JP2005255629A - Method for producing 1,3,5,7-tetramethylcyclosiloxane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコーン工業で原料として用いられる1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane used as a raw material in the silicone industry.
ポリシロキサンを不均化することによりシクロシロキサンを製造する方法としては、酸性あるいはアルカリ性触媒を用いる方法が一般的に知られている。しかし、このような酸性あるいはアルカリ性触媒を用いる方法は反応条件が過酷であり、工業的に安定に製造するためには有利とは言えない。 As a method for producing cyclosiloxane by disproportionating polysiloxane, a method using an acidic or alkaline catalyst is generally known. However, such a method using an acidic or alkaline catalyst has severe reaction conditions and is not advantageous for industrially stable production.
中性条件での不均化によりシクロシロキサンを製造する方法については例えばポリシロキサンの加熱分解によるシクロシロキサンの生成が知られているが、この方法は300℃程度の非常に高い温度が必要であり、この方法もまた工業的に安定に製造するために有利な方法とは言えない。その他に、中性条件での不均化方法として遷移金属触媒を用いる方法が知られているが、この方法はPt、Pdといった高価な金属の触媒を用いる必要があり、コスト的な観点も考慮すると工業的に有利な方法とは言えない。 As a method for producing cyclosiloxane by disproportionation under neutral conditions, for example, the production of cyclosiloxane by thermal decomposition of polysiloxane is known, but this method requires a very high temperature of about 300 ° C. This method is also not an advantageous method for industrially stable production. In addition, as a disproportionation method under neutral conditions, a method using a transition metal catalyst is known. However, this method requires the use of an expensive metal catalyst such as Pt or Pd, and a cost viewpoint is also considered. This is not an industrially advantageous method.
1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの製造方法としては、例えばメチルジクロロシランなどのケイ素上に2個の加水分解性基を有するオルガノシラン類を加水分解縮合する方法が一般的に知られている。しかしながら、このような加水分解縮合反応条件下では反応系が酸性の過酷な状態になり、工業的に安定に製造するためには有利とは言えない。 As a method for producing 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, for example, a method of hydrolytic condensation of organosilanes having two hydrolyzable groups on silicon such as methyldichlorosilane is generally used. Are known. However, under such hydrolysis condensation reaction conditions, the reaction system becomes acidic and harsh, which is not advantageous for industrially stable production.
また、特にSi−H基を含有する環状オリゴシロキサンの製造においては、Si−H基はかかる酸性条件下では反応性が非常に高く、反応系内に共存する水あるいはシラノール基と反応を起こし、目的とする化合物の収率は低い。そこで、この問題を解決するために以下の(イ)あるいは(ロ)の方法が提案されている。 In particular, in the production of cyclic oligosiloxanes containing Si-H groups, Si-H groups are very reactive under such acidic conditions, and react with water or silanol groups coexisting in the reaction system, The yield of the target compound is low. In order to solve this problem, the following methods (A) or (B) have been proposed.
すなわち、(イ)メチルジクロロシランをテトラヒドロフランと炭化水素溶剤との混合溶剤の存在下で加水分解する方法(特許文献1)、および、(ロ)ジクロロジシロキサンをt−ブチルアルコールの存在下で加水分解する方法(特許文献2)である。 That is, (a) methyldichlorosilane is hydrolyzed in the presence of a mixed solvent of tetrahydrofuran and a hydrocarbon solvent (Patent Document 1), and (b) dichlorodisiloxane is hydrolyzed in the presence of t-butyl alcohol. This is a decomposition method (Patent Document 2).
しかし、前記(イ)の方法では高い収率で生成物である環状オリゴシロキサンを得るためには、炭化水素溶剤としてベンゼンを用いる必要があるが、ベンゼンに対する安全性の点から、本方法を工業的に実用化する場合には問題となることがある。 However, in order to obtain a cyclic oligosiloxane as a product with a high yield in the method (a), it is necessary to use benzene as a hydrocarbon solvent. This may be a problem when it is put to practical use.
また、前記(ロ)の方法では、原料として用いられるジクロロジシロキサンが汎用品として流通している原料ではないために、一般に本技術を実施しようとする場合に原料の入手性が問題となり、工業的な技術の汎用性に欠ける点で問題がある。 In the method (b), since dichlorodisiloxane used as a raw material is not a general-purpose raw material, the availability of the raw material becomes a problem when the present technology is generally implemented. There is a problem in that general technology lacks generality.
1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの別の製造方法として、種々の条件で、鎖状ポリシロキサンあるいは高重合度環状ポリシロキサンを酸性あるいはアルカリ性の触媒の存在下に反応させることによる方法が提案されている。 As another production method of 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, by reacting a chain polysiloxane or a highly polymerized cyclic polysiloxane in the presence of an acidic or alkaline catalyst under various conditions. A method has been proposed.
