用。反应器设置的典型管材尺寸为1/8″外径管材。
向PFR系统提供试剂由TeledyneIsco1000D正位移注射器泵执行。该泵利用PTFE密封件由Nitronic50合金(类似于316SS)构成。该泵被限于250psig的压力下，这是CorningAdvancedFlowGlassReactorTM的极限。使用三个1000mLTeledyyneIsco泵：一个用于甲苯，一个用于MeSiCl3，而一个用于格氏试剂。
使用Thermo-FisherNeslabNTE-7再循环浴来保持PFR系统的温度。在浴中使用的流体为10厘沲粘度的DowCorning200将浴设置为特定温度，然后自动调整以保持该温度。温度控制由Camile实验室系统通过位于流体模块之间的各个位置处的热电偶来提供，每隔10秒收集数据。尽管玻璃不是有效热导体，但大量的表面积赋予Corning反应器优异的热传递能力。在反应期间没有注意到大幅的温度增加。通过泵的集成压力传感器以及位于整个系统的各种压力表来监测压力。
实例2-执行实验运行和取样
如表1中所述进行使用对应于构造C1或C2的实例1中描述的PFR5的总共25个实验的运行。在每个实验运行期间，收集和分析反应混合物的样品。运行编号1-18使用PFR构造C1进行，而运行编号19-25使用PFR构造C2进行。16秒停留时间(运行编号10-12)使用构造C1通过将流速从100mL/min降低到30mL/min来获得。用于构造C2的温度对应于第二浴温度，因为第一浴温度始终保持在10℃。在每个反应器构造中，在镁盐的沉积使清洁反应器成为必需之前，在单一温度下在实验运行中进行至少约四次通过。
表1：实验运行概述。
在每个实验运行(编号1-25)中，无水甲苯由得自菲希尔公司(Fischer)的4L容器和得自西格玛奥德里奇公司(SigmaAldrichCompany)的18LPure-PacTM气缸提供。MeSiCl3由气缸提供，而格氏试剂同样由加仑容器提供。使用1/4″特氟隆管材在氮气层下将甲苯和格氏试剂容器装入泵中。MeSiCl3气缸和甲苯气缸直接连接到泵以用于连续装载。
在使用之前对格氏试剂进行测试以便识别所使用的试剂溶液的特性。该测试包括用甲醇对试剂的样品进行淬灭以将格氏试剂转化为苯，以及然后使用气相色谱法(GC)分析样品。然后通过GC使用四乙氧基硅烷对另一种样品进行测试以便将该样品中的苯的量与猝灭样品相比较。苯重量百分数的差异对应于样品中的格氏试剂的浓度。基于格氏溶液的总重量计，第一格氏样品包含20.1重量％格氏试剂(剩余重量％主要是二乙醚)，而第二格氏样品包含23.4重量％格氏试剂。
将取自每个实验运行的样品在无空气环境中在氮气层下处理，然后离心以从固相分离液相。通过气相色谱法(GC)对液体部分进行分析。假设系统在该点处已达到稳定状态，绘制的数据总是取自实验运行的最后样品，通常为第4个样品(一些运行仅包含3个样品)。该样品总是在GC上运行，其在同一天被采取以确保样品的完整性。
格氏偶联反应是高度放热的，其中绝热放热为大约138.9℃。然而，由于大量的表面积可用于热传递，AdvancedFlowGlassReactorTM具有极高热传递能力。参见图4A和图4B，在PFR中的反应期间，在反应开始之后，仅有小的温度变化可被测量到，如在格氏试剂被引入到用于编号13(图4A)和9(图4B)的系统中之后反应器的出口温度所示。在每个实验运行中，通过将用于流体模块中的传热流体(例如，浴温度)设置在所需温度下来将反应温度保持在所需温度。所需温度在约10℃至约80℃的范围内，如对于表1中的不同实验运行所述。
对于三种试剂进料流：溶剂(例如，甲苯)、MeSiCl3和格氏试剂(例如，PhMgCl)的流速被调整以提供所需质量比的溶剂与格氏试剂以及MeSiCl3与格氏试剂。甲苯与PhMgCl质量比保持在至少3∶1以便减小盐凝聚和PFR的堵塞的风险；或者，该质量比为至少5∶1；或者，至少6∶1。MeSiCl3与PhMgCl的质量比在实验运行中从5∶1(运行编号17-18)、3∶1(运行编号1、5、9-10、12-13、19、和23)、2∶1(运行编号2、6、11、14、20、和24)、1.5∶1(运行编号3、7、15、21、和25)，以及1∶1(运行编号4、8、16、和22)改变。
格氏试剂可被认为是格氏试剂溶液，原因在于其通常与预定量的溶剂预混合以帮助其转移到PFR中。用于格氏溶液中的溶剂可与用于格氏反应中的烃溶剂相同，或者其可为与烃溶剂相容或可与烃溶剂混溶的溶剂。用于形成格氏溶液的溶剂的若干具体例子包括二烷基醚诸如二甲醚、二乙醚，氯苯(PhCl)、四氢呋喃(THF)、甲基正丙基醚(MPE)、四氢吡喃(THP)、2，3-二氢呋喃(DHF)、呋喃、苯、2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)，以及环戊基甲醚(CPME)。基于溶液的总重量计，前体溶液中的格氏试剂的量小于约75重量％；或者，小于约50重量％；或者，小于约25重量％。例如，在运行编号19中，将甲苯、MeSiCl3和格氏溶液(23.4重量％PhMgCl)的流速保持在40.556mL/min、22.319mL/min和37.125mL/min以便提供100mL/min的总流速并且将甲苯与PhMgCl的质量比保持在6∶1，而将MeSiCl3与PhMgCl的质量比保持在3∶1。
