DE854951C - Verfahren zur Herstellung von Dialkyldihalogensilanen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Dialkyldihalogensilanen

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DE854951C
DE854951C DEI2080A DEI0002080A DE854951C DE 854951 C DE854951 C DE 854951C DE I2080 A DEI2080 A DE I2080A DE I0002080 A DEI0002080 A DE I0002080A DE 854951 C DE854951 C DE 854951C
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DE
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zinc
copper
silicon
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reaction
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DEI2080A
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English (en)
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William F Gilliam
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/12Organo silicon halides
    • C07F7/16Preparation thereof from silicon and halogenated hydrocarbons direct synthesis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von üialkyldihalogensilanen durch Umsetzung von Alkylhalogenid mit Silicium, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Reaktion bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 250 bis 4000, in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird, der aus Kupfer, Kupferhalogenide^ Kupferoxyden oder deren Gemischen und einem Beschleuniger aus Zink, Zinkhalogeniden oder deren Gemischen besteht, wobei der prozentuale Gewichtsanteil an Kupfer im Verhältnis zur Gesamtmenge an Silicium, Kupfer und Zink 2 bis 50 0Zo, vorzugsweise 5 bis 20 1Vo, und der entsprechende prozentuale Gewichtsantei! an Zink weniger als τ °/o, vorzugsweise 0,03 bis 0,75 °/o, beträgt.
Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck-Katalysator bezieht sich auf Kupfer, Kupferhalogenide. Oxyde des Kupfers oder deren Mischungen. Der Ausdruck prozentuale Gewichtsmenge des
ao Katalysators bedeutet den prozentualen Anteil an elementarem Kupfer an sich oder im Halogenid oder Oxyd. Im Falle eines Kupferhalogenids z. B. ist der prozentuale Gewichtsanteil an Kupfer in einer Mischung von Silicium und Kupferhalogenid allein auf den Silicium- und Kupfergehalt der Mischung bezogen, unter Vernachlässigung des Halogengewichts. Eine Mischung von z. B. 20 g Kupfer und 180 g Silicium wird dementsprechend mit io°/o Kupfer und 90% Silicium 'bezeichnet.
Wird z. B. Silicium mit einem Katalysator verwendet, der aus Cuprichlorid (CuCl2) besteht, und sind in der Mischung des Siliciums und des Cuprichlorids 180 g Silicium und 42,3 g Cuprichlorid enthalten, so wird die Mischung wie folgt bezeichnet: io°/o Kupfer (als Cuprichlorid) und 90% Silicium, da an Kupfer 20 g in 42,3 g Cuprichlorid enthalten sind. Die Gewichtsprozente Silicium werden berechnet in bezug auf das Gesamtgewicht an Silicium und berechnetem, im Cuprichlorid enthaltenem Kupfer. Das Gewicht des Halogens bleibt bei der
Berechnung der Gewichtsprozente an Kupfer und Silicium außer Ansatz. Die Berechnung des Kupfergehalts in einem Katalysator, der ein Kupferoxyd enthält, wird in der gleichen Weise durchgeführt, wie beim Kupferhalogenid angegeben, lediglich mit der Abänderung, daß das Gewicht des Sauerstoffs im Kupferoxyd in der gleichen Weise vernachlässigt wird wie das Gewicht des HalogieniS im Kupferhalogenid.
ίο Der Ausdruck Beschleuniger gemäß der Beschreibung betrifft Zink oder Zinkhalogenide oder Mischungen von zwei oder mehr Gliedern dieser Klasse. Die Gewichtsprozente an Beschleuniger bedeuten die Prozente elementares Zink oder die Prozente Zink, die in einem Zinkhalogenid enthalten sind, und werden bezogen auf das Gesamtgewicht an Silicium, Kupfer (entweder in elementarer Form oder enthalten im Kupferhalogenid) und Zink (entweder in elementarer Form oder enthalten im Zinkhalogenid) unter Vernachlässigung des Halogengewichts im Zinkhalogenid oder Kupferhalogenid.
