FR2841245A1 - Preparation of organodialkyloxysilane, e.g. starting material for preparation of sulfur-containing organosilicon compounds, comprises reaction of omega-halogenoalkyl dialkyl-halogenosilane with alkanol - Google Patents
Preparation of organodialkyloxysilane, e.g. starting material for preparation of sulfur-containing organosilicon compounds, comprises reaction of omega-halogenoalkyl dialkyl-halogenosilane with alkanol Download PDFInfo
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Abstract
Description
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PROCÉDÉ DE PREPRATION D' ORGANO DIALKYLALCOXYSILANE
La présente invention concerne un procédé de préparation d' organo dialkylalcoxysilane par distillation réactive en présence d'un alcanol sur un omegahalogenoalkyl dialkylhalogenosilane. PROCESS FOR PREPARING ORGANO DIALKYLALCOXYSILANE
The present invention relates to a process for the preparation of organo dialkylalkoxysilane by reactive distillation in the presence of an alkanol on an omegahalogenoalkyl dialkylhalosilane.
L'invention concerne plus particulièrement la fabrication d'un ethoxypropylsilane à partir d'un chloropropylsilane. Des procédés connus sur cette synthèse concernent plus spécifiquement le dichloropropylsilane et le trichloropropylsilane. Le procédé selon l'invention permet d'utiliser comme réactif le 3-chloropropyl diméthylchloro silane tout en obtenant l'éthoxydiméthyl3-chloropropylsilane avec de très haut rendements. La réaction chimique est la suivante : CIMe2Si-CH2CH2CH2CI + EtOH # (EtO)Me2Si-CH2CH2CH2CI + HCI L'éthoxylation du 3-chloropropyl diméthylchlorosilane peut être conduite de façon quantitative et sélective en présence d'une base. L'utilisation par exemple d'une base organique de type amine tertiaire (dont la triéthylamine) permet de neutraliser st#chiométriquement l'acide formé. Toutefois, l'utilisation d'une base et l'allongement et la complication du procédé liés à son utilisation et à son élimination finale constitue un désavantage certain. Par ailleurs, en l'absence de base, la réaction conduit à des performances non satisfaisantes dans des conditions classiquement utilisées pour ce type de réaction : coulée d'éthanol sur un pied de 3-chloropropyl diméthylchlorosilane. Il s'agit d'un procédé en réacteur batch qui donne d'excellents résultats seulement si la matière première est le dichloropropylméthylchlorosilane ou le trichloropropylchlorosilane : Taux de transformation (TT) = 100 % et Sélectivité (RT) > 95 %. En effet, la spécificité du groupement diméthylchlorosilane, comparée par exemple au groupe trichlorosilane, conduit à une réactivité plus faible vis à vis de l'éthanol et par conséquence génère la formation plus importante de produits secondaires. Ces produits secondaires sont issus essentiellement d'une oligomérisation de la fonction silane, réaction consécutive à la réaction :
EtOH + HCI # EtCI + H20 2 [CIMe2Si-CH2CH2CH2CI] + H2O # ClCH2CH2CH2-SiMe2-O-Me2Si- CH2CH2CH2CI + HCI The invention relates more particularly to the manufacture of an ethoxypropylsilane from a chloropropylsilane. Methods known on this synthesis relate more specifically to dichloropropylsilane and trichloropropylsilane. The process according to the invention makes it possible to use 3-chloropropyl dimethylchlorosilane as reagent while obtaining ethoxydimethyl-3-chloropropylsilane with very high yields. The chemical reaction is as follows: CIMe2Si-CH2CH2CH2Cl + EtOH # (EtO) Me2Si-CH2CH2CH2Cl + HCl The ethoxylation of 3-chloropropyl dimethylchlorosilane can be conducted quantitatively and selectively in the presence of a base. The use, for example, of a tertiary amine-type organic base (including triethylamine) makes it possible stonically to neutralize the acid formed. However, the use of a base and the lengthening and complication of the process related to its use and final disposal is a definite disadvantage. Moreover, in the absence of base, the reaction leads to unsatisfactory performance under conditions conventionally used for this type of reaction: ethanol flow on a foot of 3-chloropropyl dimethylchlorosilane. This is a batch reactor process which gives excellent results only if the raw material is dichloropropylmethylchlorosilane or trichloropropylchlorosilane: conversion rate (TT) = 100% and selectivity (RT)> 95%. Indeed, the specificity of the dimethylchlorosilane group, compared for example with the trichlorosilane group, leads to a lower reactivity with respect to ethanol and consequently generates the more important formation of by-products. These secondary products are essentially derived from an oligomerization of the silane function, reaction following the reaction:
EtOH + HCI # EtCI + H20 2 [CIMe2Si-CH2CH2CH2Cl] + H2O # ClCH2CH2CH2-SiMe2-O-Me2Si- CH2CH2CH2Cl + HCI
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Le but principal de la présente invention est précisément de proposer un procédé performant du type ci-dessus dont le produit de départ est un monochloro triorganosilane, en particulier le 3-chloropropyl diméthylchlorosilane et pouvant être mis en #uvre en l'absence de base. The main object of the present invention is precisely to provide a high performance process of the above type whose starting material is a monochloro triorganosilane, in particular 3-chloropropyl dimethylchlorosilane and can be used in the absence of base.
Ce but et d'autres est atteint par la présente invention qui concerne en effet un un procédé de préparation d' organo dialkylalcoxysilane par distillation réactive en présence d'un alcanol sur un omega-halogenoalkyl dialkylhalogenosilane. This and other objects are achieved by the present invention which relates to a process for the preparation of organo dialkylalkoxysilane by reactive distillation in the presence of an alkanol on an omega-haloalkyl dialkylhalosilane.
Les conversions obtenues sont généralement supérieures à 90% et peuvent atteindre 100%, et les sélectivités obtenues sont également très élevées. The conversions obtained are generally greater than 90% and can reach 100%, and the selectivities obtained are also very high.
La réaction d'alcanolyse mise en jeu à l'aide d'un procédé de distillation réactive selon l'invention peut être schématisée par l'équation suivante :
Etape b) :
uu . The alkanolysis reaction carried out using a reactive distillation process according to the invention can be schematized by the following equation:
Step b):
uu.
- le symbole Hal représente un atome d'halogène choisi parmi les atomes de chlore, brome et iode, l'atome de chlore étant préféré, - les symboles R1, identiques ou différents, représentent chacun un groupe hydrocarboné monovalent choisi parmi un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 15 atomes de carbone et un radical alcoxyalkyle, linéaire ou ramifié, ayant de 2 à 8 atomes de carbone ; - les symboles R2et R3,identiques ou différents, représentent chacun un groupe hydrocarboné monovalent choisi parmi un radical alkyle, linéaire ou ramifié, ayant de
1 à 6 atomes de carbone et un radical phényle - A représente un groupe amovible choisi parmi : soit un atome d'halogène Hal appartenant aux atomes de chlore, brome et iode, l'atome de chlore étant préféré ; soit un radical para-R0-C6H4-SO2-O- où R est un radical alkyle, linéaire ou ramifié en
C1-C4, le radical tosylate para-CH3-C6H4-SO2-O- étant préféré ; soit un radical R - S02-0- où R est tel que défini ci-avant, le radical mésylate CH3-SO2-O- étant préféré ; soit un radical R -CO-O- où R est tel que défini ci-avant, le radical acétate CH3-CO-
0- étant préféré, le radical A le plus préféré étant l'atome de chlore. the symbol Hal represents a halogen atom chosen from among the chlorine, bromine and iodine atoms, the chlorine atom being preferred, the R1 symbols, which are identical or different, each represent a monovalent hydrocarbon group chosen from an alkyl radical; linear or branched, having 1 to 15 carbon atoms and a linear or branched alkoxyalkyl radical having 2 to 8 carbon atoms; the symbols R 2 and R 3, which are identical or different, each represent a monovalent hydrocarbon group chosen from a linear or branched alkyl radical having
1 to 6 carbon atoms and a phenyl radical - A represents a removable group selected from: either a Hal halogen atom belonging to the chlorine, bromine and iodine atoms, the chlorine atom being preferred; or a radical para-R0-C6H4-SO2-O- where R is an alkyl radical, linear or branched in
C1-C4, the para-CH3-C6H4-SO2-O- tosylate radical being preferred; or a radical R - S02 - O - where R is as defined above, the mesylate radical CH3 - SO2 - O - being preferred; is a radical R -CO-O- where R is as defined above, the acetate radical CH3-CO-
0- being preferred, the most preferred radical A being the chlorine atom.
Selon l'invention, la réaction de distillation réactive permet de réaliser dans la colonne à distiller, à la fois la réaction d'alcoxylation et la séparation du flux d'alcanol de formule (VIII) et d'H-Hal (généralement HCI) du flux de silanes. Ensuite il est possible, si on le souhaite, de séparer ultérieurement l'alcanol de l'H-Hal. Par la suite, l'alcanol ainsi purifié peut être réinjecté dans la colonne. Le silane peut être introduit en tête ou en pied de According to the invention, the reactive distillation reaction makes it possible to carry out in the distillation column, both the alkoxylation reaction and the separation of the alkanol stream of formula (VIII) and of H-Hal (generally HCl) flow of silanes. Then it is possible, if desired, to subsequently separate the alkanol from the H-Hal. Subsequently, the alkanol thus purified can be reinjected into the column. Silane can be introduced at the top or bottom of
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colonne et l'alcanol également peut être introduit en tête ou en pied de colonne. A l'intérieur de la colonne, les flux de fluides (liquides ou gaz) peuvent être à co-courant ou à contre-courant. La colonne distille normalement au moins un des produits mis en jeu dans la réaction, incluant les réactifs et les produits formés. Autrement dit, à l'intérieur de la colonne, au moins un des produits de formule H-Hal, (VII), (VIII), ou (IX) est à l'état de vapeur. La réaction d'alcanolyse est mise en #uvre à l'intérieur de la colonne à une température comprise entre la température d'ébullition de l'alcanol de formule (VIII) et la température d'ébullition du silane de départ de formule (VII), la réaction étant mise en #uvre dans la colonne soit à pression atmosphérique soit à pression réduite soit a pression supra atmosphérique. column and the alkanol also can be introduced at the top or at the bottom of the column. Inside the column, fluid flows (liquids or gases) can be co-current or countercurrent. The column normally distils at least one of the products involved in the reaction, including the reactants and the products formed. In other words, inside the column, at least one of the products of formula H-Hal, (VII), (VIII), or (IX) is in the vapor state. The alkanolysis reaction is carried out inside the column at a temperature between the boiling point of the alkanol of formula (VIII) and the boiling point of the starting silane of formula (VII ), the reaction being carried out in the column either at atmospheric pressure or at reduced pressure or at superatmospheric pressure.