在每个实验运行中，将反应温度保持在所需温度下，所述所需温度在约10℃至80℃的范围内。在反应器由于盐凝聚而必须清洁之前，在80℃下进行的试验(运行编号12)导致仅完成通过反应器3次。80℃或更高的高温度使得盐在PFR系统中极其迅速地形成。
在使用之前通过以不同流速通过PFR冲洗溶剂(例如，甲苯)而为每个PFR产生基准差压降(ΔP)。由于反应期间可能发生盐积累，这可导致PFR被堵塞，因此在反应过程期间AP的测量可用于与测量的基准数据相比较。该比较提供了关于PFR被堵塞的程度的持续估计。在表2和3中，分别提供了对于PFR构造C1和C2获得的基准差压降。在构造C2上的压降被示为大于在构造C1上的压降，即使有少一个流体模块10用于PFR的构造中(参见图2)。
表2：在PFR构造C1上的基准差压降
表3：在PFR构造C2上的基准差压降
如本文所用，PhMeSiCl2选择性被定义为PhMeSiCl2与Ph2MeSiCl的质量比，如公式3所述。使用气相色谱法(GC)测量存在于离开PFR的反应产物混合物中的PhMeSiCl2和Ph2MeSiCl的产率(例如，重量百分比)。更具体地讲，将气相色谱中与每个产物相关联的峰下面积乘以其对应的响应因子，然后相应地归一化。
在各种实验运行中获得的PhMeSiCl2的产率(重量％)在图5中提供以用于PFR构造C1，而在图6中提供以用于PFR构造C2。在使用PFR构造C1进行的运行中的每个中，PhMeSiCl2的产率在约11％至15％之间的范围内(参见图5)。获得更大的产率以用于在较低温度(例如，约10℃)下进行的运行，并且用于介于约1.5∶1和3∶1之间的MeSiCl3与PhMgCl的质量比(参见图5)。在使用PFR构造C2进行的实验运行中的每个中，PhMeSiCl2的产率在约11％至13％之间的范围内(参见图6)。
对于来自各种实验运行的PhMeSiCl2选择性获得的结果在表4和图7中提供以用于PFR构造C1，而在表5和图8中提供以用于PFR构造2。假设反应到该点已达到稳定状态，在这些表和图中所报道的数据从在每个实验条件下在最后通过反应器期间采取的样品获得。随着MeSiCl3与PhMgCl的质量比增加，同样观察到在PFR构造C1(表4，图7)或C2(表5，图8)中的任一者中进行的反应中PhMeSiCl2选择性增加。此外，在使用PFR构造2进行的运行中还观察到随着温度增加而增加PhMeSiCl2选择性的趋向(参见表5，图8)。当MeSiCl3与PhMgCl的质量比为1.5∶1或更大时，使用PFR构造C1或C2中的任一者导致基本上大于使用常规方法获得的7∶1比率的PhMeSiCl2选择性(参见图7或图8)。
表4：PFR构造1的PhMeSiCl
2
选择性
表5：PFR构造2的PhMeSiCl
2
选择性
现在参见图9，从在10℃下在PFR构造C1和C2中进行的实验运行获得的PhMeSiCl2选择性被绘制为MeSiCl3与PhMgCl质量比的函数。与PFR构造C1相比，在PFR构造C2中发生的反应的增加的停留时间导致PhMeSiCl2选择性增加。
除了PhMeSiCl2选择性之外，用于在反应中形成PhMeSiCl2和/或Ph2MeSiCl的摩尔％选择性也可根据公式4来测定。对于将AdvancedFlowGlassReactorTM用作PFR5进行的实验运行，摩尔％选择性的计算在各种反应温度之间是一致的并且显示出非常小的变化。对于在10℃的温度下进行的反应计算的摩尔％选择性在图10(A和B)中被绘制为MeSiCl3与PhMgCl比率的函数。在3∶1MeSiCl3与PhMgCl比率下，反应器实现PhMeSiCl2的大约90％选择性，以及Ph2MeSiCl的大约1％选择性。随着MeSiCl3与PhMgCl比率增加，PhMeSiCl2和Ph2MeSiCl的摩尔选择性开始达到平台期，这表明反应在PhMgCl变得越来越稀时达到最大效率。
另外，PhMgCl％转化率也可根据公式5计算。对于使用AdvancedFlowGlassReactorTM5进行并且总结于表6和7中的实验运行中的每个计算PhMgCi％转化率。在对于在PFR构造C1系统中进行的反应的各种温度和MeSiCl3与PhMgCl比率下获得的结果总结于表6中。在对于在PFR构造C2系统中进行的反应的各种温度和MeSiCl3与PhMgCl比率下获得的结果总结于表7中。表6和7两者中的列表结果证实，即使在MeSiCl3与PhMgCl的1∶1比率和4.8秒的较短停留时间下，所有格氏试剂也都反应。然而，应当注意，与该计算相关联的误差为约±20％。
表6：PFR构造C1的PhMgCl％转化率
表7：PFR构造C2的PhMgCl％转化率