Eine Mischung aus z.B. i8og Silicium, 20 g Kupfer und 0,1 g Zink wird angegeben als: as 9,995% Gii, 0,05% Zn, 89,955% Si. Eine Mischung aus 180 g Silicium, 20 g Kupfer und 0,4173 g Zinkchlorid wird angegeben als: 9,9% Cu, 0,19% Zn (als ZnCl2), 89,91% Si. Diese Berechnung beruht auf der Bestimmung des Zinkgewichts (das sind etwa 0,2 g), enthalten in 0,4173 g Zinlkchlorid, und Angabe des Zinkgewichts (anwesend als Zinkchlorid) als Gewichtsprozent, berechnet allein auf das Gesamtgewicht an Silicium, Kupfer und Zink, das im Zinkchlorid enthalten ist. Das Gewicht an Halogen bleibt bei Berechnung der Gewichtsprozente an Kupfer, Silicium und Zink außer Ansatz. Silicium und Kupfer werden beide aus dem Gesamtgewicht dieser Bestandteile zuzüglich des Gewichts an elementarem Zink und dem im Zinkhalogenid enthaltenen Zink berechnet.
In den amerikanischen Patentschriften 2380995, 2380996 und 2 3813· 818 sind Verfahren beschrieben zur Herstellung von Organohalogensilanen, insbesondere kohlenwasserstoffsubstituierter Halogensilane, durch Umsetzung eines Kohlenwasserstoffhalogenids mit dem Silicium einer Kontaktmasse, die einen metallischen Reaktionskatalysator, z. B. Kupfer, enthält.
In der amerikanischen Patentschrift 2 4127 605 ist ein Verfahren beschrieben zur Erhöhung der Ausbeute an Trialkylhalogensilanen, z. B. Trimethylchlorsilan, bei der Umsetzung von erhitztem Silicium und einem niederen Alkylhalogenid, z. B.
Methylchlorid, in Gegenwart eines Metalls aus der Gruppe Aluminium oder Zink. Aluminium und Zink wirken aber mehr als chemische Reagenzien und weniger als Katalysatoren zur Herstellung von Trialkylhalogensilanen.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von dem beschriebenen dadurch, daß wesentlich größere Mengen an dialkylsubstituierten Dihalogensilanen erzielt werden und geringere Mengen des Beschleunigers notwendig sind.
Obwohl die Ausbeuten an Trialkylhalogensilan durch größere Mengen Zink oder Aluminium erhöht werden, ist im Gegensatz dazu eine Verkleinerung der Ausbeute bei dem Dialkyldihalogensilan zu beobachten. Sind dagegen die Beschleuniger in Mengen unter 1 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts an Siliciumkatalysator und Beschleuniger vorhanden, so werden meist nur Spuren von Trialkylhalogensilanen erhalten, dagegen steigt beträchtlich die Ausbeute an Dialkylhalogensilanen.
Der prozentuale Gewichtsanteil an Kupfer im Katalysator beträgt 2 bis 50%, bezogen auf die Gesamtmenge an Silicium, Kupfer und Zink. Optimale Ergebnisse werden dann erreicht, wenn der Katalysator 5 bis 20, vorzugsweise 8 bis 15 Gewichtsprozent Cu enthält. Hinsichtlich des Beschleunigers werden gute Ergebnisse erzielt mit Mengen (bezogen auf Zink) von 0,03 bis wenigstens 0,75, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent.
