JP2001064008A - 直接法による高沸点残留物のモノシランへの転化法 - Google Patents
直接法による高沸点残留物のモノシランへの転化法Info
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Abstract
化水素とケイ素メタロイドとの反応から得られる高沸点
残留物からモノシランを製造する方法を提供することで
ある。 【解決手段】 我々の方法は、高沸点残留物のモノシラ
ンへの転化を促進するのに有効な触媒量の三塩化アルミ
ニウムの存在下で、その高沸点残留物と水素ガスとを接
触させ工程からなる。その工程に必要な三塩化アルミニ
ウム触媒の少なくとも一部は、高沸点残留物の直接工程
及び単離中に現場で生成される。
Description
る方法において塩化水素とケイ素メタロイドとの反応か
ら得られる高沸点残留物からモノシランを製造する方法
に関する。本発明の方法は、高沸点残留物のモノシラン
への転化を促進するのに有効な触媒量の三塩化アルミニ
ウムの存在下で前記高沸点残留物と水素ガスとを接触さ
せる工程からなる。その工程に必要な三塩化アルミニウ
ム触媒の少なくとも一部は、前記高沸点残留物の直接法
及び単離中に現場で生成される。
においては、複雑な混合物が生成する、その混合物は典
型的に蒸留して、混合物に存在する他の成分からトリク
ロロシランを分離する。トリクロロシランの分離後、8
0℃以上及びトリクロロシランの沸点以上で沸騰する高
沸点残留物が残る。その高沸点残留物は、直接法の最近
の商的操作においては、10重量%ほどのトリクロロシ
ランから成る。したがって、副生成物の廃棄を少なく
し、原料の利用を改善するために、高沸点残留物を商的
に価値のある製品に転化することが望ましい。
許第2、380,995号及び第2、488、487
号、等によく記載されている。モノシランのオーバーヘ
ッド蒸留後に残留する高沸点留分は、例えば、分子中に
SiSi,SiOSi,及びSiCSi結合を有するケ
イ素含有高沸点化合物から成る複雑な化合物である。そ
の高沸点留分は、微粒のケイ素及び金属またはそれらの
化合物も含有する。直接法の蒸留生成物から得られる典
型的な高沸点残留物は、米国特許第2、598、435
号及び第2,681,355号に記載されている。
ゲン及びSi−Si結合を含有する化合物が水素の存在
下で、少なくとも300℃の温度に加熱される水素添加
法を教示している。しかしながら、合成生成物はモノシ
ランであって、触媒として三塩化アルミニウムの教示は
全くない。
ランと水素ガスとを加圧下で接触させ、その混合体を木
炭上のパラジウムのような遷移金属の存在下で加熱する
ことによって、ヒドロシランを製造する方法を記載して
いる。そのジシランは、直接法からの混合体の部分であ
る。加圧下、銅触媒の存在下での25℃〜350℃の温
度でメチルクロロポリシランと水素ガスとを反応させる
ことによる高収率のヒドロシランの製造法が米国特許第
4、079、071号に記載されている。ニール(Ne
ale)は、そのメチルクロロポリシランは直接法の副
生成物として典型的に生成されるものにすることができ
ると述べている。ニールによって記載された有用な銅触
媒、銅金属、銅塩類、及び銅塩類と有機配位子との錯体
を含む。
キルハロシランの製造から得られる残留物におけるアル
キル−豊富ジシランのハロゲン−豊富ポリシランへの転
化法を教示している。その方法は、アルキル−豊富ジシ
ランを含有する残留物を高温で触媒及び触媒量のヒドロ
シラン反応促進剤の存在下で、アルキルトリハロシラン
または四ハロゲン化ケイ素で処理することからなる。三
塩化アルミニウムは、その方法においてヒドロシラン促
進剤と併用したときに有用な触媒である。さらに、得ら
れたハロゲン−豊富ポリシランは、別の工程で開裂して
モノシランを生成することができる。
法から得られる高沸点残留物からオルガノシランの製造
法(それはオルガノトリクロロシランの正味消費をもた
らす)を記載している。その方法において、高沸点残留
物は、水素添加触媒と再分配触媒の両方の存在下でオル
ガノトリクロロシラン及び水素ガスと接触される。
メチルとケイ素メタロイドの直接法反応から得られた高
沸点残留物からのモノシランの製造法を教示している。
その方法は、水素ガス及び触媒量の三塩化アルミニウム
の存在下で、オルガノトリハロシランと高沸点残留物か
ら成る混合物を生成する工程からなる。その方法は、オ
ルガノトリハロシランの消費及び高沸点残留物の有用な
モノシランへの転化をもたらす。
シランの製造から得られるジシランから成る高沸点残留
物を商的に有用なモノシランに転化する方法を提供す
る。その方法は、触媒量の三塩化アルミニウムの存在下
で、塩化水素とケイ素メタロイドの反応から得られる非
メチル含有高沸点残留物と水素ガスとを接触させること
から成る。さらに、本法における触媒の少なくとも一部
は、直接法の実施及び前記高沸点残留物の単離中に現場
で生成できる。
イ素メタロイドとの反応から得られる高沸点残留物から
モノシランを製造する方法である。その方法は、式Hb
Si2Cl6−b(式中、b=0〜4)によって表され
るジシランから成る前記高沸点残留物と、水素ガスと
を、150℃〜500℃の温度で、高沸点残留物のモノ
シランへの転化を促進するのに有効な触媒量の三塩化ア
ルミニウムの存在下、345kPa〜68,900kP
aの圧力下において接触させる工程から成る。
準加圧可能反応器において実施される。その方法はバッ
チ法または連続法として実施することができる。その方
法は、例えば、連続攪拌−タンク反応器、気泡塔反応