已出于举例和说明的目的提出了对本发明的各种形式的上述说明。并非意图详尽列举本发明或将本发明限制为所公开的精确形式。按照上述教导内容，许多修改形式或变型形式为可行的。选择并描述所讨论的形式，以对本发明的原则和其实际应用进行最佳举例说明，从而使本领域的普通技术人员能够在各种形式中结合适用于设想的特定应用的各种修改形式来利用本发明。当根据公平、合法和公正地赋予其权利的范围进行解释时，所有这些修改形式和变型形式都在通过所附权利要求确定的本发明的范围的内。
Claims (15)
1.一种制备在格氏偶联反应中具有高度选择性的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、或烷基芳基-二卤代硅烷的方法，所述方法包括以下步骤：
提供反应器，所述反应器选自柱塞流反应器(PFR)、连续管式反应器(CTR)、活塞流反应器，和串联连接的不止一个连续搅拌釜反应器(CSTR)中的一个；
在预定流速下向所述反应器提供烃溶剂流；
在预定流速下向所述反应器提供烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流；
在预定流速下向所述反应器提供包含烷基-卤化镁或芳基-卤化镁的格氏试剂流；
允许所述溶剂流、烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流、和格氏试剂流组合以形成组合反应物流；
其中所述溶剂流、烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流、和所述格氏试剂流的所述流速被选为使得所述组合反应物流中的所述烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷与所述格氏试剂的所述质量比大于或等于1.5∶1，而所述组合反应物流中的所述溶剂与所述格氏试剂的所述质量比大于或等于3∶1。
允许所述组合反应物流在10℃至80℃的温度下反应以形成包含R2SiX2、R3SiX、和盐的产物混合物，其中每个R独立地被选为烷基基团或芳基基团，X为卤素基团，并且所述产物混合物中的R2SiX2与R3SiX的所述质量比大于7∶1；以及
任选地，收集所述产物混合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应器为包括至少一个流体模块的PFR。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述方法还包括以下所述步骤：
在开始所述格氏反应之前测量所述反应器上的基准压降；
在所述格氏反应过程期间监测所述反应器上的所述压降；以及
将在所述格氏反应过程期间监测的所述反应器上的所述压降与所述基准压降相比以便确定所述压降的变化；
其中压降的所述变化提供了对于所述反应器被盐堵塞的程度的测量，所述盐已凝聚和沉降在所述反应器中或者已沉积在所述反应器中的壁上。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述方法还包括以下所述步骤：
停止所述格氏反应；
移除堵塞所述反应器的所述盐；以及
重新开始所述格氏反应。
5.根据权利要求4所述的方法，其中移除堵塞所述反应器的所述盐还包括以下所述步骤：
将所述反应器的所述堵塞部分与所述反应器的其余部分分离；
通过所述反应器的所述分离部分冲洗烃溶剂以移除烷基-三氯硅烷或芳基-三氯硅烷；
通过所述反应器的所述分离部分冲洗水，直到所有所述盐被移除；
通过所述反应器的所述分离部分冲洗醇以移除任何残留水；
通过所述反应器的所述分离部分再次冲洗所述烃溶剂以从所述分离部分吹扫所述醇；以及
重建所述反应器的所述分离部分与所述反应器的所述其余部分之间的接触。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述组合反应物流的流速基于所述反应器的尺寸来预定以使得所述组合反应物流留在所述反应器中的平均时间量小于30秒。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述组合反应物流在所述反应器中的所述停留时间小于20秒。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中溶剂与格氏试剂的所述质量比大于5∶1。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述产物混合物中的R2SiX2与R3SiX的所述质量比大于12∶1。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述格氏试剂流为包含分散在溶剂中的所述格氏试剂的溶液；