Es ist überraschend, daß diese geringen Mengen Beschleuniger bei Anwendung mit dem Katalysator bessere Ausbeuten ergeben, als wenn der Beschleuniger nicht vorhanden ist. Diese Tatsache ist um so überraschender, als es insbesondere aus der amerikanischen Patentschrift 2 427 605 bekannt ist, daß niedrigere Ausbeuten an Dialkyldihalogensilanen erhalten werden, wenn Zink oder Aluminium in Mengen von über 1 Gewichtsprozent der Siliciummenge vorhanden sind. Es ist weiterhin überraschend, daß die Beschleunigungswirkung dem Zink, den Zinkhalogenide!!, Mischungen von Zink und Zinkhalogeniden und Mischungen von Zinkhalogeniden eigen ist, da andere Metalle und Metallverbindungen, z. B. Kobalt, Nickel, Cadmium, Zinn, Aluminiumchlorid oder auch Zinkoxyd, nur geringe Wirkung zeigen oder im übrigen eine Verminderung der Ausbeute an Dialkylhalogensilanen bewirken.
Die Form, in der Silicium, Katalysator und Beschleuniger in der Reaktionskammer vorliegen, ist nicht entscheidend. So können z. B. Silicium, Katalysator und Beschleuniger in Form einer Mischung der einzelnen gepulverten Bestandteile vorhanden sein, oder Beschleuniger und Katalysator können legiert sein und, wenn möglich, danach gepulvert und mit dem vorzugsweise in Form eines feinverteilten Pulvers vorliegenden Silicium gemischt werden, um eine im wesentlichen homogene Mischung zu ergeben. Gemäß einer anderen Ausführungsform werden Silicium und Katalysator legiert oder gesintert, gegebenenfalls gemäß dem in den obengenannten Patentschriften beschriebenen Verfahren; anschließend wird die Legierung zerkleinert und mit der erforderlichen Menge des Beschleunigers vermischt. Zuweilen kann es auch wünschenswert sein, eine Legierung des Siliciums und der erforderlichen Menge an Beschleuniger nach Zerkleinerung der Legierung mit dem Katalysator zu vermischen. Auch andere bekannte Formen können der Kontaktmasse, über die das Alkylhalogenid streicht, gegeben werden.
In den Beispielen wird die Erfindung veranschaulicht, ohne daß sie durch diese Beispiele ein-
geengt werden soll. Als Alkylhalogenid wird hierbei stets Methylchlorid verwendet.
Die Teilchengröße des Katalysators, z. B. des Kupfers oder des Cuprichlorids, und die Teilehengröße des Zinks sind kleiner als 44 μ im Durchmesser, so daß im wesentlichen der gesamte Katalysator und das Zinkpulver durch ein U. S.-Stanidardsieb Nr. 325 hindurchgehen. Die Zinkhalogenide haben etwas größere Teilchen. Das für die Reaktion erforderliche Siliciumpulver geht durch ein U.S.-Standardsieb Nr. 100 (entsprechend dein Din-Sieb Nr. 40), d. h. alle Siliciumteilchen sind im wesentlichen kleiner als 149 u. Es ist zweckmäßig, wenn Silicium, Katalysator und Beschleuniger in geeigneter gepulverter Form vorliegen.
Die Reaktion wird in den einzelnen Beispielen in gleicher Weise durchgeführt, mit Ausnahme der Beispiele, die in den nachfolgenden Tabellen be-
ao sonders erklärt sind. In jedem Falle werden Silicium, Katalysator und Beschleuniger (von denen jeder Bestandteil als feines Pulver vorlag) miteinander zu einer homogenen Mischung vermischt und das Pulvergemisch in einen U-förmig gebogenen, röhrenförmigen Reaktionsraum aus Stahl mit einem Durchmesser von 1,9 cm gebracht. Der so beschickte Reaktionsraum wird mit Methylchlorid durchgespült und dann in ein geschmolzenes Salzbad der jeweils angegebenen Ausgangstemperatur, gewöhnlich 3000, eingesenkt. Die Durchflußgeschwindigkeit des Methylchloriddampfes wird so genau wie möglich auf 5 g pro Stunde eingeregelt, und das Reaktionsprodukt, das im wesentlichen aus Methylchlorsilanen besteht, wird nach dem Verlassen des Reaktionsgefäßes auf eine Temperatur von —18 bis —200 abgekühlt und analysiert. Unter den angegebenen Bedingungen sind nur zu vernachlässigende Mengen
nicht umgesetzten Methylchlorids (Kp. — 23,7°) im Reaktionsprodukt vorhanden.