Selon un mode préféré de mise en #uvre de l'invention, en particulier quand l'alcanol est l'éthanol et le silane est le 3-chloropropyldiméthylchlorosilane, on introduit l'alcool dans le bouilleur et/ou au niveau d'un plateau du pied de la colonne. Le silane est introduit de préférence, à la partie supérieure de la colonne au niveau d'un plateau. Dans ce cas de figure, le silane descend à contre-courant la colonne et réagit à contre-courant avec l'éthanol vaporisé qui entraîne l'HCI formé soit vers un condenseur situé en haut de colonne, soit le mélange à l'état de vapeur est séparé à part. Le silane alcoxylé est récupéré en pied de colonne dans le bouilleur et/ou par soutirage latéral. According to a preferred embodiment of the invention, in particular when the alkanol is ethanol and the silane is 3-chloropropyldimethylchlorosilane, the alcohol is introduced into the boiler and / or at a tray level. from the foot of the column. The silane is preferably introduced at the top of the column at a plateau. In this case, the silane descends against the current column and reacts countercurrently with vaporized ethanol which causes the HCI formed either to a condenser at the top of the column, or the mixture in the form of steam is separated separately. The alkoxylated silane is recovered at the bottom of the column in the boiler and / or by side racking.
Le procédé comporte un stripage ou entraînement à la vapeur de l'HCI formé du milieu réactionnel et un déplacement de l'équilibre en augmentant la concentration en alcanol (éthanol) par distillation de l'éthanol du milieu réactionnel pour éliminer l'HCI. The method comprises a stripping or steam distillation of the HCl formed by the reaction medium and a displacement of the equilibrium by increasing the concentration of alkanol (ethanol) by distillation of the ethanol from the reaction medium to remove the HCl.
Il est préférable, afin d'être toujours en excès d'alcanol, de faire fonctionner la colonne en travaillant avec un ratio molaire alcanol/silane supérieur à 1 et, de préférence, supérieur à 1,2. Dans le cas du couple éthanol/3-chloropropyldiméthylchlorosilane, ce ratio molaire alcanol/silane est supérieur à 1,2 et, de préférence, supérieur à 3 et, généralement inférieur à 20. Il est par ailleurs préférable d'introduire l'éthanol en pied de colonne et le silane en tête de colonne. Dans la colonne, l'éthanol et le silane sont à contre-courant. Il est à noter que le silane peut être indifféremment en phase gazeuse ou liquide L'éthanol est de préférence en phase gazeuse et entraîne l'HCI formé, tandis que le silane de départ et le silane éthoxylé sont à l'état liquide. It is preferable, in order to always be in excess of alkanol, to operate the column by working with an alkanol / silane molar ratio greater than 1 and preferably greater than 1.2. In the case of the ethanol / 3-chloropropyldimethylchlorosilane pair, this alkanol / silane molar ratio is greater than 1.2 and, preferably, greater than 3 and, generally less than 20. It is moreover preferable to introduce ethanol into foot of the column and the silane at the top of the column. In the column, ethanol and silane are countercurrent. It should be noted that the silane can be indifferently in gaseous or liquid phase. The ethanol is preferably in the gaseous phase and entrains the HCl formed, while the starting silane and the ethoxylated silane are in the liquid state.
La colonne peut être une colonne à garnissage vrac ou ordonné ou bien une colonne à plateaux avec une préférence pour cette dernière comportant de 5 à 50 plateaux. Le taux de reflux contrôle le niveau de température dans la colonne mais surtout la quantité d'HCI solubilisé dans l'éthanol. L'augmentation du reflux conduit à une augmentation du rendement mais au détriment de la sélectivité. C'est pourquoi il The column may be a loose or ordered packed column or a tray column with a preference for the latter having from 5 to 50 trays. The reflux rate controls the temperature level in the column but especially the amount of HCl solubilized in ethanol. The increase in reflux leads to an increase in yield but at the expense of selectivity. That's why he
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est recommandé selon la présente invention de travailler à un taux de reflux faible ou nul ce qui diminue de plus les réactions chimiques parasites. It is recommended according to the present invention to work at a low or no reflux rate which further reduces the parasitic chemical reactions.
Comme indiqué ci-dessus, dans le cas ou les produits répondant aux formules (VII), (VIII) et (IX) présentent des groupes R1 éthyle R1et R3méthyle et A et Hal représentent un atome de chlore, l'alcanol est l'éthanol, et le silane est le 3chloropropyldiméthylchlorosilane avec formation de HCI, le silane est introduit en tête de colonne, l'éthanol en pied de colonne, la température de réaction dans la colonne est supérieure à 77,80 C et inférieure à 178 C à pression atmosphérique et l'acide chlorhydrique formé est strippé par l'éthanol vaporisé. As indicated above, in the case where the products corresponding to formulas (VII), (VIII) and (IX) have R1 ethyl groups R1 and R3methyl and A and Hal represent a chlorine atom, the alkanol is ethanol , and the silane is 3chloropropyldimethylchlorosilane with the formation of HCl, the silane is introduced at the top of the column, the ethanol at the bottom of the column, the reaction temperature in the column is greater than 77.80 ° C. and less than 178 ° C. under pressure atmospheric and the hydrochloric acid formed is stripped with vaporized ethanol.
Si la distillation réactive est conduite à pression atmosphérique, la température de réaction à l'intérieur de la colonne doit être supérieure à celle du gaz vecteur de stripage, soit par exemple 78 C dans le cas de l'éthanol, et inférieure à la température du 3chloropropyldiméthylchlorosilane, soit 178 C. Il est ainsi recommandé de travailler à pression réduite pour limiter la solubilité de l'HCI dans l'éthanol et faire la réaction à une température inférieure à celle correspondant à une pression atmosphérique, ce qui permet de limiter les réactions parasites et de gagner en sélectivité. If the reactive distillation is carried out at atmospheric pressure, the reaction temperature inside the column must be greater than that of the stripping vector gas, ie, for example 78 C in the case of ethanol, and below the temperature. It is thus recommended to work at reduced pressure to limit the solubility of HCl in ethanol and to make the reaction at a temperature below that corresponding to an atmospheric pressure, which makes it possible to limit the parasitic reactions and gain selectivity.
L'éthanol acide, c'est à dire chargé en HCI, doit être purifié avant recyclage dans le milieu réactionnel, par distillation éventuellement azéotropique, par adsorption sur résine, par neutralisation ou par séparation sur membrane, Le stripage de l'HCI peut être couplé avec un stripage de l'eau présente dans le milieu, en travaillant à une température supérieure à la température d'ébullition de l'eau à la pression considérée. Ethanol acid, that is to say loaded with HCl, must be purified before recycling into the reaction medium, by optionally azeotropic distillation, by adsorption on resin, by neutralization or by separation on membrane, The stripping of HCl can be coupled with a stripping of the water present in the medium, working at a temperature above the boiling point of the water at the pressure in question.
La réaction d'alcanolyse mise en jeu à l'aide d'un procédé de dsitillation réactive peut être mise en #uvre éventuellement en présence d'un solvant organique et/ou d'un gaz inerte. Le solvant est de type aprotique et peu polaire tel que des hydrocarbures aliphatiques et/ou aromatiques. le solvant utilisé a une température d'ébullition à la pression de service (pression atmosphérique) comprise entre la température d'ébullition de l'alcanol de formule (VIII), par exemple 77. 8 C pour l'éthanol et celle du silane de formule (VII) par exemple 178 C pour le 3-chloropropyl diméthylchlorosilane. Comme solvant approprié pour le couple éthanol/3-chloropropyl diméthylchlorosilane, on peut citer notamment le toluène, le monochlorobenzene, le xylène. Le rôle du solvant est de stripper l'acide chlorhydrique (HCI) par entraînement mécanique (l'éthanol est également entraîné et un recyclage après purification est envisageable) et également de créer une zone d'épuisement (pas ou très peu d'HCI en pied de colonne) pour minimiser les réactions chimiques parasites. The alkanolysis reaction carried out by means of a reactive dithigration process may be carried out optionally in the presence of an organic solvent and / or an inert gas. The solvent is of the aprotic and low polar type such as aliphatic and / or aromatic hydrocarbons. the solvent used has a boiling temperature at the operating pressure (atmospheric pressure) between the boiling point of the alkanol of formula (VIII), for example 77. 8 C for ethanol and that of the silane of formula (VII) e.g. 178 C for 3-chloropropyl dimethylchlorosilane. Suitable solvents for the ethanol / 3-chloropropyl dimethylchlorosilane pair include toluene, monochlorobenzene and xylene. The role of the solvent is to stripper hydrochloric acid (HCl) mechanically (ethanol is also entrained and recycling after purification is possible) and also to create a zone of exhaustion (no or very little HCI in foot of column) to minimize parasitic chemical reactions.
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Le solvant est porté à ébullition dans le bouilleur de la colonne à distiller par exemple par des résistances électriques. Cette phase de démarrage se déroule à reflux total afin de charger les plateaux de la colonne. The solvent is boiled in the boiler of the column to be distilled for example by electrical resistors. This start-up phase takes place at full reflux in order to load the trays of the column.