器、トリクル・ベッド反応器、又は栓流反応器で実施す
ことができる。
上の沸点を有するものであって、塩化水素とケイ素メタ
ロイドとの反応生成物から得られるトリクロロシランの
蒸留から得られる。本法に有用な高沸点残留物は、式H
bSi2Cl6−b(式中、b=0〜4)によって表さ
れるジシランから成る。望ましいジシランは、Cl6S
i2及びHCl5Si2である。かかる高沸点残留物の
典型的な組成は、Cl 6Si2,HCl5Si2,H2
Cl4Si2,H3Cl3Si2,及びH4Cl2Si
2のようなジシラン68重量%;HCl5Si2O,C
l6Si2O,H2Cl4Si2O,H3Cl3Si2
O,及びH4Cl2Si2Oのような31重量%ジシロ
キサン;他の高沸点ケイ素含有化合物0.5重量%;及
びケイ素及びアルミニウム、カルシウム、鉄及びそれら
の化合物のような低レベルの金属を含有する固体微粒子
0.5重量%から成る。
8,900kPaの圧力下で水素ガスと接触される。水
素ガスの圧力は、2、000kPa〜10、000kP
aが望ましいが、4、000kPa〜7、500kPa
がさらに望ましい。高沸点残留物と水素ガスとの重量比
は0.1:1〜100:1の範囲内である。高沸点残留
物と水素ガスとの重量比は0.1:1〜500:1が望
ましく、20:1〜200:1が最適である。
i2Cl6−b(式中、b=0〜4)によって表される
ジシランは、高沸点残留物から回収され、150℃〜5
00℃の温度で触媒量の三塩化アルミニウムの存在下、
345kPa〜68,900kPaの圧力下で水素ガス
と接触される。
ミニウムの存在下で水素ガスと接触される。用語「触媒
量」は、高沸点残留物におけるジシランのモノシランへ
の転化を促進するのに十分な三塩化アルミニウムの量を
意味すると理解される。さらに詳しくは、触媒量の三塩
化アルミニウムは、高沸点残留物におけるCl6Si 2
及びHCl5Si2のようなジシランの四塩化ケイ素及
びトリクロロシランへの転化を促進するのに十分な量を
意味する。三塩化アルミニウムの濃度は、三塩化アルミ
ニウム及び高沸点残留物の合計重量を基準にして、0.
01〜15重量%が望ましく、0.01〜2重量%が最
適である。
に転化される。又は三塩化アルミニウムを生成する材料
の転化によって現場で生成される。触媒量の三塩化アル
ミニウムの全て又は一部は、直接法及び高沸点残留物を
生成する蒸留の実施中に現場で生成される。三塩化アル
ミニウムの生成に必要なアルミニウム及び塩素の原料
は、直接法に使用される原料、特にケイ素メタロイト及
び塩化水素供給材料にすることができる。三塩化アルミ
ニウムの触媒量は、転化される三塩化アルミニウムと、
直接法から単離される混合体に残留する現場生成三塩化
アルミニウムの合計にすることができる。
されるが、その温度は、250℃〜425℃の範囲内か
望ましく、225℃〜350℃の温度が最適である。
HySiCl4−y(式中、y=0〜4)によって記載
される。望ましいモノシランは、四塩化ケイ素及びトリ
クロロシランである。モノシランは液体混合体を分離す
る標準の方法、例えば、蒸留によって回収される。
である。
点残留物を転化する能力は、攪拌−タンクバッチ反応器
において評価した。その反応器は、450mlの空気攪
拌パルボンブ(Parr Bomb)反応器であった。
その反応器に、塩化水素とケイ素メタロイドとの反応か
ら得られた高沸点残留物の100g試料を添加した。存
在する三塩化アルミニウムは、高沸点残留物の調製及び
単離中に現場で生成された。その反応器に水素を828
0kPaの圧力で攪拌しながら添加し、その反応器を3
00℃に2時間加熱した。その反応器からの試料をガス
クロマトグラフィ−(GC)によって、熱伝導率検出器
(TCD)を使用して分析した。高沸点残留物の初組成
重量%及び最終組成重量%を表1に示す。
Claims (6)
- 【請求項1】 塩化水素とケイ素メタロイドとの反応か
ら得られ、式HbSi 2Cl6−b(式中、b=0〜
4)によって表されるジシランから成る高沸点残留物
と、水素ガスとを、345kPa〜68,900kPa
の圧力下、150℃〜500℃の温度で、前記高沸点残
留物のモノシランへの転化を促進するのに有効な触媒量
の三塩化アルミニウムの存在下において接触させる工程
から成ることを特徴とする、塩化水素とケイ素メタロイ
ドとの反応から得られる高沸点残留物のモノシランヘの
転化法。 - 【請求項2】 前記モノシランが、式HySiCl
4−y(式中、yは0〜4である)によって表されるこ
とを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記高沸点残留物は、塩化水素とケイ素
メタロイドとの反応生成物の蒸留から得られる蒸留留分
であることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記高沸点残留物と水素ガスとの重量比
は、0.01:1〜1000:1の範囲内であることを
特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 前記三塩化アルミニウムの濃度は、該三
塩化アルミニウムと前記高沸点残留物との合計重量を基
準にして0.01〜15重量%であることを特徴とする
請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記三塩化アルミニウムの少なくとも一
部は、前記高沸点残留物の生成中に現場で生成されるこ
とを特徴とする請求項1記載の方法。
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