Die meisten Reaktionsabläufe werden bei Temperaturen von 300 bis 400° durchgeführt. Diese Reaktionsabläufe beginnen mit einer Temperatur von 3000, gegebenenfalls 2750; wenn die Menge des erhaltenen Produktes unter 1,5 ecm pro Stunde während einer zwölfstündigen Arbeitsperiode fällt, wird die Temperatur des Bades auf 3250 erhöht. Diese Verfahrensweise wird mit Intervallen von 250 fortgesetzt, bis die Maximaltemperatur von 4000 erreicht ist. Bei dieser Temperatur wrird der Arbeitsablauf unterbrochen, sobald die anfallende Menge an Reaktionsprodukt unter 1 ecm pro Stunde absinkt. Fallen große Mengen des Reaktionsproduktes an, so genügen schon eine oder zwei Temperaturerhöhungen um jeweils 250, um eine praktiscih quantitative Umsetzung des Siliciums in der Reaktionskammer zu bewirken.
In den ersten Stufen der Reaktionsabläufe der Umsetzung des Alkylhalogenids mit dem Silicium der Kontaktmassen, d. h. der Silicium, Katalysator und Beschleuniger enthaltenden Massen, beträgt der Anteil an Dialkyldihalogensilan im Kondensat 35 bis 80 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Reaktionsprodukte. Im allgemeinen vermindert sich bei der beschriebenen Reaktion der Gewichtsanteil an Dialkyldihalogensilan mit dem Verbrauch des Siliciums der Kontaktmasse.
Beispiel 1
Gemäß diesem Beispiel wird Methylchlorid über erhitztes Silicium in Gegenwart eines Katalysators, der im wesentlichen aus Cuprichlorid besteht, und eines Beschleunigers aus Zink geleitet. In der Tabelle 1 sind die verschiedenen für die Reaktion verwendeten Mengen an Silicium, Cuprichlorid und Zink angegel>en.
Tabelle
Probe
Nr.
Gramm
Silicium
Gramm
Cuprichlorid
Gramm
Zink
Pulverzusammensetzung
I
2
3
4
5
OOOOO
00 00 00 00 00
42,3
42,3
84,6
84,6
84,6
0,0
1,0
0,0
0,4008
0,8032
10% Cu (als CuCl2), 90% Si
9,95o/oCu (als CuCl2), o,5o/0Zn, 89,55% Si
18,18% Cu (als CuCl2), 81,82% Si
18,15% Cu (als CuCl4), 0,182% Zn, 81,68% Si
18,116% Cu (als Cu Cl2), 0,364% Zn, 81,52% Si
Tabelle 2 zeigt die Reaktionsbedingungen für jedes Beispiel. Unter der Überschrift »Gramm Reaktionsprodukt« ist die Gesamtmenge an Konden-
Tabelle
Probe
Nr.
Reaktions
dauer in
Stunden
Gramm CH3Cl
Ausgangs
produkt
Gramm
Reaktions
produkt
Bad
temperatur ° C
I
2
3
4
5
402
256
378
159
159
ι 800
902
1759
ι 315
783
762
801
766
790
781
300 bis 400
300 - 325
300 - 400
300
300
sat zu verstehen, die sich durch Kondensation des bei der Umsetzung von Methylchlorid und Silicium erhaltenen Gases bei — 18 bis — 200 bildet.
Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Analysen der in jedem Falle erhaltenen Reaktionsprodukte. Die Menge der einzelnen erhaltenen Komponenten ist in Gewichtsprozent angegeben, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsprodukte. Die unter der Überschrift »Unter 66° siedend« angeführten Verbindungen sieden niedriger als Methyltrichlorsilan, wie z.B. Mettiyldichlorsilan (CH3SiHCl2), Siliciumtetrachlorid (das, wenn überhaupt, nur in geringen Spuren vorkommt), Trimethylchlorsilan [(CH3)3SiCl] (das in Beispiel 1 nur in geringen Spuren vorkommt und in anderen Beispielen praktisch abwesend ist) und geringe Mengen von Methylchlorid. Dimethyldichlorsilan siedet unter Atmosphärendruck bei 700 und Methyltrichlorsilan unter Atmosphärendruck bei 66°, sie sind daher die einzigen Produkte, die über 66° sieden, mit Ausnahme der Menge, die unter der Überschrift »Rückstand« aufgeführt ist. Das heißt also, die unter der Überschrift »Rückstand« verzeichneten Produkte haben einen Siedepunkt, der über dem desDimethyldichlorsilans liegt.
Tabelle
Probe Gewichtsprozent des Reaktionsproduktes1) CH3SiCl, (CHs)a SiCl1 Rück
stand
% Silicium, die in Gewicht
Nr. Unter 66° siedend 22,5 47,3 6,3 (CH3J2SiCl2
umgewandelt sind2)
(CH3J2SiCl2
Gramm
I 19.7 l6,0 65,2 6,5 44,3 360
2 9,6 20,4 50,4 6,4 64,0 522
3 19,8 13,4 66,3 3,6 47.5 386
4 12,1 15,8 63,5 4,4 64,4 524
5 13,1 61,0 497
') Die prozentuale Gesamtmenge an Reaktionsprodukten ist nicht gleich 100 °/0 infolge geringer experimenteller Fehler und bestimmter unvermeidbarer Verluste.
2) Die Werte unter dieser Überschrift entsprechen etwa der prozentualen Gewichtsmenge an Silicium, die in Dimethyldichlorsilan gemäß der nachstehenden Formel umgewandelt wird:
Gewicht Dimethyldichlorsilan X Atomgewicht des Siliciums
Molekulargewicht des Dimethyldichlorsilans
Gewichtsmenge Silicium im Reaktionsgefäß X 100
Aus den Ergebnissen des vorstehenden Beispiels ist ersichtlich, daß bei Anwendung eines Beschleunigers, wie z. B. Zink, für einen Katalysator, insbesondere Cuprichlorid, dann, wenn die Gewichtsmengen an Katalysator und Beschleuniger innerhalb der Grenzen der Erfindung liegen, es möglich ist, größere Ausbeuten an dem erwünschten Dimethyldichlorsilan zu erhalten, als wenn der Beschleuniger nicht verwendet wird. Aber nicht nur größere Ausbeuten an Dimethyldichlorsilan sind erhältlich, sondern auch die Zeit, in der das Dimethyldichlor-
silan erhalten wird, und die Geschwindigkeit, mit der sich die Verbindung bildet, sind größer bei Anwendung des Beschleunigers als ohne ihn.
Beispiel 2 loo
Dieses Beispiel veranschaulicht die Anwendung von Zink als Beschleuniger für einen Katalysator, der im wesentlichen aus feinverteiltem metallischem Kupfer besteht. Die Überschriften der Tabellen 4, 5 und 6 entsprechen im wesentlichen den Über-Schriften in den Tabellen 1:, 2 und 3 des Beispiels 1.
Tabelle
Probe
Nr.