Il est possible d'effectuer la réaction dans un colonne de distillation fonctionnant de façon continue, de façon semi-continue ou de façon discontinue. It is possible to carry out the reaction in a distillation column operating continuously, semi-continuously or discontinuously.
L' organodialkylalcoxysilane de formule (IX) ainsi obtenu est plus particulièrement utilisable comme produit de départ pour la préparation de composés organosiliciques contenant du soufre, répondant à la formule générale moyenne (I):
dans laquelle : x est un nombre, entier ou fractionnaire, allant de 1,5 + 0,1 à 5 ~ 0,1 ; et les symboles R1, R2, R3, Hal et A sont tels que définis supra,
Dans la formule (I) précédente, les radicaux R1 préférés sont choisis parmi les radicaux : méthyle, éthyle, n-propyle, isopropyle, n-butyle, CH30CH2-, CH30CH2CH2- et CH30CH(CH3)CH2- ; de manière plus préférée, les radicaux R1 sont choisis parmi les radicaux : méthyle, éthyle, n-propyle et isopropyle. The organodialkylalkoxysilane of formula (IX) thus obtained is more particularly usable as a starting material for the preparation of organosilicon compounds containing sulfur, corresponding to the average general formula (I):
wherein: x is an integer or fractional number ranging from 1.5 + 0.1 to 5 ~ 0.1; and the symbols R1, R2, R3, Hal and A are as defined above,
In the above formula (I), the preferred radicals R 1 are chosen from the following radicals: methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, CH 3 OCH 2 -, CH 3 OCH 2 CH 2 - and CH 3 CH (CH 3) CH 2 -; more preferably, the radicals R 1 are chosen from the radicals: methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl.
Les radicaux R2et R3 préférés sont choisis parmi les radicaux : méthyle, éthyle, npropyle, isopropyle, n-butyle, n-hexyle et phényle ; de manière plus préférée, les radicaux R2 et R3 sont des méthyles. The preferred R 2 and R 3 radicals are chosen from the radicals: methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-hexyl and phenyl; more preferably, the radicals R2 and R3 are methyls.
Le nombre x, entier ou fractionnaire, va de préférence de 3 + 0,1 à 5 ~ 0,1, et de manière plus préférée de 3,5 + 0,1 à 4,5 0,1. The number x, integer or fractional, is preferably from 3 + 0.1 to 5 ~ 0.1, and more preferably from 3.5 + 0.1 to 4.5 0.1.
Les monoorganoxysilanes polysulfurés répondant à la formule (1) qui sont spécialement visés par la présente invention, sont ceux de formule
The polysulfide monoorganoxysilanes corresponding to formula (1) which are especially targeted by the present invention, are those of formula
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dans lesquelles le symbole x est un nombre entier ou fractionnaire allant de 1,5 0,1 à 5
0,1, de préférence de 3 0,1 à 5 0,1, et de manière plus préférée de 3,5 0,1 à 4,5 ~ 0,1.
in which the symbol x is an integer or fractional number ranging from 1.5 to 5
0.1, preferably from 0.1 to 0.1, and more preferably from 0.1 to 4.5 to 0.1.
Dans le présent mémoire, on précisera que le symbole x des formules (1), (II), (III) et (IV) est un nombre, entier ou fractionnaire, qui représente le nombre d'atomes de soufre présents dans une molécule de formule (1), (II), (III) et (IV). In the present specification, it will be pointed out that the symbol x of formulas (1), (II), (III) and (IV) is an integer or fractional number which represents the number of sulfur atoms present in a molecule of formula (1), (II), (III) and (IV).
En pratique ce nombre est la moyenne du nombre d'atomes de soufre par molécule de composé considéré, dans la mesure où la voie de synthèse choisie donne naissance à un mélange de produits polysulfurés ayant chacun un nombre d'atomes de soufre différent. Les monoorganoxysilanes polysulfurés synthétisés sont en fait constitués d'une distribution de polysulfures, allant du monosulfure à des polysulfures plus lourds (comme par exemple S>5), centrée sur une valeur moyenne en mole (valeur du symbole x) se situant dans les domaines général (x allant de 1,5 + 0,1 à 5 + 0,1), préférentiel (x allant de 3 + 0,1 à 5 ~ 0,1) et plus préférentiel (x allant de 3,5 ~ 0,1 à 4,5 + 0,1) mentionnés supra. In practice, this number is the average of the number of sulfur atoms per molecule of compound under consideration, insofar as the chosen synthesis route gives rise to a mixture of polysulfide products each having a different number of sulfur atoms. The polysulfurized monoorganoxysilanes synthesized consist in fact of a distribution of polysulphides, ranging from monosulphide to heavier polysulphides (such as for example S> 5), centered on a mean value in mole (value of the symbol x) lying in the domains general (x ranging from 1.5 + 0.1 to 5 + 0.1), preferential (x ranging from 3 + 0.1 to 5 ~ 0.1) and more preferential (x ranging from 3.5 ~ 0, 1 to 4.5 + 0.1) mentioned above.
Les produits de formule (I) peuvent être préparés de la façon suivante à partir des organo dialkylalcoxysilane de formule ( IX), préalablement préparés au cours de l'étape b) par le procédé de l'invention de distillation réactive, par réaction au cours de l'étape c) dudit produit de formule ( IX) sur un polysulfure alcalin de formule (X) suivant le schéma réactionnel suivant : Etape c) :
où : - les symboles R1, R2, R3, A et x sont tels que définis supra, - le symbole M représente un métal alcalin, - la réaction est réalisée : # en faisant réagir à une température allant de 20 C à 120 C, soit le milieu réactionnel obtenu à l'issue de l'étape (b), soit le dérivé de The products of formula (I) can be prepared in the following manner from the organo dialkylalkoxysilane of formula (IX), previously prepared during step b) by the reactive distillation process of the invention, by reaction during of step c) of said product of formula (IX) on an alkali polysulfide of formula (X) according to the following reaction scheme: Step c):
where: - the symbols R1, R2, R3, A and x are as defined above, - the symbol M represents an alkali metal, - the reaction is carried out: # by reacting at a temperature ranging from 20 C to 120 C, the reaction medium obtained at the end of step (b), or the derivative of
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monoorganoxydiorganosilylpropyle de formule (IX) pris isolément après séparation dudit milieu, avec le polysulfure métallique de formule (X) à l'état anhydre, en utilisant 0,5 15% mole de polysulfure métallique de formule (X) par mole du réactif de formule (IX) et en opérant éventuellement en présence d'un solvant organique polaire (ou non polaire) inerte, # et en isolant le polysulfure de bis-(monoorganoxysilylpropyle) de formule (I) formé. monoorganoxydiorganosilylpropyl of formula (IX) taken alone after separation of said medium, with the metal polysulfide of formula (X) in the anhydrous state, using 0.5 15 mol% of metal polysulfide of formula (X) per mole of the reagent of formula (IX) and optionally operating in the presence of an inert polar (or nonpolar) organic solvent, # and isolating the bis (monoorganoxysilylpropyl) polysulfide of formula (I) formed.
Le procédé selon la présente invention permet d'accéder à des polysulfures de bis- (monoorganoxysilylpropyle) de formule (1). Les diorganohalogénosilanes de formule (VII) peuvent être préparés avantageusement à l'échelle industrielle par un procédé tel que notamment celui décrit dans WO-A-99/31111, cité comme référence. The process according to the present invention provides access to bis (monoorganoxysilylpropyl) polysulfides of formula (1). The diorganohalosilanes of formula (VII) can advantageously be prepared on an industrial scale by a process such as in particular that described in WO-A-99/31111, cited as a reference.
Le procédé selon l'invention de préparation des produits de formule (I) se déroule quasi quantitativement, sans faire appel à des réactifs et/ou sans formation de produits secondaires qui sont des composés toxiques ou polluants pour l'environnement (comme H2S et les métaux alcalins dans le cas de l'étape de polysulfuration), # Le produit de départ à l'étape b) de formule (VII) peut être préparé selon le procédé suivant : étape a)
le symbole Hal représente un atome d'halogène choisi parmi les atomes de chlore, brome et iode, l'atome de chlore étant préféré, et les symboles A, R2et R3 sont tels que définis supra, la réaction est réalisée : # en faisant réagir à une température allant de -10 C à 200 C une mole du diorganohalogénosilane de formule (V) avec une quantité molaire st#chiométrique ou différente de la st#chiométrie du dérivé d'allyle de formule (VI) en opérant, en milieu homogène ou hétérogène, en présence d'un initiateur consistant : - soit dans un activateur catalytique consistant dans : (i) au moins un catalyseur comprenant au moins un métal de transition ou un dérivé The process according to the invention for the preparation of the products of formula (I) proceeds almost quantitatively, without using reagents and / or without forming secondary products which are toxic or polluting compounds for the environment (such as H 2 S and alkali metals in the case of the polysulfuration step), # The starting material in step b) of formula (VII) can be prepared according to the following method: step a)
the symbol Hal represents a halogen atom chosen from chlorine, bromine and iodine atoms, the chlorine atom being preferred, and the symbols A, R 2 and R 3 are as defined above, the reaction is carried out by: # reacting at a temperature ranging from -10 ° C. to 200 ° C., one mole of the diorganohalosilane of formula (V) with a stoichiometric molar quantity or different from the stoichiometry of the allyl derivative of formula (VI) operating in a homogeneous medium or heterogeneous, in the presence of an initiator consisting of: - either in a catalytic activator consisting of: (i) at least one catalyst comprising at least one transition metal or a derivative
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dudit métal, pris dans le groupe formé par Co, Ru, Rh, Pd, Ir et Pt ; etéventuellement (2i) au moins un promoteur de réaction d'hydrosilylation, - soit dans un activateur photochimique, consistant en particulier dans un rayonnement ultraviolet approprié ou dans un rayonnement ionisant approprié, et éventuellement en isolant le dérivé de diorganohalogénosilylpropyle de formule (VII) formé ;
Selon un mode particulièrement adapté de réalisation de l'invention, le procédé qui vient d'être décrit consiste à enchaîner les étapes (a), (b) et (c), dans la définition desquelles le groupe amovible A correspond au symbole Hal représentant un atome d'halogène choisi parmi les atomes de chlore, brome et iode, et, de préférence, un atome de chlore. said metal, taken from the group consisting of Co, Ru, Rh, Pd, Ir and Pt; andoptionally (2i) at least one hydrosilylation reaction promoter, either in a photochemical activator, in particular in suitable ultraviolet radiation or in suitable ionizing radiation, and optionally isolating the diorganohalosilylpropyl derivative of formula (VII) formed ;
According to a particularly suitable embodiment of the invention, the method which has just been described consists in following steps (a), (b) and (c), in the definition of which the removable group A corresponds to the symbol Hal representing a halogen atom selected from chlorine, bromine and iodine atoms, and preferably a chlorine atom.
