DE1087601B - Verfahren zur Abtrennung von Trimethylchlorsilan aus Mischungen mit Methyltrichlorsilan und/oder Siliciumtetrachlorid - Google Patents
Verfahren zur Abtrennung von Trimethylchlorsilan aus Mischungen mit Methyltrichlorsilan und/oder SiliciumtetrachloridInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
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- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
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Description
BIBLIOTHEK
DES OEUTSOHEH
PATENTAMTES
Trimethylchlorsilan, welches durch Umsetzung von
Methylchlorid mit Silicium erhalten wird, wird in großem Maße zur Herstellung von Siliconschmierflüssigkeiten
und Silicongummi verwendet und dient insbesondere zur Kettenbegrenzung. Die Ausbeute an
Trimethylchlorsilan ist jedoch ziemlich gering, und außerdem bestanden bisher große Schwierigkeiten
darin, das Trimethylchlorsilan in genügender Reinheit zu gewinnen. So· liegt das nach dem Verfahren
von Rocho'W erhaltene Trimethylchlorsilan in einem azeotropen Gemisch mit Siliciumtetrachlorid vor, in
welchem etwa 35,2 Gewichtsprozent aus' Trimethylchlorsilan und etwa 64,8 Gewichtsprozent aus
Siliciumtetrachlorid bestehen. Infolge der eng beieinanderliegenden Siedepunkte beider Bestandteile ist
es nahezu unmöglich, diese durch eine einfache Destillation zu trennen.
Häufig, enthält das azeotrope Gemisch von Trimethylchlorsilan
und Siliciumtetrachlorid auch noch mit Methyltrichlorsilan. Das Methyltrichlorsilan kann
zwar durch fraktionierte Destillation entfernt werden, jedoch verlangt dieses Verfahren eine kostspielige
Destillationstechnik, wodurch die Kosten des Trimethylchlorsilans beträchtlich erhöht werden. Da das
in solchen Mischungen vorliegende Trimethylchlorsilan technisch wertvoller als das Siliciumtetrachlorid
oder Methyltrichlorsilan ist, sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um das azeotrope
Gemisch aus Trimethylchlorsilan und Siliciumtetrachlorid aufzuspalten. Diese Verfahren besitzen jedoch
den Nachteil, daß chemische Reaktionsmittel erforderlich sind. Die Reaktionsmittel reagieren vorzugsweise
mit dem einen der Chlorsilane, greifen das andere aber nicht an und lassen es destillierbar zurück.' Die
Reaktionsmittel sind teurer, und ihre Rückgewinnung ist schwierig. Soweit sie wiedergewonnen werden, erhöhen
die Rückgewinnungskosten die Kosten des reinen Trimethylchlorsilans.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Trimethylchlorsilan aus Mischungen mit
Methyltrichlorsilan und/oder Siliciumtetrachlorid, worin das' Trimethylchlorsilan in einem Verhältnis
von 0,25 bis 2,5 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil Methyltrichlorsilan und/oder Siliciumtetrachlorid vorliegt,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man zu dem genannten Gemisch eine Lösung von Dioxan und
Wasser zugibt, in der pro Mol siliciumgebundenes Chlor im Methyltrichlorsilan und/oder im Siliciumtetrachlorid
0,2 bis 0,9'Mol Wasser und pro Mol Wasser 1,14 bis 50MoI Dioxan vorhanden sind, und
nach erfolgter Hydrolyse das Trimethylchlorsilan durch Destillation abtrennt. Das Verfahren ist besonders
wirtschaftlich, da keine teuren. Reaktionsmittel erforderlich sind. Das verwendete Dioxan ist nicht
Verfahren zur Abtrennung
von Trimethylchlorsilan
aus Mischungen mit Methyltrichlorsilan
und/oder Siliciumtetrachlorid
Anmelder:
General Electric Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dr. H.-H. Willrath, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hildastr. 32
Wiesbaden, Hildastr. 32
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. November 1957
V. St. v. Amerika vom 18. November 1957
Roger Paul Cahoy, Schenectady, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
nur ein billiges Handelsprodukt, sondern läßt sich auch leicht zurückgewinnen und kann daher dauernd
wieder verwendet werden. Außerdem ist eine spezielle Destillieranlage nicht erforderlich.