酸性触媒を用いる方法としては例えば、(ハ)Si−H基含有ポリシロキサンを水および活性白土の存在下に反応させる方法(特許文献3)、(ニ)メチルハイドロジェンポリシロキサンを酸触媒の存在下に加熱し反応させる方法(特許文献4)、(ホ)オルガノポリシロキサンを減圧下、加熱した固定触媒床に接触させて反応させる方法(特許文献5)、(ヘ)メチルハイドロジェンポリシロキサンを反応させる際に高沸点のオルガノジシロキサン存在下で行う方法(特許文献6)、(ト)オルガノハイドロジェンポリシロキサンを塩化アルミニウムの存在下に反応させる方法(特許文献7)がある。 Examples of the method using an acidic catalyst include (c) a method of reacting a Si-H group-containing polysiloxane in the presence of water and activated clay (Patent Document 3), and (d) methylhydrogen polysiloxane in the presence of an acid catalyst. A method of reacting by heating under (Patent Document 4), (e) a method of contacting organopolysiloxane with a heated fixed catalyst bed under reduced pressure (Patent Document 5), and (f) methylhydrogenpolysiloxane. There are a method in which the reaction is carried out in the presence of an organodisiloxane having a high boiling point (Patent Document 6) and a method in which (g) an organohydrogenpolysiloxane is reacted in the presence of aluminum chloride (Patent Document 7).
アルカリ性触媒を用いる方法としては例えば、(チ)アルカリ金属の炭酸塩を触媒に用いる方法(特許文献8)、(リ)アルカリ金属シラノーレトを触媒に用いる方法(特許文献9)がある。 Examples of the method using an alkaline catalyst include (h) a method using an alkali metal carbonate as a catalyst (Patent Document 8) and (ii) a method using an alkali metal silanolate as a catalyst (Patent Document 9).
上記のような、酸触媒、アルカリ触媒を用いた場合には、Si−H基との安定性の問題などから反応系がゲル化するなどの問題があった。 When an acid catalyst or an alkali catalyst as described above is used, there is a problem that the reaction system gels due to a stability problem with the Si—H group.
この問題点を解決する手段として、安価に入手できる原料を使用し、中性条件かつ比較的低温という平易な条件で反応を実施でき、特にSi−H基を含有する系の場合にも反応系のゲル化を伴わない、工業的に実施する際に実用的な、環状オリゴシロキサンの製造方法として、鎖状あるいは環状のポリシロキサンを金属アルコキシドの存在下に加熱することを特徴とする製造方法(特許文献10)がある。この反応を用いて1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンを製造することができる。 As a means for solving this problem, it is possible to carry out the reaction under the simple conditions of neutral conditions and relatively low temperatures using raw materials that can be obtained at low cost, and especially in the case of a system containing Si-H groups. As a method for producing a cyclic oligosiloxane, which is practical when carried out industrially without gelation, a production method comprising heating a chain or cyclic polysiloxane in the presence of a metal alkoxide ( There exists patent document 10). Using this reaction, 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane can be produced.
しかし、これらの鎖状ポリシロキサンあるいは高重合度環状ポリシロキサンを酸性触媒、アルカリ性触媒あるいは金属アルコキシド触媒の存在下に反応させる場合、同物質よりも高沸点物については蒸留塔によりカットすることができるが、低沸点である1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンは反応蒸留後、受器に1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンと共に回収され、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンを純度よく得るという観点で問題点があることが分かった。
従って本発明は、1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンの含有率を低減した純度の高い1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane having a high purity with a reduced content of 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane.
かかる課題を解決するために本発明者らは鋭意研究の結果、鎖状あるいは環状のメチルハイドロジェンポリシロキサンを酸性触媒、アルカリ触媒、あるいは金属アルコキシドの存在下に加熱することで得られる、1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンおよび1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンを主成分とする生成物から、1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンを除去することにより、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの純度を向上させて製造できることを見出し本発明に至った。
すなわち、
メチルハイドロジェンポリシロキサンを触媒の存在下に加熱し、
気体状の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンと気体状の1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンを含む系を生成する工程1、
上記気体状の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンと気体状の1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンの一部を凝縮し、上記系に含まれる、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンと1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンを凝縮相と非凝縮相に分離する工程2、
上記非凝縮相に含まれる1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンと1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンの一部又は全部を、上記凝縮相が存在する凝縮部から除去する工程3を含む、
1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンに対する重量比が、工程1における気体状の1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンに対する1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの重量比より大きい1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの製造方法(請求項1)。
In order to solve such a problem, the present inventors have intensively studied and obtained by heating a chain or cyclic methylhydrogenpolysiloxane in the presence of an acidic catalyst, an alkali catalyst, or a metal alkoxide, By removing 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane from a product based on 3,5-trimethylcyclotrisiloxane and 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, , 5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane has been found to be produced with improved purity, and the present invention has been achieved.