L'étape (a) consiste à faire réagir le diorganohalogénosilane de formule (V) avec le dérivé d'allyle de formule (VI) en présence d'un initiateur choisi. L'initiateur que l'on utilise comprend tous les initiateurs, répondant aux types indiqués supra, qui sont efficaces pour activer la réaction entre une fonction =SiH et une insaturation éthylénique. Step (a) consists in reacting the diorganohalosilane of formula (V) with the allyl derivative of formula (VI) in the presence of a chosen initiator. The initiator used includes all the initiators, of the types listed above, which are effective in activating the reaction between a Si SiH function and an ethylenic unsaturation.
Selon une disposition préférée concernant l'initiateur, ce dernier est choisi parmi les activateurs catalytiques. Ces activateurs catalytiques comprennent : au titre du (ou des) catalyseur(s) (i) : (i-1) au moins un métal de transition élémentaire finement divisé ; et/ou (i-2) un colloïde d'au moins un métal de transition ; et/ou (i-3) un oxyde d'au moins un métal de transition ; et/ou (i-4) un sel dérivé d'au moins un métal de transition et d'un acide minéral de carboxylique ; et/ou (i-5) un complexe d'au moins un métal de transition équipé de ligand(s) organique (s) pouvant posséder un ou plusieurs hétéroatome (s) et/ou de ligand(s) organosilicique(s) ; et/ou (i-6) un sel tel que défini supra où la partie métallique est équipée de ligand(s) tel(s) que défini(s) aussi supra ; et/ou (i-7) une espèce métallique choisie parmi les espèces précitées (métal de transition élémentaire, oxyde, sel, complexe, sel complexé) où le métal de transition est associé cette fois à au moins un autre métal choisi dans la famille des éléments des groupes 1 b, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6b, 7b, et 8 (sauf Co, Ru, Rh,
Pd, Ir et Pt) de la classification périodique telle que publiée dans "Hanbook of
Chemistry and Physics, 65ème édition, 1984-1985, CRC Press, Inc.", ledit autre métal étant pris sous sa forme élémentaire ou sous une forme moléculaire, ladite association pouvant donner naissance à une espèce bi-métallique ou pluri-métallique ; et/ou (i-8) une espèce métallique choisie parmi les espèces précitées (métal de transition élémentaire et association métal de transition - autre métal ; oxyde, sel, According to a preferred arrangement concerning the initiator, the latter is chosen from catalytic activators. These catalytic activators comprise: (a) catalyst (s) (i): (i-1) at least one finely divided elementary transition metal; and / or (i-2) a colloid of at least one transition metal; and / or (i-3) an oxide of at least one transition metal; and / or (i-4) a salt derived from at least one transition metal and a carboxylic mineral acid; and / or (i-5) a complex of at least one transition metal equipped with organic ligand (s) capable of possessing one or more heteroatom (s) and / or organosilicon ligand (s); and / or (i-6) a salt as defined above wherein the metal part is equipped with ligand (s) as defined (s) also supra; and / or (i-7) a metal species chosen from the above-mentioned species (elementary transition metal, oxide, salt, complex, complexed salt) where the transition metal is associated this time with at least one other metal chosen from the family elements of groups 1b, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6b, 7b, and 8 (except Co, Ru, Rh,
Pd, Ir and Pt) of the Periodic Table as published in "Hanbook of
Chemistry and Physics, 65th Edition, 1984-1985, CRC Press, Inc. ", said other metal being taken in its elemental form or in a molecular form, said combination being able to give rise to a bi-metallic or multi-metallic species, and / or (i-8) a metal species selected from the above-mentioned species (elementary transition metal and transition metal association - other metal, oxide, salt,
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complexe et sel complexé sur base métal de transition ou sur base association métal de transition - autre métal) qui est supportée sur un support solide inerte tel que par exemple l'alumine, la silice, le noir de carbone, une argile, l'oxyde de titane, un aluminosilicate, un mélange d'oxydes d'aluminium et de zirconium, une résine polymère ; - au titre du (ou des) promoteur(s) optionnel(s) (2i) : un composé, qui peut présenté par exemple la forme d'un ligand ou d'un composé ionique, pris en particulier dans le groupe formé par : un péroxyde organique ; un acide carboxylique ; un sel d'acide carboxylique ; une phosphine tertiaire ; une amine ; un amide ; une cétone linéaire ou cyclique ; un trialkylhydrogénosilane ; le benzothriazole ; la phénothiazine ; un composé de type métal trivalent-(C6H5)3 où métal = As, Sb ou P ; un mélange d'amine ou de cyclohexanone avec un composé organosilicique comprenant un ou plusieurs groupe (s) =Si-H ; les composés CH2=CH-CH2-OH ou CH2=CH-CH2-OCOCH3 ; une lactone ; un mélange de cyclohexanone avec la triphénylphosphine ; un composé ionique comme par exemple un nitrate ou un borate de métal alcalin ou d'imidazolinium, un halogénure de phosphonium, un halogénure d'ammonium quaternaire, un halogénure d'étain II. complex and salt complexed on a transition metal base or on a transition metal - other metal base combination which is supported on an inert solid support such as, for example, alumina, silica, carbon black, a clay, oxide titanium, an aluminosilicate, a mixture of oxides of aluminum and zirconium, a polymeric resin; under the optional promoter (s) (2i): a compound, which may for example be in the form of a ligand or of an ionic compound, taken in particular from the group formed by: an organic peroxide; a carboxylic acid; a carboxylic acid salt; a tertiary phosphine; an amine; a friend of ; a linear or cyclic ketone; a trialkylhydrogensilane; benzothriazole; phenothiazine; a trivalent metal compound (C6H5) 3 where metal = As, Sb or P; a mixture of amine or cyclohexanone with an organosilicon compound comprising one or more group (s) = Si-H; the compounds CH2 = CH-CH2-OH or CH2 = CH-CH2-OCOCH3; a lactone; a mixture of cyclohexanone with triphenylphosphine; an ionic compound such as, for example, an alkali metal or imidazolinium nitrate or borate, a phosphonium halide, a quaternary ammonium halide, a tin halide II.
Selon une disposition plus préférée concernant l'initiateur, ce dernier est choisi parmi les activateurs catalytiques préférés mentionnés ci-avant qui comprennent, au titre du (ou des) catalyseur(s) (i), l'une et/ou l'autre des espèces métalliques (i-1) à (i-8) où le métal de transition appartient au sous-groupe suivant : Ir et Pt. According to a more preferred provision relating to the initiator, the latter is chosen from the preferred catalytic activators mentioned above which comprise, under the catalyst (s) (i), one and / or the other metal species (i-1) to (i-8) where the transition metal belongs to the following subgroup: Ir and Pt.
Selon une disposition encore plus préférée concernant l'initiateur, ce dernier est choisi parmi les activateurs catalytiques préférés mentionnés ci-avant qui comprennent, au titre du (ou des) catalyseur(s) (i), l'une et/ou l'autre des espèces métalliques (i-1) à (i- 8) où le métal de transition est Ir. Dans le cadre de cette disposition encore plus préférée, des catalyseurs à base d'Ir qui conviennent sont en particulier : [IrCl(CO)(PPh3)2] [Ir(CO)H(PPh3)3] [Ir(C8H12)(C5H5N)P(C6H11)3]PF6 [IrCl3],nH2O
H2 [IrCl6],nH2O (NH4)2IrCl6
Na2lrCI6 K2lrCI6
Klr(NO)CI5 [Ir(C8H12)2]+BF4- According to an even more preferred embodiment concerning the initiator, the latter is chosen from the preferred catalytic activators mentioned above which comprise, under the catalyst (s) (i), one and / or the other metal species (i-1) to (i-8) where the transition metal is Ir. Within the framework of this even more preferred arrangement, suitable Ir-based catalysts are in particular: [IrCl (CO ) (PPh3) 2] [Ir (CO) H (PPh3) 3] [Ir (C8H12) (C5H5N) P (C6H11) 3] PF6 [IrCl3], nH2O
H2 [IrCl6], nH2O (NH4) 2IrCl6
Na2lrCI6 K2ClCI6
Klr (NO) Cl5 [Ir (C8H12) 2] + BF4-
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[IRCl(CO)3]n H2lrCI6
Ir4 (CO)12 lr(CO)2(CH3COCHCOCH3) Ir(CH3COCHCOCH3)
IrBr3
IrCl3
IrCl4
IrO2 (C6H7)(C8H12)Ir. [IRCl (CO) 3] n H2IrCl6
Ir 4 (CO) 12 1 (CO) 2 (CH 3 COCHCOCH 3) Ir (CH 3 COCHCOCH 3)
IrBr3
IrCl 3
IrCl4
IrO2 (C6H7) (C8H12) Ir.