Nach der Erfindung wird ein Gemisch von Trimethylchlorsilan mit entweder Siliciumtetrachlorid
oder Methyltrichlorsilan, worin die Bestandteile in den oben angegebenen Bereichen vorliegen, mit einer
Lösung von Wasser und Dioxan hydrolysiert. Dioxan ist sowohl mit Wasser als auch mit Chlorsilan mischbar
und gegen H Cl oder sonstige Reaktionsmittel inert. Für einen guten Trenneffekt ist das Verhältnis
von Wasser zu Dioxan wesentlich.
Das in Kombination mit Wasser verwendete Dioxan ist sowohl mit Wasser als auch mit den Chlorsilanen
in allen Anteilen mischbar. Außerdem ist das Djoxan nicht nur gegenüber den Reaktionspartnern (d. h. die
Chlorsilane, Wasser usw.), sondern auch gegenüber den gebildeten Nebenprodukten, z.B. HCl, inert.
Um die bevorzugte Hydrolyse des Methyltrichlorsilans und Siliciumtetrachlorids unter praktischem
Ausschluß einer Hydrolyse des Trimethylchlorsilans zu erreichen, ist es wichtig und entscheidend, daß die
zugesetzte Wassermenge wesentlich geringer ist als zur vollständigen Hydrolyse aller siliciumgebundenen
Chloratome, entweder des Methyltrichlorsilans oder des Siliciumtetrachlorids bzw. beider Chlorverbindungen,
erforderlich sein würde. Wird mehr Wasser zu-
009 588/438
gesetzt, als für die Hydrolyse des Methyltrichlorsilans und SiHciumtetrachlorids erforderlich ist, so beginnt
der Wasserüherschuß das Trimethylchlorsilan zu hydratisieren. Bei Durchführung des Verfahrens der
Erfindung ist die zugesetzte Wassermenge nur so groß, daß lediglich die Hydrolyse bzw. nur die Teilhydrolyse
des Methyltrichlorsilans und des Siliciumtetrachlorides
bewirkt wird. Die Gegenwart des Diocxans bewirkt, daß alles zur Verfugung stehende Wasser auf
die hydrolysierbaren Chloratome an dem Methyltrichlorsilan und Siliciumtetrachlorid und nicht auf das
Chlor an dem Trimethylchlorsilan einwirkt. Die Selektivität des »Hydrolysierwassers« gestattet es, das
Trimethylchlorsilan in hervorragenden Ausbeuten zu gewinnen.
Nach dem Verfahren der Erfindung soll die verwendete Wassermenge etwa 0,2 bis 0,9 Mol Wasser pro
Mol siliciumgebundenes Chlor im Siliciumtetrachlorid oder im Methyltriehlorsilan bzw. in beiden betragen.
Das Verfahren nach der Erfindung erfordert keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen. Erhöhte Temperaturen
und Drücke sind nicht erforderlich, obgleich sie anwendbar sind. Zur Durchführung des Verfahrens der
Erfindung ist es lediglich notwendig, eine Lösung aus Dioxan und Wasser herzustellen und diese Lösung
dem Gemisch der Chlorsilane zuzusetzen. Die Zusatzgeschwindigkeit ist nicht wesentlich, doch sollte eine
zu rasche Zugabe der Wasserdioxanlösung vermieden werden.
Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren nach der Erfindung veranschaulichen. Alle Angaben beziehen
sich auf Gewichtsmengen. In den folgenden Beispielen wurdeDioxan-1,4 verwendet. Dioxan-1,3 kann jedoch
ebenfalls verwendet werden.
35
Eine Mischung aus 3,62 Mol Trimethylchlorsilan, 0,22 Mol Methyltriehlorsilan und 1,41 Mol Siliciumtetrachlorid
wurde in einen Kolben gebracht, der mit Rührer und Tropftrichter versehen, war. Zu dieser
Mischung wurde durch den Tropftrichter unter heftigem Rühren eine Lösung aus 2,1 Mol Wasser und
11,9 Mol Dioxan gegeben. Nach Beendigung des Zusatzes und erfolgter Hydrolyse des Silieiumtetrachlorides
und des Methyltrichlorsilans wurde der Inhalt des Kolbens 30 Minuten gerührt und auf etwa 50 bis
60° C erhitzt, um die Hauptmenge des wasserfreien HCI aus dem System zu entfernen. Der Inhalt des
Reaktionsproduktes wurde anschließend destilliert, um das Dioxan und das gereinigte Trimethylehlorsjlan
voneinander zu trennen. Eine Analyse des erhaltenen Trimethylchlorsilans zeigte, daß 2,83 Mol Trimethylchlorsilan, gewonnen, wurde, welches nur 0213 Mol
Methyltriehlorsilan und 0,01 Mol Siliciumtetrachlorid enthielt.