Gramm
Silicium
Gramm
Kupfer
Gramm
Zink
Pulverzusammensetzung
6 180 20 0,0 io70Cu, 9o7„Si
7 180 20 0,02 9,999 70 Cu, 0,01 % Zn, 89,99170 Si
8 180 20 0,10 9,995 7„ Cu, 0,05 7o Zn, 89,955 o/o Si
9 180 20 0,20 9,99 70 Cu, 0,17o Zn, 89,91 % Si
IO 180 20 O,6oi8 9,97 70 Cu, 0,30 70 Zn, 89,73 % Si
II 180 19 1,0 9,5 7oCu, o,5 70Zn, 90% Si
12 180 2O 2,0 9,970Cu, i,o7„Zn, 89,1 % Si
13 180 20 7.3 9,65 7o Cu, 3,5 7oZn, 86,85% Si
14 90 90 0,0 50% Cu, 50% Si
15 90 90 0,1802 49.95 7o Cu, 0,17„ Zn, 49,95 o/o Si
ΙΟ1) 180 19 1,00 9.5% Cu, 0,5% Zn, 90% Si
I7I) 180 19 1,00 9,5 7o Cu, 0,5 7ο Zn, 90 7ο Si
l) In diesen Proben liegen das Kupfer und Zink in Form einer gepulverten Legierung vor, die im wesentlichen aus
)
°/0 Kupfer und 5
/„ Zink besteht.
p gp gg
In jedem Fall werden 20 g der Legierung verwendet.
Tabelle
Dauer Gramm CH3Cl Gramm Bad
Probe des Ablaufs Ausgangs Reaktions temperatur ° C
Nr. Stunden produkt produkt 300 bis 400
6 372 1,942 744 300 - 400
7 350 2,825 704 300 - 400
8 350 I,5l8 804 300 - 400
9 352 I,8l6 815 300 - 400
IO 308 I,6lO 795 300
II 262 1,290 800 300 bis 375
12 327 1,620 798 300
13 255 I.396 896 300 bis 400
14 306 I.695 354 300 - 400
IS 306 I.765 376 300
l6 . 237 1,313 797 275 bis 325
17 379 1,224 790
Tabelle
Probe
Nr.
Gew
Unter 66° siedend
chtsprozent des Rea
CH3SiCl3
itionsproduktes
(CH3)2SiCl2
Rück
stand
°/0 Silicium, die in
umgewandelt sind *)
Gewicht
(CH3)2 SiCl2
Gramm
6 18,4 18,9 54,8 4,3 50,0 408
7 19.9 l6,0 56,6 !.9 48,9 398
8 l6,2 12,8 64,0 2,1 63,0 514
9 15.3 16,4 63,6 1,8 63,5 517
IO l6,I 16,1 59.9 3,9 58,5 476
II 14,6 15.6 62,2 3,6 6l,I 498
12 16,7 27.5 48,7 5.6 47,7 389
13 17.5 48,0 22,5 6,6 24,7 202
14 27,0 28,2 33.3 7.9 28,9 118
15 20,9 31.0 41.4 38,2 155
16 13,4 19.7 58,7 3,2 57-3 468
17 13,1 J9,9 59.4 3,4 57,6 47Ο
') Siehe Tabelle 3 zur Erklärung dieser Überschrift.
Beispiel 3
In diesem Beispiel besteht die Kontaktmasse, über die das Methylchlorid geleitet wird, aus einer homogenen Mischung von Silicium-, Kupfer- und Zinkchloridpulver, wobei das zuletzt genannte Pulver als Beschleuniger für das Kupfer wirkt.
In den Tabellen 7, 8 und 9 sind die Zusammensetzungen der Pulvermischungen, die Reaktionsbedingungen und die Analyse der Reaktionsprodukte angegeben. Die in diesem Beispiel gezeigten Ergebnisse sind mit der Kontrollprobe 6 in Beispiel 2, in der kein Zinkchlorid anwesend ist, zu vergleichen.
Tabelle
Probe
Nr.
Gramm
Silicium
Gramm
Kupfer
Gramm Zinkchlorid
Pulverzusammensetzung
18
19
180
180
20 20
0,2085 0,4173
Tabelle
9,995 % Cu, 0,05 «Α, Zn (als ZnCl2), 89,955 % Si 115 9,99% Cu, 0,1% Zn (als ZnCl2), 89,91% Si
Probe
Nr.