Dans le cadre de la disposition encore plus préférée mentionnée ci-avant, d'autres catalyseurs à base d'Ir qui conviennent encore mieux sont pris dans le groupe des complexes de l'iridium de formule : [lr(R4)Hal]2 (XI) où : - le symbole R4représente un ligand polyène conjugué ou non conjugué, linéaire ou cyclique (mono ou polycyclique), ayant de 4 à 22 atomes de carbone et de 2 à 4 doubles liaisons éthyléniques ; - le symbole Hal est tel que défini supra. Within the framework of the still more preferred arrangement mentioned above, other Ir-based catalysts which are even more suitable are taken from the group of iridium complexes of the formula: [lr (R 4) Hal] 2 ( XI) in which: the symbol R4 represents a conjugated or non-conjugated polyene ligand, linear or cyclic (mono or polycyclic), having from 4 to 22 carbon atoms and from 2 to 4 ethylenic double bonds; the symbol Hal is as defined above.
Comme exemple de complexes de l'iridium de formule (XII) qui conviennent encore mieux, on citera ceux dans la formule desquels : # le symbole R4est choisi parmi le butadiène-1,3, l'hexadiène-1,3, le cyclohexadiène-1,3, le cyclooctadiène-1,3, le cyclooctadiène-1,5, le cyclododécatriène-1,5,9 et le norbornadiène, et # le symbole Hal représente un atome de chlore. Examples of the iridium complexes of formula (XII) which are more particularly suitable are those in the formula of which: # the symbol R 4 is chosen from 1,3-butadiene, 1,3-hexadiene, cyclohexadiene- 1,3, 1,3-cyclooctadiene, 1,5-cyclooctadiene, 1,5,9-cyclododecatriene and norbornadiene, and # the Hal symbol represents a chlorine atom.
A titre d'exemples spécifiques de complexes de l'iridium qui conviennent encore mieux, on citera les catalyseurs suivants :
di--chtorobis(Ti-1,5-hexadiene)diiridium, di-u-bromobis(rl-1,5-hexadiene)düridium, di-p-iodobis(rl-1,5-hexadiene)düridium, di-jj-chtorobis(T)-1,5-cyctooctadiene)diiridium, di-p,-bromobis(rl-1,5-cyclooctadiene)düridium, di-Il-iodobis( fI-1 ,5-cyclooctadiene )diiridium, di-p,-chlorobis(rl-2,5-norbornadiene)düridium, di-p,-bromobis(rl-2,5-norbornadiene)diiridium, As specific examples of iridium complexes which are even more suitable, mention may be made of the following catalysts:
di-Chtorobis (Ti-1,5-hexadiene) diiridium, di-u-bromobis (1H-1,5-hexadiene) ditridium, di-p-iodobis (1H-1,5-hexadiene) dichloride, di-d -chtorobis (T) -1,5-cyctooctadiene) diiridium, di-p, -bromobis (α-1,5-cyclooctadiene) dichloridium, di-II-iodobis (1H-1,5-cyclooctadiene) diiridium, di-p , -chlorobis (R1-2,5-norbornadiene) dichloridium, di-p, -bromobis (R1-2,5-norbornadiene) diiridium,
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di--iodobis(rl-2,5-norbornadiene)düridium.
di - iodobis (rl-2,5-norbornadiene) düridium.
Le catalyseur peut être utilisé, et il s'agit là d'une autre disposition préférentielle, en milieu homogène, comme cela est décrit dans JP-B-2.938.731. Dans ce cadre, la réaction peut être conduite soit de façon continue, soit de façon semi-continue, soit de façon discontinue. En fin d'opération, le produit de la réaction est séparé et recueilli par distillation du milieu réactionnel, et il est possible de recycler le catalyseur en réalisant une nouvelle charge de réactifs sur un culot de distillation contenant le catalyseur issu de l'étape de distillation du produit de l'opération précédente, avec addition complémentaire éventuelle de catalyseur neuf. Dans le cas de l'emploi de complexes, le recyclage du catalyseur peut être amélioré en additionnant aussi une petite quantité de ligand. The catalyst can be used, and this is another preferred arrangement, in a homogeneous medium, as described in JP-B-2,938,731. In this context, the reaction can be carried out either continuously, semi-continuously or discontinuously. At the end of the operation, the product of the reaction is separated and collected by distillation of the reaction medium, and it is possible to recycle the catalyst by carrying out a new batch of reactants on a distillation residue containing the catalyst resulting from the reaction stage. distillation of the product of the preceding operation, with possible additional addition of new catalyst. In the case of the use of complexes, the recycling of the catalyst can be improved by also adding a small amount of ligand.
Le catalyseur peut être utilisé encore en milieu hétérogène. Ce mode opératoire fait appel en particulier à la mise en #uvre d'un catalyseur qui est supporté sur un support solide inerte du type de ceux définis supra. Ce mode opératoire permet de réaliser la réaction dans un réacteur lit fixe fonctionnant de façon continue, de façon semi-continue ou de façon discontinue avec un recyclage. Il est également possible d'effectuer la réaction en réacteur standard agité fonctionnant de façon continue, semi-continue ou discontinue. The catalyst can be used again in a heterogeneous medium. This procedure uses in particular the implementation of a catalyst which is supported on an inert solid support of the type defined above. This procedure makes it possible to carry out the reaction in a fixed bed reactor operating continuously, semi-continuously or discontinuously with recycling. It is also possible to carry out the reaction in stirred standard reactor operating continuously, semi-continuously or discontinuously.
S'agissant des autres conditions réactionnelles, la réaction est réalisée dans une large gamme de températures allant de préférence de -10 C à 100 C, en opérant sous la pression atmosphérique ou sous une pression supérieure à la pression atmosphérique qui peut atteindre ou même dépasser 20.105Pa. As regards the other reaction conditions, the reaction is carried out in a wide temperature range preferably ranging from -10 ° C. to 100 ° C., operating under atmospheric pressure or at a pressure greater than atmospheric pressure which can reach or even exceed 20.105Pa.
La quantité du dérivé d'allyle de formule (VI) utilisée est de préférence de 1 à 2 moles pour 1 mole de composé organosilicique. Quant à la quantité de catalyseur(s) (i), exprimée en poids de métal de transition pris dans le groupe formé par Co, Ru, Rh, Pd, Ir, et Pt, elle se situe dans l'intervalle allant de 1 à 10 000 ppm, de préférence allant de 10 à 2000 ppm et plus préférentiellement allant de 50 à 1000 ppm, basés sur le poids de composé organosilicique de formule (V) ou ( IX). The amount of the allyl derivative of formula (VI) used is preferably 1 to 2 moles per 1 mole of organosilicon compound. As for the amount of catalyst (s) (i), expressed as weight of transition metal taken from the group formed by Co, Ru, Rh, Pd, Ir, and Pt, it is in the range from 1 to 10,000 ppm, preferably from 10 to 2000 ppm and more preferably from 50 to 1000 ppm, based on the weight of organosilicon compound of formula (V) or (IX).
La quantité de promoteur(s) (2i), quand on en utilise un ou plusieurs, exprimée en nombre de moles de promoteur(s) par atome-gramme de métal de transition pris dans le groupe formé par Co, Ru, Rh, Pd, Ir et Pt, se situe dans l'intervalle allant de 0,1 à 1000, de préférence allant de 0,5 à 500 et plus préférentiellement allant de 1 à 300. Le dérivé de diorganohalogénosilylpropyle de formule (VII) est obtenu avec un rendement molaire au moins égal à 80% basé sur le composé organosilicique de formule (V) de départ. The amount of promoter (s) (2i), when one or more is used, expressed in number of moles of promoter (s) per gram atom of transition metal taken from the group consisting of Co, Ru, Rh, Pd , Ir and Pt, is in the range from 0.1 to 1000, preferably from 0.5 to 500 and more preferably from 1 to 300. The diorganohalogénosilylpropyl derivative of formula (VII) is obtained with a molar yield at least equal to 80% based on the organosilicon compound of formula (V) starting.
Selon une disposition préférée, les polysulfures métalliques de formule (X) anhydres sont préparés par réaction d'un sulfure alcalin, contenant éventuellement de l'eau de cristallisation, de formule M2S (XII) où le symbole M a la signification donnée supra According to a preferred arrangement, the anhydrous metal polysulfides of formula (X) are prepared by reaction of an alkali metal sulphide, optionally containing water of crystallization, of formula M2S (XII) where the symbol M has the meaning given above.
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(métal alcalin), avec du soufre élémentaire en opérant à une température allant de 60 C à 300 C, éventuellement sous pression et éventuellement encore en présence d'un solvant organique anhydre. (alkali metal), with elemental sulfur operating at a temperature ranging from 60 C to 300 C, optionally under pressure and optionally again in the presence of an anhydrous organic solvent.
De manière avantageuse, le sulfure alcalin M2S mis en oeuvre est le composé disponible industriellement qui est généralement sous forme d'un sulfure hydraté ; un sulfure alcalin de ce type qui convient bien est le sulfure Na2S disponible dans le commerce qui est un sulfure hydraté contenant 55 à 65% en poids de Na2S. Advantageously, the alkali metal sulphide M2S used is the commercially available compound which is generally in the form of a hydrated sulphide; a suitable alkali metal sulfide of this type is the commercially available Na2S sulfide which is a hydrated sulfide containing 55 to 65% by weight of Na2S.
