DE917489C - Verfahren zur Herstellung von Phenylchlorsilanen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Phenylchlorsilanen

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DE917489C
DE917489C DEI5580A DEI0005580A DE917489C DE 917489 C DE917489 C DE 917489C DE I5580 A DEI5580 A DE I5580A DE I0005580 A DEI0005580 A DE I0005580A DE 917489 C DE917489 C DE 917489C
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DE
Germany
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silicon
powder
sodium chloride
phenylchlorosilanes
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Expired
Application number
DEI5580A
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English (en)
Inventor
William Alfred Schwenker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Phenylchlorsilanen durch Überleiten von Chlorbenzol in Gegenwart einer geringen Menge von Natriumchlorid über handelsübliches Silizium bei erhöhter Temperatur und vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators.
In der UiSA.-Patentschrift 2 380 995 ist die Herstellung von Fhenykhlorsilanen, <z. B. Phenyltrichlorsilan, Diphenyldichlorsilan, durch Überleiten von Chlorbenzol, insbesondere Monochlorbenzol, über Silizium beschrieben. Die für die Durchführung dieser Reaktion angewendeten Temperaturen liegen bei 2500 bis unter den Siedepunkt der Reaktionsteilnehmer bzw. der Reaktions- · produkte, die z. B. zwischen 300 und 5750 liegen.
Zuweilen ist es (besonders vorteilhaft, einen Katalysator, wie Silber, Kupfer u. dgl., für die Reaktion zwischen dem Chlorbenzol und dem Silizium anzuwenden. Es wurde auch schon Chlorwasserstoff zur Erhöhung der Ausbeute zugesetzt.
Wird diese Reaktion mit handelsüblichem Silizium durchgeführt, so sind unerwünschte Verluste an Phenylchlorsilanen wahrscheinlich auf eine Zersetzung zurückzuführen, durch die Phenylgruppen vom Siliziumatom abgespalten werden. Obwohl es noch nicht absolut sicher ist, welche Faktoren die Zersetzung der Phenylchlorsilane bewirken, wird angenommen, daß die Zersetzung auf die Gegenwart geringer Mengen von Aluiftinium im handelsüblichen Silizium von seiner Herstellung
zurückzuführen ist. Dieses Aluminium verbindet sich vermutlich während der Reaktion mit dem Chlor zu Aluminiumchlorid, das möglicherweise die Abspaltung der Phenylgruppen hervorruft. Infolge dieser Spaltung werden verminderte Phenylchlorsilanausbeuten erhalten, und es muß eine Destillation angeschlossen werden, um die Zersetzungsprodukte aus den diePhenylchlorsilane enthaltenden Reaktionsprodukten zu entfernen. ίο Es wurde nun gefunden, daß wesentlich bessere Phenylchlorsilanausbeuten beim Überleiten von Chlorbenzol über handelsübliches Silizium erhalten werden können, wenn mit dem Siliziumpulver geringe Mengen Natriumchlorid angewendet werden. Diese verbesserten Phenylchlorsilanausbeuten sind darauf zurückzuführen, daß, wenn überhaupt, nur eine geringe Zersetzung der gebildeten Phenylchlorsilane bei der anschließenden Destillation und Isolation eintritt, so daß weniger Destillationsstufen notwendig sind.
Weiterhin wird durch die Gegenwart des Natriumchlorids nach der Erschöpfung des Silizium-Katalysator-Pulvers die Neigung dieses Pulvers zum Zusammenbacken und Klumpen, das bei den früheren Verfahren recht störend war, wesentlich verringert. Schließlich läßt sich nach beendeter Reaktion, 'bei Anwesenheit von Natriumchlorid, das 'Silizium-Katalysator-Pulver leicht und ohne mechanische Hilfsmittel aus dem Reaktor entfernen.
Die Menge des anzuwendenden Natriumchlorids ist nur klein und liegt z. B. zwischen 1 und 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 2 und 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Siliziums. Als Siliziumpulver wird handelsübliches Pulver verwendet, das 0,1 bis 2 Gewichtsprozent Aluminium (einschließlich geringer anderer Verunreinigungen, wie Eisen, Calcium, Mangan) enthält. Derartige Siliziumpulver als im wesentlichen reine Siliziumpulver enthalten als Verunreinigung nur Aluminium. Es können aber auch !Siliziumpulver in Verbindung mit Metallen, wie Eisen, Silber u. dgl., verwendet werden. Das verwendete handelsübliche Silizium enthält wenigstenS97 0Zo SiIizium.
Zur Durchführung der Reaktion können die meisten der in der obengenannten Patentschrift aufgeführten Bedingungen angewendet werden. Der Katalysator kann 0,2 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht an Katalysator und Silizium, ausmachen. Der Katalysator und das Siliziumpulver werden im allgemeinen mechanisch zu einer homogenen Masse zusammengemischt und in den Reaktor so eingesetzt, daß das Chlorbenzol durch das Pulver hindurchgehen kann. Es ist zweckmäßig, das Chlorbenzol zu erhitzen, so daß die Reaktionstemperatur zwischen 250 und 6oo°, z. B. zwischen 300 und S75°> Hegt und die Umsetzung zwischen Clorbenzol und Silizium durchgeführt wird, während sich das Chlorbenzol in der Dampfphase 'befindet. Wechselnde Druckbedingungen, z. B. Atmosphärendruck oder Überdruck, können angewendet werden, wobei erhöhte Ausbeuten zu verzeichnen sind, wenn 'bei Drücken von 3,5 bis 35 kg/cm2 gearbeitet wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird, ohne daß dadurch eine Beschränkung erfolgen soll, ein Beispiel gegeben. Alle Teilangaben sind Gewichtsteile. Der verwendete Reaktor hat einen inneren lichten Durchmesser von 15 cm, eine Länge von 3 m, gehört zum Typ der Fließbettreaktoren, hat am Boden Verteilerbleche, um das Gas gleichmäßig zu verteilen, und ein poröses keramisches Filter am oberen Ende, um feste Teilchen aus dem Reaktionsgasstrom zurückzuhalten. Erhitzt wird durch einen von heißen Rauchgasen durchströmten Mantel.