Dauer
des Ablaufs
Stunden
Gramm CH3Cl
Ausgangs
produkt
Gramm
Reaktions
produkt
Bad
temperatur ° C
00 CTn
H H
327
327
1,665
1,404
795
854
300 bis 3251J
300 - 3251)
1J Die Reaktionsgeschwindigkeit ist in diesen Fällen so groß, daß praktisch 100 °/oiger Siliciumverbrauch eintritt,
wenn die Temperatur auf 325° steigt. Es ist deshalb nicht nötig, die Temperatur auf über 3250 zu erhöhen.
Gew
Unter 66° siedend
chtsprozent des
CH3SiCl,
Rea Tabelle 9 Rück
stand
% Silicium, die in
(CH3J2SiCl2
umgewandelt sind1)
Gewicht
(CH3)2 SiCl2
Gramm
Probe
Nr.
15,9
12,5
14.9
16,7
itionsproduktes
(C H,) j SiCl2
4.1
3,1
62,9
66,6
507
542
i8
19
63,8
63.5
]) Siehe Tabelle 3 zur Erklärung dieser Überschrift.
Beispiel 4
In diesem Beispiel wird unter vergleichsweisen Reaktionsbedingungen wie in den vorhergehenden Beispielen beim Überleiten von Methylchlorid über eine Kontaktmasse aus 9,985% Cu, 0,15% Zn (als ZnBr2), 89,865% Si eine Erhöhung der Ausbeute an Dimethyldichlorsilan von 25% erreicht im Vergleich zu der Ausbeute von Dimethyldichlorsilan bei Abwesenheit von Zinkbromid.
ao . .
Beispiel 5
Unter entsprechenden Bedingungen, wie in den vorhergehenden Beispielen, wird Methylchlorid über eine Kontaktmasse aus Silicium, Cuprichlorid und Zinkchlorid der folgenden Zusammensetzung: a) 9,995% Cu (als CuCl2), 0,05% Zn (als ZnCl2), 89,955% Si, b) 9,99% Cu (als CuCl2), 0,1% Zn (als ZnCl2), 89,91% Si geleitet und in beiden Fällen eine Erhöhung der Ausbeute an Dimethyldichlorsilan von 20 oder mehr Prozent erhalten im Vergleich zu der Ausbeute an Dimethyldichlorsilan ohne Anwendung von Zinkchlorid.
Beispiel 6
In diesem Beispiel wird unter entsprechenden Reaktionsbedingungen, wie in den vorhergehenden Beispielen, Methylchlorid über eine Kontaktmasse, bestehend aus 9,99 Gewichtsprozent Cu (als Cu2O), 0,1 Gewichtsprozent Zn (als ZnCl2), 89,91 Gewichtsprozent Si geleitet und die Ausbeute an Dimethyldichlorsilan um 25% gesteigert gegenüber der, wenn kein Zinkchlorid vorhanden ist.
Werden 9,99 % Cu (ale Cu O) an Stelle der 9,99% Cu (als Cu2O), die vorstehend benutzt wurden, verwendet, so ist die Ausbeute an Dimethyldichlorsilan um mehr als 30% größer als die ohne Zinkchlorid erhältliche.
Die Erfindung ist nicht beschränkt durch die Anwendung des in den Beispielen angegebenen spezifischen Alkylhalogenids, sondern es können auch andere Alkylhalogenide, insbesondere niedrigere Alkylhalogenide, wie z. B. Methylbromid, Äthylchlorid, Äthylbromid, Propylchlorid, Isopropylchlorid, Butylchlorid, oder Mischungen von Alkylhalogeniden als Reaktionspartner des Siliciums verwendet werden. Die Reaktionsbedingungen hängen u. a. von den im einzelnen angewendeten Alkylhalogeniden und dem Reaktionsgefäß ab. Im allgemeinen wird eine Umsetzung in der Gasphase bevorzugt, weil sie sich wirtschaftlicher durchführen läßt, leichter geregelt werden kann und für ■ ' einen kontinuierlichen Herstellungsprozeß besser geeignet ist.