Selon une disposition plus préférée de conduite de l'étape (c), les polysulfures métalliques de formule (X) anhydres sont préparés au préalable à partir d'un sulfure alcalin M2S sous forme d'un sulfure hydraté, selon un processus qui consiste à enchaîner les phases opératoires (1) et (2) suivantes : # phase (1), où on procède à une déshydratation du sulfure alcalin hydraté en appliquant la méthode appropriée qui permet d'éliminer l'eau de cristallisation tout en conservant le sulfure alcalin à l'état solide, pendant la durée de la phase de déshydratation ; # phase (2), où on procède ensuite à la mise en contact d'une mole de sulfure alcalin déshydraté obtenu avec n(x-1) moles de soufre élémentaire, en opérant à une température allant de 20 C à 120 C, éventuellement sous pression et éventuellement encore en présence d'un solvant organique anhydre, le facteur n précité se situant dans l'intervalle allant de 0,8 à 1,2 et le symbole x étant tel que défini supra. According to a more preferred embodiment of step (c), the anhydrous metal polysulfides of formula (X) are prepared beforehand from an alkali metal sulphide M2S in the form of a hydrated sulphide, according to a process consisting in sequence the following operating phases (1) and (2): # phase (1), where dehydration of the hydrated alkali sulphide is carried out by applying the appropriate method which makes it possible to eliminate the water of crystallization while retaining the alkaline sulphide in the solid state, during the duration of the dehydration phase; # phase (2), which is then put into contact with a mole of dehydrated alkali sulfide obtained with n (x-1) moles of elemental sulfur, operating at a temperature ranging from 20 C to 120 C, optionally under pressure and optionally again in the presence of an anhydrous organic solvent, the above-mentioned factor n being in the range from 0.8 to 1.2 and the symbol x being as defined above.
A propos de la phase (1), comme protocole de déshydratation qui convient bien, on citera notamment le séchage du sulfure alcalin hydraté, en opérant sous un vide partiel allant de 1,33.102Pa à 40.102Pa et en portant le composé à sécher à une température allant, en début de séchage, de 70 C à 85 C, puis en élevant ensuite progressivement la température en cours de séchage de la zone allant de 70 C à 85 C jusqu'à atteindre la zone allant de 125 C à 135 C, en suivant un programme prévoyant une première montée en température de +10 C à +15 C au bout d'une première durée variant de 1 heure à 6 heures, suivie d'une seconde montée en température de +20 C à +50 C au bout d'une seconde durée variant de 1 heure à 4 heures. With regard to phase (1), as a dehydration protocol which is suitable, mention may be made in particular of the drying of the hydrated alkali sulphide, operating under a partial vacuum ranging from 1.33 × 10 2 Pa to 40 × 10 2 Pa and by bringing the compound to be dried to a temperature ranging, at the beginning of drying, from 70 ° C. to 85 ° C., and then gradually raising the temperature during drying from 70 ° C. to 85 ° C. until reaching the zone ranging from 125 ° C. to 135 ° C. , following a program providing for a first temperature rise of +10 C to +15 C after a first period varying from 1 hour to 6 hours, followed by a second temperature rise from +20 C to +50 C after a second time ranging from 1 hour to 4 hours.
A propos de la phase (2), comme protocole de sulfuration qui convient bien, on citera la réalisation de cette réaction en présence d'un solvant organique anhydre ; les solvants appropriés sont notamment les alcools aliphatiques inférieurs en C1-C4 anhydres, comme par exemple le méthanol ou l'éthanol anhydre. Le nombre d'atomes de soufre élémentaire Sx dans le polysulfure métallique M2Sx est fonction du rapport molaire du S par rapport à M2S ; par exemple, l'utilisation de 3 moles de S (n=1 et x-1=3) par mole de M2S donne le tétrasulfure alcalin de formule (X) où x=4. As regards the phase (2), as a suitable sulfurization protocol, mention may be made of carrying out this reaction in the presence of an anhydrous organic solvent; suitable solvents are in particular anhydrous aliphatic alcohols C1-C4 anhydrous, such as methanol or anhydrous ethanol. The number of elemental sulfur atoms Sx in the metal polysulfide M2Sx is a function of the molar ratio of S with respect to M2S; for example, the use of 3 moles of S (n = 1 and x-1 = 3) per mole of M2S gives the alkaline tetrasulfide of formula (X) where x = 4.
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Pour en revenir à la réalisation de l'étape (c), cette dernière est réalisée dans une large gamme de températures allant de préférence de 50 C à 90 C, en opérant de préférence encore en présence d'un solvant organique et, dans ce cadre, on utilisera avantageusement les alcools dont on a parlé ci-avant à propos de la conduite de la phase (2). To come back to the realization of step (c), the latter is carried out in a wide temperature range preferably ranging from 50 ° C. to 90 ° C., more preferably operating in the presence of an organic solvent and, in this case, frame, we will advantageously use the alcohols mentioned above about the conduct of the phase (2).
Le produit M-A, et en particulier l'halogénure M-Hal, formé en cours de réaction est éliminé généralement en fin d'étape par exemple par filtration. The product M-A, and in particular the halide M-Hal, formed during the reaction is generally removed at the end of the stage, for example by filtration.
Le polysulfure de bis-(monoorganoxydiorganosilylpropyl) de formule (I) formé est obtenu avec un rendement molaire au moins égal à 80%, basé sur le dérivé de monoorganoxydiorganosilylpropyle de formule (IX) de départ. The bis (monoorganoxydiorganosilylpropyl) polysulfide of formula (I) formed is obtained with a molar yield at least equal to 80%, based on the monoorganoxydiorganosilylpropyl derivative of formula (IX) starting.
Les exemples suivants illustrent la présente invention sans en limiter la portée, référence sera faite au dessin annexé, sur lequel la figure unique représente schématiquement le dispositif réactionnel comportant une colonne à distiller utilisée dans lesdits exemples. The following examples illustrate the present invention without limiting its scope, reference will be made to the accompanying drawing, wherein the single figure shows schematically the reaction device comprising a distillation column used in said examples.
Sur la figure unique on voit que le dispositif 1, comporte à sa base un bouilleur 2 et une colonne 3 de 40mm de diamètre comportant une partie basse 4 incluant le pied de colonne, et une partie hausse 5, incluant la tête de colonne. La colonne comporte 15 plateaux notés 1 à 15. Les plateaux sont en verre perforés. La colonne 3 est équipée d'un bac en alimentation en éthanol 6 alimentant le bouilleur 2 et certains plateaux de la partie basse 4 de la colonne, ainsi que d'un bac de récupération de liquide 7. La colonne 3 est équipée d'un second bac 8 d'alimentation éventuelle en éthanol liquide permettant d'alimenter certains des plateaux de la partie haute 5 de la colonne 3 pour simuler un reflux d'éthanol purifié. La colonne 3 présente un bac 9 de récupération de l'éthanol constituant le distillat et d'un bac d'alimentation 10 en silane de départ. On voit que le silane est introduit sur un plateau de la partie haute 5 de la colonne, en fait au niveau du dernier plateau 15 dans les exemples 1 à 10 ci-après. La partie haute 5 de la colonne est coiffée d'un condenseur 11relié par la canalisation 12 à la colonne d'abattage de HCI 13 (piège à HCI). In the single figure we see that the device 1 has at its base a boiler 2 and a column 3 40mm in diameter having a lower portion 4 including the column foot, and a rising portion 5, including the column head. The column comprises 15 trays rated 1 to 15. The trays are perforated glass. Column 3 is equipped with a feed tank ethanol 6 supplying the boiler 2 and some trays of the lower part 4 of the column, as well as a liquid recovery tank 7. Column 3 is equipped with a second tank 8 for optional supply of liquid ethanol for feeding some of the trays of the upper part of the column 3 to simulate a reflux of purified ethanol. Column 3 has a tray 9 for recovering the ethanol constituting the distillate and a silane feed tank 10 starting. It is seen that the silane is introduced on a plateau of the upper part of the column, in fact at the last plateau 15 in Examples 1 to 10 below. The upper part 5 of the column is capped with a condenser 11 connected by line 12 to the slagging column of HCI 13 (HCl trap).
Exemple 1 :
Cet exemple décrit la préparation du tétrasulfure de bis- (monoéthoxydiméthylsilylpropyle) de formule (III) dans laquelle le nombre x est centré sur Example 1
This example describes the preparation of bis (monoethoxydimethylsilylpropyl) tetrasulfide of formula (III) in which the number x is centered on
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Le schéma réactionnel concerné par cet exemple est le suivant : Etape (a) :
Etape (c) :
The reaction scheme concerned by this example is the following: Step (a):
Step (c):
7 où le réactif 6 est obtenu selon l'équation :
7 where the reagent 6 is obtained according to the equation:
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1) Etape (a) : synthèse de 3 :
Dans un réacteur agité d'un 1 litre, en verre, équipé d'une double enveloppe et d'un mobile d'agitation, surmonté d'une colonne de distillation, on charge 165 g de chlorure d'allyle 2 à 97,5% en poids de pureté (2,10 moles) et 0,229 g de catalyseur [Ir(COD)Cl]2 où COD = 1,5-cyclooctadiène, et on agite pour dissoudre complètement le catalyseur. La température du mélange est ajustée à 20 C à l'aide du fluide thermique circulant dans la double enveloppe. 1) Step (a): synthesis of 3:
In a stirred reactor of 1 liter, made of glass, equipped with a jacket and a stirrer, surmounted by a distillation column, 165 g of allyl chloride 2 are charged to 97.5 g. % by weight of purity (2.10 moles) and 0.229 g of catalyst [Ir (COD) Cl] 2 where COD = 1,5-cyclooctadiene, and stirred to completely dissolve the catalyst. The temperature of the mixture is adjusted to 20 C using the thermal fluid circulating in the jacket.
Le diméthylhydrogénochlorosilane 1, de pureté 99% en poids est introduit par un tube plongeant dans le milieu réactionnel, à l'aide d'une pompe : on en introduit 196,5 g (2,06 moles) en 2 heures 35 minutes. Le débit d'introduction est ajusté pour maintenir la température du milieu réactionnel entre 20 et 25 C, en tenant compte de la forte exothermie de la réaction. Le milieu réactionnel est maintenu sous agitation pendant 20 minutes après la fin de l'introduction du diméthylhydrogénochlorosilane 1. The dimethylhydrochlorosilane 1, purity 99% by weight is introduced by a dip tube into the reaction medium, using a pump: 196.5 g (2.06 moles) are introduced in 2 hours 35 minutes. The feed rate is adjusted to maintain the temperature of the reaction medium between 20 and 25 C, taking into account the high exotherm of the reaction. The reaction medium is stirred for 20 minutes after the end of the introduction of dimethylhydrochlorosilane 1.