Die Arbeitsweise dieses Beispieles war die gleiche wie in Beispiel 1, jedoch bestand die Ausgangsmischung aus 2,1 Mol Wasser und 2,4 Mol Dioxan.
Im übrigen war die Mischung des Trimethylchlorsilans, Methyltrichlorsilans und Silieittmtetrachlgrids
dieselbe. Nach erfolgter Zugabe und Hydrolyse wurden
3,04 Mol Trimethylchlorsilan mit 0,14 Mol Methyltriehlorsilan und 0,30 Mol Siliciumtetrachlorid
erhalten.
Eine Mischung von 1,32 Mol Trimethylchlorsilan, 1,70MoI Methyltriehlorsilan und 0,36 Mol Siliciumtetrachlorid
wurde mit einer Wasser-Dioxan-Lösung aus 3,0 Mol Wasser und 7,3 Mol Dioxan behandelt.
"Die Behandlungsweise des Chlorsilangetnisches mit
der Wasser-Dioxan-Mischung war dieselbe, wie im Beispiel 1 angegeben. Eine Analyse des erhaltenen,
gereinigten, nicht rektifizierten Trimethylchlorsilans zeigte, daß es aus 1,17 Mol Trimethylchlorsilan und
0,02 Mol Methyltriehlorsilan bestand. Siliciumtetrachlorid wurde nicht festgestellt.
Eine Mischung aus 2,61 Mol Trimethylchlorsilan und 1,42 Mol Methyltriehlorsilan wurde in einem Fall
(Versuch 4 A) mit einer Lösung aus 1,5 Mol Wasser und 3,4 Mol Dioxan und im anderen Fall (Versuch
4B) mit einer Lösung von 2,0MoI Wasser und 3,4MoI Dioxan behandelt. In. jedem Fall erfolgte der Zusatz
des Wasser-Dioxan-Gemisches zu der Trimethylchlorsilan-Methyltrichlorsilan-Mischung
in derselben Weise, wie im Beispiel 1 angegeben wurde. Nach Anwendung der im Beispiel 1 erläuterten Arbeitsweise
wurden im Falle des Versuchs 4A Trimethylchlo>rsilan
in einer Menge von 2,15 Mol, das 0:,15 Mol
Methyltriehlorsilan enthielt und im Falle des Versuches 4 B 2,15 Mol Trimethylchlorsilan, praktisch
frei von jeder feststellbaren Menge Methylchlorsilan, erhalten.
Selbstverständlich ist es möglich, von Chlorsilanmisehungen
auszugehen, deren Mischungsverhältnisse anders sind als die in den Beispielen angegebenen, jedoch
müssen sie in dem im Anspruch angegebenen Bereich liegen,. Auch können die Bedingungen zur Durchführung
der Hydrolyse abgewandelt werden, indem man die Temperatur und den Druck variiert. So ist es
möglich, bei Temperaturen von Raumtemperatur (25° C) bis zu 100 oder 15O0C zu arbeiten. Im allgemeinen
ist es jedoch meist überflüssig, höhere Temperaturen zu verwenden.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH:.Verfahren zur Abtrennung von Trimethylchlorsilan aus Mischungen mit Methyltrichlorsilan und/ oder Siliciumtetrachlorid, worin das Trimethylchlorsilan in einem Verhältnis von. 0,25 bis 2,5 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil Methyltrichlorsilan und/oder Siliciumtetrachlorid vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß man zu dem genannten Gemisch eine Lösung von Dioxan und Wasser zugibt, in der pro Mol siliciumgebundenes Chlor im Methyltrichlorsilan und/oder Siliciumtetrachlorid 0,2 bis 0,9 Mol Wasser und pro Mol Wasser 1,14 bis 50 Mol Dioxan vorhanden sind, und nach erfolgter Hydrolyse das Trimethylchlorsilan durch Destillation abtrennt.[ 009 588/438 8.60
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|---|---|---|---|
| US850882XA | 1957-11-18 | 1957-11-18 |
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|---|---|
| DE1087601B true DE1087601B (de) | 1960-08-25 |
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4782172A (en) * | 1987-12-28 | 1988-11-01 | Dow Corning Corporation | Removal of polyfunctional silanes from organosilanes |
-
1958
- 1958-10-16 GB GB33051/58A patent/GB850882A/en not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4782172A (en) * | 1987-12-28 | 1988-11-01 | Dow Corning Corporation | Removal of polyfunctional silanes from organosilanes |
Also Published As
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| GB850882A (en) | 1960-10-12 |
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