其中基于所述溶液的总重量计，存在于所述溶液中的格氏试剂的所述量小于75重量％。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述溶剂为甲苯，所述格氏试剂为苯基氯化镁(PhMgCl)，所述烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷为甲基三氯硅烷(MeSiCl3)；并且所形成的所述产物混合物包含PhMeSiCl2、Ph2MeSiCl、和MgCl2。
12.一种根据权利要求1-10中任一项所述的方法形成的包含R2SiX2和R3SiX的产物混合物；
其中R被独立地选为烷基基团或芳基基团，X为卤素基团，并且所述产物混合物中的R2SiX2与R3SiX的所述质量比大于7∶1。
13.根据权利要求12所述的产物混合物，其中R2SiX2与R3SiX的所述质量比大于12∶1。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的产物混合物，其中所述产物混合物包含PhMeSiCl2和Ph2MeSiCl。
15.根据权利要求1-11中任一项所述的方法制备的苯基甲基二氯硅烷。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206402A (en) * | 1992-09-17 | 1993-04-27 | Dow Corning Corporation | Process for preparation of Ω-alkenylchlorosilanes |
| CN1656105A (zh) * | 2002-04-04 | 2005-08-17 | 陶氏康宁公司 | 制备苯基有机硅中间体的方法 |
| CN1656103A (zh) * | 2002-04-04 | 2005-08-17 | 陶氏康宁公司 | 氯硅烷中间体的制备方法 |
| CN101111500A (zh) * | 2005-02-01 | 2008-01-23 | 陶氏康宁公司 | 采用脂族或环烷烃溶剂制备含苯基的氯代硅烷的方法 |
| CN102225949A (zh) * | 2011-05-23 | 2011-10-26 | 扬州三友合成化工有限公司 | 一种甲基苯基二氯硅烷的制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996000709A1 (en) | 1994-06-30 | 1996-01-11 | The Dow Chemical Company | Chlorohydrin process |
| US5430168A (en) | 1994-10-27 | 1995-07-04 | Dow Corning Corporation | Alumimum trichloride catalyzed hydrogenation of high-boiling residue from direct process |
| ATE336522T1 (de) * | 2002-01-03 | 2006-09-15 | Innovene Usa Llc | Gasphasen olefin polymerisationsverfahren mit der benutzung von einem dual donor ziegler-natta katalysator |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206402A (en) * | 1992-09-17 | 1993-04-27 | Dow Corning Corporation | Process for preparation of Ω-alkenylchlorosilanes |
| CN1656105A (zh) * | 2002-04-04 | 2005-08-17 | 陶氏康宁公司 | 制备苯基有机硅中间体的方法 |
| CN1656103A (zh) * | 2002-04-04 | 2005-08-17 | 陶氏康宁公司 | 氯硅烷中间体的制备方法 |
| CN101111500A (zh) * | 2005-02-01 | 2008-01-23 | 陶氏康宁公司 | 采用脂族或环烷烃溶剂制备含苯基的氯代硅烷的方法 |
| CN102225949A (zh) * | 2011-05-23 | 2011-10-26 | 扬州三友合成化工有限公司 | 一种甲基苯基二氯硅烷的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| SANDERS D. ROSENBERG等，: "Preparation of Some Arylchlorosilanes with Arylmagnesium Chlorides", 《J. ORG. CHEM.》 * |
| 皮水蕊等，: "甲基苯基二氯硅烷制备工艺及其应用研究进展", 《化工新型材料》 * |
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