A la fin du temps de maintien, un échantillon est prélevé pour analyse. Les résultats sont les suivants : taux de transformation du diméthylhydrogénochlorosilane 1 = 99,8%, et sélectivité en chloropropyldiméthylchlorosilane 3 = 92,7% (par analyse par chromatographie en phase gaz). At the end of the holding time, a sample is taken for analysis. The results are as follows: degree of conversion of dimethylhydrochlorosilane 1 = 99.8%, and selectivity to chloropropyldimethylchlorosilane 3 = 92.7% (by gas chromatographic analysis).
Le mélange réactionnel est ensuite distillé sous vide (environ 35.102Pa) à environ 40 C pour obtenir deux fractions principales : # les légers (chlorure d'allyle 2 et traces de diméthylhydrogénochlorosilane 1 résiduels, accompagnés essentiellement de chloropropyldiméthylchlorosilane 3 ; # le chloropropyldiméthylchlorosilane 3 , avec une pureté molaire supérieure à 98%. Il reste alors un culot de distillation constitué de produits plus lourds, et de catalyseur. Rendement molaire : 85%. The reaction mixture is then distilled under vacuum (approximately 35 × 10 2 Pa) at about 40 ° C. in order to obtain two main fractions: light (allyl chloride 2 and traces of residual dimethylhydrochlorosilane 1, accompanied essentially by chloropropyldimethylchlorosilane 3, chloropropyldimethylchlorosilane 3, with a molar purity greater than 98%, there remains a distillation pellet consisting of heavier products and catalyst Molar yield: 85%.
2) Etape (b) : synthèse de 5 : Comme indiqué supra, on utilise une colonne à distiller telle que représentée sur la figure unique. 2) Step (b): Synthesis of 5: As indicated above, a distillation column is used as shown in the single figure.
Le chloropropyldiméthylchlorosilane stocké dans le bac d'alimentation 10 et l'éthanol stocké dans les bacs d'alimentation 1 et 3 sont injectés directement dans la colonne 1, respectivement aux plateaux n 13 et 3. La colonne 1 est chargée par un solvant inerte approprié, dans le cas présent du toluène. Le rôle du solvant est de stripper l'acide chlorhydrique (HCI) par entraînement mécanique, l'éthanol étant également entraîné et éventuellement recyclé après purification. Le solvant également crée une zone d'épuisement (pas ou très peu d'HCI en pied de colonne) ce qui permet de limiter énormément l'apparition de réactions chimiques parasites The chloropropyldimethylchlorosilane stored in the feed tank 10 and the ethanol stored in the feed tanks 1 and 3 are injected directly into the column 1, respectively to the trays 13 and 3. Column 1 is loaded with a suitable inert solvent in this case toluene. The role of the solvent is to stripper hydrochloric acid (HCl) by mechanical drive, the ethanol is also entrained and optionally recycled after purification. The solvent also creates a zone of exhaustion (no or very little HCI at the bottom of the column) which makes it possible to limit enormously the appearance of parasitic chemical reactions.
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Le toluène est porté à ébullition dans le bouilleur (2) par des résistances électriques. Cette phase de démarrage se déroule à reflux total de la colonne afin de charger les plateaux de la colonne. On règle ensuite le débit de reflux par une vanne située entre le condenseur (6) et le bac de récupération du distillat (4) et non représentée sur la figure unique. Toluene is boiled in the boiler (2) by electrical resistors. This startup phase is carried out at total reflux of the column in order to load the trays of the column. The reflux flow rate is then adjusted by a valve located between the condenser (6) and the distillate recovery tank (4) and not shown in the single figure.
L'éthanol est injecté dans la colonne en phase liquide ou vapeur au niveau du plateau n 3 de la partie basse 4 de la colonne . Le débit d'éthanol est de 100 g/h. Le chloropropyldiméthylchlorosilane est injecté sur le plateau n 13 en phase liquide, avec un débit de 120 g/h. Le ratio molaire EtOH : silane est de 3,17. The ethanol is injected into the column in the liquid or vapor phase at the plate n 3 of the lower part 4 of the column. The flow rate of ethanol is 100 g / h. Chloropropyldimethylchlorosilane is injected onto plate n 13 in the liquid phase, with a flow rate of 120 g / h. The molar ratio EtOH: silane is 3.17.
L'éthanol se vaporise dans la colonne et rencontre pendant son ascension le chloropropyldiméthylchlorosilane en phase liquide qui descend vers le bouilleur. Ethanol vaporizes in the column and meets during its ascent the chloropropyldimethylchlorosilane liquid phase which goes down to the boiler.
L'expérience dure pendant 5 heures et le taux de transformation globale du chloropropyldiméthylchlorosilane en chloropropyldiméthyléthoxysilane est de 92 à 94 % avec une sélectivité supérieure à 90%. The experiment lasts for 5 hours and the overall conversion rate of chloropropyldimethylchlorosilane to chloropropyldimethylethoxysilane is 92 to 94% with a selectivity greater than 90%.
3) Etape (c) : synthèse de 7 :
3. 1) Préparation du Na2S4 anhydre 6 : # Phase 1 : du Na2S hydraté :
Dans un ballon de 1 litre en verre d'un évaporateur rotatif, on introduit 43,6 g de Na2S hydraté industriel en écailles contenant environ 60,5% en poids de Na2S. Le ballon est mis sous atmosphère d'argon puis mis sous pression réduite à 13,3.102Pa. 3) Step (c): synthesis of 7:
3. 1) Preparation of anhydrous Na2S4 6: # Phase 1: hydrated Na2S:
In a 1-liter glass flask of a rotary evaporator is charged 43.6 g of industrial hydrated Na2S in flakes containing about 60.5% by weight of Na2S. The flask is placed under an argon atmosphere and then placed under reduced pressure at 13.3.102 Pa.
Le ballon trempe dans un bain d'huile, dont la température est alors portée à 76 C. The balloon soaks in an oil bath, whose temperature is then raised to 76 C.
Cette température est maintenue pendant 2 heures. Ensuite, un protocole d'augmentation de la température du bain d'huile est appliqué, afin d'éviter la fusion du Na2S, qui se produit entre 85 et 90 C environ. L'augmentation progressive de la température a pour but d'accompagner l'évolution de la température de fusion du produit à sécher qui augmente lorsque le produit se déshydrate. Le protocole appliqué est le suivant : 1 heure à 82 C, 2 heures à 85 C, 1 heure à 95 C, 1 heure à 115 C et enfin 1 heure à 130 C. A noter que ce protocole est modifiable en fonction de la quantité à sécher, de la pression opératoire, et d'autres paramètres ayant une influence sur la vitesse d'élimination de l'eau. La quantité d'eau éliminée, mesurée par différence de masse, est de 17,2 g, ce qui correspond à une humidité de 39,5% en poids. This temperature is maintained for 2 hours. Then, a protocol for increasing the temperature of the oil bath is applied, in order to avoid the melting of Na2S, which occurs between 85 and 90 C approximately. The gradual increase in temperature is intended to accompany the change in the melting temperature of the product to be dried, which increases when the product dehydrates. The protocol applied is as follows: 1 hour at 82 ° C., 2 hours at 85 ° C., 1 hour at 95 ° C., 1 hour at 115 ° C. and finally 1 hour at 130 ° C. Note that this protocol can be modified according to the quantity drying, operating pressure, and other parameters that influence the rate of water removal. The amount of water removed, measured by difference in mass, is 17.2 g, which corresponds to a moisture of 39.5% by weight.
# Phase (2) :synthèse de Na2S4 6 :
Le Na2S séché (26 g), selon le protocole décrit supra, est mis en suspension dans 400 ml d'éthanol anhydre, et transvasé, par aspiration, dans un réacteur agité en verre d'un litre, double enveloppé, équipé d'un condenseur avec possibilité de reflux. On # Phase (2): synthesis of Na2S4 6:
The dried Na2S (26 g), according to the protocol described above, is suspended in 400 ml of anhydrous ethanol, and transferred, by suction, into a stirred glass vessel of one liter, double wrapped, equipped with a condenser with possibility of reflux. We
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introduit en complément dans ce réacteur 31,9 g de soufre ainsi que 200 ml d'éthanol anhydre. La température du mélange est portée à 80 C environ (faible ébullition de l'éthanol), et il est agité à 600 tr/min. Le mélange est maintenu à 80 C pendant 2 heures. In addition, 31.9 g of sulfur and 200 ml of anhydrous ethanol are added to this reactor. The temperature of the mixture is brought to about 80 ° C. (low boiling of ethanol), and it is stirred at 600 rpm. The mixture is maintained at 80 ° C. for 2 hours.
Progressivement, les solides (Na2S et le soufre) disparaissent et le mélange passe du jaune à l'orange, puis au brun. En fin de réaction, le mélange est homogène à 80 C : on dispose de 58 g environ de Na2S4 anhydre (0,33 mole), dans 600 ml d'éthanol
3. 2) Préparation de 7 :
Au Na2S4 anhydre dans 600ml d'éthanol préparé précédemment, maintenu dans son réacteur de préparation à 80 C (faible ébullition de l'éthanol) et agité à 600 tr/min, on introduit par un tube plongeant, à l'aide d'une pompe, 114 g de chloropropyldiméthyléthoxysilane 5 à 96,6% de pureté molaire (soit 0,61 mole). Un précipité de chlorure de sodium apparaît. Après la fin de l'introduction du chloropropyldiméthyléthoxysilane 5, le mélange est maintenu à 80 C pendant 2 heures. Ensuite, le mélange est refroidi à température ambiante, soutiré puis filtré pour éliminer les solides en suspension, dont le chlorure de sodium. Le gâteau de filtration est lavé à l'éthanol pour en extraire au mieux les produits organiques. Le filtrat est réintroduit dans le réacteur pour y être distillé sous pression réduite (environ 20.102Pa) dans le but d'éliminer l'éthanol, et les légers éventuels. On récupère 114 g de culot, qui correspond au tetrasulfure de bis-(monoéthyoxydiméthylsilylpropyle), dosé à 97% de pureté (molaire). Gradually, the solids (Na2S and sulfur) disappear and the mixture changes from yellow to orange, then brown. At the end of the reaction, the mixture is homogeneous at 80 ° C.: about 58 g of anhydrous Na.sub.2S.sub.4 (0.33 mol) are available in 600 ml of ethanol.