Die Erfindung ist auch nicht durch die in den Beispielen angegebenen bestimmten Temperaturen oder Temperaturbereiche beschränkt. Die Reaktionstemperatur sollte jedoch nicht so hoch sein, daß ein erheblicher Niederschlag von Kohlenstoff auf dem nicht umgesetzten Silicium entsteht. Die anzuwendenden Reaktionstemperaturen sind im allgemeinen abhängig z. B. von den bestimmten verwandten Alkylhalogeniden, den bestimmten Katalysatoren oder Beschleunigern. Bei 2000 geht die Reaktion wesentlich langsamer als bei 250 bis 4000 vor sich. Bei 4000 tritt bei Anwendung von Methylchlorid, z. B. durch die heftige exotherme Reaktion, ein unerwünschter Kohlenstoffniederschlag im Reaktionsgefäß auf. Optimale Ergebnisse werden gewöhnlich bei 250 bis 4000 erzielt.
Es lassen sich auch andere Katalysatoren und Beschleuniger als die in den Beispielen beschriebenen innerhalb des Rahmens der Erfindung verwenden. Als Beispiele solcher anderen Katalysatoren seien z. B. genannt: Cupribromid, Cuprochlorid, Cuprobromid, Mischungen von Kupfer und Kupferchlorid. Als weitere Beispiele für Beschleuniger seien genannt: Zinkjodid, Mischungen von Zink und Zinkchlorid, Mischungen von Zinkchlorid und Zinkbromid.
Wie bereits früher ausgeführt, können Kupfer und Silicium in Form einer Legierung vorliegen, die zum größeren Teil aus Silicium und zum geringeren Anteil aus Kupfer besteht. Bei Verwendung von Kupferhalogenid als Katalysator kann das Silicium mit dem Kupferhalogenid gemischt und auf Temperaturen von etwa 2oobis4oo° erhitzt werden, wobei eine zusammenhängende Masse entsteht, deren Reaktionsfähigkeit mit der einer Legierung aus Silicium und Kupfer zu vergleichen ist.
Der Katalysator kann auch aus einer Mischung von Kupfer und einem Kupferhalogenid mit einem Beschleuniger aus Zink oder Zinkhalogenid oder einer Mischung aus Zink und Zinkhalogenid oder einer Mischung von Zirikhalogeniden bestehen. Auch ist eine Mischung von Zink und Zinkhalogenid als Beschleuniger mit einem Katalysator aus imwesentliehen Kupfer oder Kupferhalogenid oder Kupferoxyd oder einer Mischung aus Kupfer und Kupferhalogenid oder einer Mischung von Kupferhalogeniden geeignet.
Die gemäß der Erfindung herzustellenden Stoffe iao eignen sich als Zwischenprodukte bei der Herstellung anderer Stoffe; so können sie z. B. als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Siliconharzen oder Siliconölen verwendet werden. Sie eignen sich aber auch zur Behandlung von Wasser 1*5 nicht abstoßenden Körpern, um sie wasserabstoßend
zu machen, wie es in der amerikanischen Patentschrift 2 306 222 beschrieben ist.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    i. Verfahren zur Herstellung von Dialkyldihalogensilaneti durch Umsetzung von Alkylhalogenid mit Silicium, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 250 bis 4000, in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird, der aus Kupfer, Kupferhalogeniden, Kupferoxyden oder aus deren Gemischen und einem Beschleuniger aus Zink, Zinkhalogeniden oder deren Gemischen l>esteht, wobei der prozentuale Gewichtsanteil an Kupfer im Verhältnis zur Gesamtmenge an Silicium, Kupfer und Zink 2 bis 50%), vorzugsweise 5 bis 200/o, und der entsprechende prozentuale Gewichtsanteil an Zink weniger als 1 °/o, vorzugsweise 0,03 bis 0,75°/o, beträgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator bzw. der Beschleuniger in Form einer Legierung mit dem Silicium angewendet wird und die Legierung nach dem Zerpulvern mit dem Beschleuniger bzw. mit dem Katalysator vermischt wird.
    5444 10.
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