Beispiel
Es werden 60 Teile eines Pulvers verwendet, das durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,074 mm oder kleiner hindurchgeht und das zu 2 Gewichtsprozent aus feinzerteiltem Silberpulver und zu 98 Gewichtsprozent aus feinzerteiltem handelsüblichem Siliziumpulver (97 Gewichtsprozent Silizium, Bruchteile eines Prozents Eisen, Mangan und Calcium und 0,71 bis 1 Gewichtsprozent Aluminium) besteht. In diesem Pulvergemisch werden drei Teile feinzerteiltes Natriumchlorid homogen dispergiert. Auf 3000 erhitztes Monochlorbenzol wird durch den Reaktor mit einer Geschwindigkeit von 150 Teilen je Stunde derart durchgeleitet, daß das Pulver sich in einem fließenden Zustand befindet; die Temperatur des Reaktors wird auf etwa 5500 und der Druck auf 7 kg/cm2 gehalten. Zur Kontrolle wird die Reaktion unter den gleichen Bedingungen, aber ohne Natriumchloridzusatz zum Silizium-Silber-Pulver, durchgeführt. Die beiden Reaktionsprodukte werden fraktioniert destilliert, bis die Temperatur des Kolbens auf 240 bis 2500 gestiegen ist. Danach werden die Rückstände zur Bestimmung des Zersetzungsgrades bei Atmosphärendruck S Stunden am Rückflußkühler erhitzt. Während dieser Erhitzung am Rückfiußkühler fällt die Kopftemperatur der Natriumchlorid enthaltenden Mischung nur sehr wenig, und die Zersetzung des Phenylchlorsilans macht nur etwa 0,2% des vorhandenen Phenylchlorsilans aus. Die Kopftemperatur des natriumchloridfreien Produktes fällt beim Erhitzen am Rückfiußkühler dagegen beträcht- no Hch, um etwa 140, da sich niedrigersiedende Zersetzungsprodukte, wie Benzol und SiCl4, gebildet haben; von dem Phenylchlorsilan sind etwa 5,1 %> zersetzt worden. Weiterhin werden bei der Destillation der Rückstände zur Gewinnung der Phenylchlorsilane, z. B. Phenyltrichlorsilan, Diphenyldichlorsilan u. dgl., nach der Entfernung der niedrigersiedenden Bestandteile bis einschließlich zum Chlorbenzol aus dem natriumchloridhaltigen Rückstand am Kopf der Kolonne Phenylchlorsilane erhalten, die frei von niedrigersiedenden Zersetzungsprodukten sind. Bei der Destillation des natriumchloridfreien Rückstandes werden dagegen am Kopf der Kolonne dunkle Phenylchlorsilane erhalten, die mit niedrigsiedenden Zersetzungsprodukten, zumeist Benzol und SiCl4, verunreinigt sind.
Das mit Natriumchlorid durchsetzte Silizium-Silber-Pulver läßt sich leicht aus dem Reaktor entfernen, da die nicht agglomerierten festen Pulverteilchen leicht aus dem Reaktor fließen. Dagegen muß die zusammengebackene und geklumpte natriumchloridfreie Masse aus dem Reaktor unter Anwendung mechanischer Hilfsmittel entfernt werden.
Im Rahmen der Erfindung können auch andere
ίο Typen des handelsüblichen Siliziumpulvers, mit wechselnden Mengen Aluminium und von verschiedener Teilchengröße, verwendet werden. Das Silizium kann in feinverteilter Form, gemischt mit dem feinverteilten Katalysator, vorliegen, oder das SiIizium kann mit dem Katalysator legiert sein und danach zu einem homogenen Pulver zerteilt werden.
Diesen Pulverbetten wird dann das Natriumchlorid zugesetzt.
Die Menge des Natriumchlorids kann wechseln
ao und sollte so groß sein, daß die Zersetzung des gebildeten Phenylchlorsilans so niedrig wie möglich bleibt. Dies erfordert eine Menge von Natriumchlorid, die der Konzentration des Aluminiums im Siliziumpulver wenigstens äquimolar ist. Vorteilhaft wird aiber z. B. ein ein- bis vierfacher Überschuß angewandt. Die Druck- und Temperaturbedingungen werden zweckmäßig der benutzten Apparatur und den Versuchsbedingungen angepaßt.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Phenylchlorsilanen durch Überleiten von Chlorbenzol über handelsübliches Silizium, dem gegebenenfalls ein Katalysator, vorzugsweise Silber, zugefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Gegenwart einer geringen Menge Natriumchlorid, vorzugsweise von 1 bis 10 Gewichtsprozent, 'bezogen auf das Sili'ziumgewicht, durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das handelsübliche Silizium und gegebenenfalls der Katalysator in gepulverter Form vorliegen und das Natriumchlorid homogen in diesem Pulver verteilt ist.
Angezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 483 373, 2 380 995.
© 9544 8.54
DEI5580A 1951-03-03 1952-03-01 Verfahren zur Herstellung von Phenylchlorsilanen Expired DE917489C (de)

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US213801A US2579341A (en) 1951-03-03 1951-03-03 Preparation of phenylchlorosilanes

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DE917489C true DE917489C (de) 1954-09-06

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FR (1) FR1051863A (de)
GB (1) GB713981A (de)

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GB713981A (en) 1954-08-18
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