3. 2) Preparation of 7:
To the anhydrous Na 2 S 4 in 600 ml of ethanol prepared previously, maintained in its preparation reactor at 80 ° C. (low boiling of ethanol) and stirred at 600 rpm, is introduced by a dip tube, using a pump, 114 g of chloropropyldimethylethoxysilane at 96.6% molar purity (ie 0.61 mol). A precipitate of sodium chloride appears. After the end of the introduction of chloropropyldimethylethoxysilane 5, the mixture is maintained at 80 ° C. for 2 hours. Then, the mixture is cooled to room temperature, withdrawn and filtered to remove suspended solids, including sodium chloride. The filter cake is washed with ethanol to extract the best organic products. The filtrate is reintroduced into the reactor to be distilled under reduced pressure (about 20.102 Pa) in order to remove the ethanol, and any light. 114 g of pellet is recovered, which corresponds to bis (monoethyoxydimethylsilylpropyl) tetrasulfide, assayed at 97% purity (molar).
On obtient un rendement massique en tétrasulfure de bis-(monoéthyoxydiméthylsilylpropyle) de 87%. A mass yield of bis (monoethyoxydimethylsilylpropyl) tetrasulfide of 87% is obtained.
Un contrôle par RMN-1H, par RMN-29Si et par RMN-13C permet de vérifier que la structure obtenue est conforme avec la formule (III) donnée dans la description. Control by 1 H-NMR, 29 S-NMR and 13 C-NMR makes it possible to verify that the structure obtained is in accordance with the formula (III) given in the description.
Le nombre moyen d'atomes de S par molécule de formule (III) est égal à 3,9 0,1 (x = 3,9 0,1). The average number of S atoms per molecule of formula (III) is equal to 3.9 0.1 (x = 3.9 0.1).
Exemple 2 à 8 :
On exécute de nouveau l'étape b) de l'exemple 1, sauf que l'on modifie le niveau d'injection de l'alcool dans la colonne et/ou le ratio molaire EtOH/silane et/ou le taux de reflux. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau 1 ci-après ou TT et RT représentent respectivement le taux de transformation et la sélectivité : Example 2 to 8:
Step b) of Example 1 is repeated, except that the injection level of the alcohol in the column and / or the EtOH / silane molar ratio and / or the reflux ratio are changed. The results obtained are collated in Table 1 below or TT and RT respectively represent the degree of conversion and the selectivity:
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Tableau 1
Table 1
<tb>
<tb> Exemple <SEP> Plateau <SEP> Plateau <SEP> ratio <SEP> molaire <SEP> TT <SEP> RT <SEP> Taux <SEP> de
<tb> d'injection <SEP> d'injection <SEP> EtOH/silane <SEP> reflux
<tb> EtOH <SEP> silane
<tb> 1 <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 1,2 <SEP> 20 <SEP> 88 <SEP> 0,5
<tb> 2 <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 3 <SEP> 70 <SEP> 93 <SEP> 0,5 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 6 <SEP> 68 <SEP> 91 <SEP> 0,5
<tb> 4 <SEP> 3 <SEP> 13 <SEP> 1,2 <SEP> 35 <SEP> 89 <SEP> 0,5
<tb> 5 <SEP> 3 <SEP> 13 <SEP> 3 <SEP> 92 <SEP> 91 <SEP> 0,5 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 3 <SEP> 13 <SEP> 6 <SEP> 91 <SEP> 91 <SEP> 0,5 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 3 <SEP> 13 <SEP> 10 <SEP> 89 <SEP> 90 <SEP> 0,5
<tb> 8 <SEP> 3 <SEP> 13 <SEP> 3 <SEP> 93,5 <SEP> 86 <SEP> 1
<tb> <Tb>
<tb> Example <SEP> Tray <SEP> Tray <SEP> ratio <SEP> molar <SEP> TT <SEP> RT <SEP> Rate <SEP> of
Injection <SEP> injection <SEP> EtOH / silane <SEP> reflux
<tb> EtOH <SEP> silane
<tb> 1 <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 1,2 <SEP> 20 <SEP> 88 <SEP> 0,5
<tb> 2 <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 3 <SEP> 70 <SEP> 93 <SEP> 0.5 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 6 <SEP> 68 <SEP> 91 <SEP> 0.5
<tb> 4 <SEP> 3 <SEP> 13 <SEP> 1,2 <SEP> 35 <SEP> 89 <SEP> 0,5
<tb> 5 <SEP> 3 <SEP> 13 <SEP> 3 <SEP> 92 <SEP> 91 <SEP> 0.5 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 3 <SEP> 13 <SEP> 6 <SEP> 91 <SEP> 91 <SEP> 0.5 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 3 <SEP> 13 <SEP> 10 <SEP> 89 <SEP> 90 <SEP> 0.5
<tb> 8 <SEP> 3 <SEP> 13 <SEP> 3 <SEP> 93.5 <SEP> 86 <SEP> 1
<Tb>
Du tableau 1, il ressort qu'il est préférable d'avoir un ratio molaire EtOH/silane supérieur à 3 pour être assuré d'atteindre des valeurs de TT et de RT supérieures à 90. From Table 1, it appears that it is preferable to have an EtOH / silane molar ratio of greater than 3 in order to be assured of achieving TT and RT values greater than 90.
On voit également qu'il est préférable d'injecter EtOH sur le plateau 3 plutôt que sur le plateau 12. On suppose que dans ce dernier cas, le volume de réaction est insuffisant. We also see that it is preferable to inject EtOH on the plate 3 rather than on the plate 12. It is assumed that in the latter case, the reaction volume is insufficient.
Un autre paramètre important est le taux de reflux. Ce taux de reflux contrôle le niveau de température dans la colonne mais surtout la quantité d'HCI (solubilisé dans l'éthanol). Et cet acide est l'activateur des réactions chimiques parasites : L'exemple 8 est réalisé avec un reflux deux fois plus important que l'exemple 5, et toutes choses égales par ailleurs, conduit à une légère augmentation du rendement mais au détriment de la sélectivité (respectivement 86 et 91 % pour les exemples 8 et 5). Another important parameter is the reflux ratio. This reflux rate controls the temperature level in the column but especially the amount of HCl (solubilized in ethanol). And this acid is the activator of parasitic chemical reactions: Example 8 is carried out with a reflux twice as great as Example 5, and all other things being equal, leads to a slight increase in yield but to the detriment of selectivity (respectively 86 and 91% for Examples 8 and 5).
Exemple 9 : On effectue une distillation réactive dans la même colonne que les exemples précédents mais sans solvant inerte. Cette fois, le bouilleur (2) est chargé en éthanol (1200ml). La colonne (1) est chargée en portant à ébullition l'éthanol du bouilleur (2) et en travaillant à reflux total. Une fois le régime stationnaire atteint, le reflux est réglé et on injecte le 3chloropropyldiméthylchlorosilane sur le plateau 13. Example 9: A reactive distillation is carried out in the same column as the preceding examples but without inert solvent. This time, the boiler (2) is charged with ethanol (1200ml). Column (1) is charged by boiling the ethanol of the boiler (2) and working at total reflux. Once the steady state is reached, the reflux is adjusted and 3chloropropyldimethylchlorosilane is injected onto the plate 13.
Le débit d'éthanol (phase gaz) est contrôlé en maintenant le niveau dans le bouilleur constant. Le débit en éthanol est de 1000 g/h, et le débit en chloropropyldiméthylchlorosilane de 150 g/h, soit un ratio molaire EtOH : silane de 25. Le rendement de la réaction est de 100% quelque soit le taux de reflux. Par contre, la The flow rate of ethanol (gas phase) is controlled by keeping the level in the boiler constant. The flow rate of ethanol is 1000 g / h, and the rate of chloropropyldimethylchlorosilane 150 g / h, a molar ratio EtOH: silane 25. The reaction yield is 100% regardless of the reflux ratio. On the other hand,
<Desc/Clms Page number 19><Desc / Clms Page number 19>
sélectivité est fonction de ce taux de reflux : de 50% pour un reflux de 750 g/h à plus de 85 % pour un reflux nul. Il est à noter que dans la colonne utilisée, même à reflux nul, une fraction de l'éthanol est condensé directement dans la colonne. Ceci peut être évité par introduction du chloropropyldiméthylchlorosilane préalablement préchauffé à 80 C pour éviter le refroidissement de l'éthanol et sa condensation. The selectivity is a function of this reflux ratio: from 50% for reflux from 750 g / h to over 85% for no reflux. It should be noted that in the column used, even at zero reflux, a fraction of the ethanol is condensed directly in the column. This can be avoided by introducing chloropropyldimethylchlorosilane preheated to 80 ° C to prevent cooling of the ethanol and its condensation.
Exemple 10 :
Même expérience que l'exemple 3 avec introduction du chloropropyldiméthylchlorosilane au plateau n 7. Les résultats sont identiques à l'exemple précédent : TT 100% et RT > 85 %.Example 10
Same experiment as Example 3 with introduction of chloropropyldimethylchlorosilane to plate n 7. The results are identical to the previous example: TT 100% and RT> 85%.
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