That is,
Heating methylhydrogenpolysiloxane in the presence of a catalyst;
Producing a system comprising gaseous 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane and gaseous 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane;
A part of the gaseous 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane and the gaseous 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane is condensed, and 1,3,5,5 contained in the system Step 2 for separating 7-tetramethylcyclotetrasiloxane and 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane into a condensed phase and a non-condensed phase,
Removing a part or all of 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane and 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane contained in the non-condensed phase from the condensing part where the condensed phase exists Including 3,
The weight ratio to 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane is greater than the weight ratio of 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane to gaseous 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane in Step 1 A method for producing 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane (Claim 1).
上記工程1で生成する系が存在する空間の上部に設置された空間を経由して
上記非凝縮相に含まれる1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンと1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンの一部又は全部を凝縮部から排出する請求項1記載の製造方法(請求項2)。
1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane and 1,3,5-trimethyl contained in the non-condensed phase via a space installed above the space where the system generated in Step 1 is present The manufacturing method (Claim 2) according to claim 1, wherein a part or all of the cyclotrisiloxane is discharged from the condensing part.
工程2において凝縮冷媒の温度を変えることにより凝縮量を制御することを特徴とする請求項1記載の製造方法(請求項3)。 2. The production method according to claim 1, wherein the amount of condensation is controlled by changing the temperature of the condensed refrigerant in step (Claim 3).
本発明によれば、新たに蒸留塔などの分離装置を設置することなく、簡便な方法により1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンを高純度で製造することができる。 According to the present invention, 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane can be produced with high purity by a simple method without newly installing a separation apparatus such as a distillation column.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いるメチルハイドロジェンポリシロキサンは特に制限されない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The methyl hydrogen polysiloxane used in the present invention is not particularly limited.
具体的には、
Me3SiO−(MeHSiO)x−SiMe3、
Me2PhSiO−(MeHSiO)x−SiMe2Ph、
MeHSi(OH)O−(MeHSiO)x−SiMe(OH)H、
(ここでいうxは4〜1000の数を表し、好ましくは20〜500の数を表し、さらに好ましくは30〜200の数を表す。)、
In particular,
Me 3 SiO— (MeHSiO) x -SiMe 3 ,
Me 2 PhSiO— (MeHSiO) x -SiMe 2 Ph,
MeHSi (OH) O- (MeHSiO) x-SiMe (OH) H,
(Here, x represents a number of 4 to 1000, preferably a number of 20 to 500, and more preferably a number of 30 to 200).
本発明で用いる触媒は、特に限定されるものではないが、例えば、酸性触媒、アリカリ触媒、金属アルコキシド触媒が挙げられる。
Although the catalyst used by this invention is not specifically limited, For example, an acidic catalyst, an antkari catalyst, and a metal alkoxide catalyst are mentioned.
本発明で用いられる酸性触媒は特に限定されるものではないが、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、トリフロオロメタンスルホン酸、活性白土、および塩化アルミニウムなどのルイス酸が挙げられる。 The acidic catalyst used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, trifluoromethanesulfonic acid, activated clay, and Lewis acid such as aluminum chloride.
本発明で用いられるアルカリ性触媒は特に限定されるものではないが、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩や、アルカリ金属シラノレートが挙げられる。 The alkaline catalyst used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include alkali metal carbonates such as sodium carbonate and potassium carbonate, and alkali metal silanolates.
本発明で用いられる金属アルコキシド触媒は特に限定されるものではないが、例えば、 The metal alkoxide catalyst used in the present invention is not particularly limited.
具体的に例示すると、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリブトキシド、アルミニウムトリ第2ブトキシド、アルミニウムジイソプロポキシ第2ブトキシド、アルミニウムジイソプロポキシアセチルアセトナート、アルミニウムジ第2ブトキシアセチルアセトナート、アルミニウムジイソプロポキシエチルアセトアセタート、アルミニウムジ第2ブトキシエチルアセトアセタート、アルミニウムトリスアセチルアセトナート、アルミニウムトリスエチルアセトアセタート、アルミニウムアセチルアセトナートビスエチルアセトアセタート、チタンテトラエトキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトナート、チタンジイソプロポキシビスエチルアセトアセタート、チタンテトラ2―エチルヘキシルオキシド、チタンジイソプロポキシビス(2―エチル−1、3−ヘキサンジオラート)、チタンジブトキシビス(トリエタノールアミナート)、ジルコニウムテトラブトキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムトリブトキシドモノアセチルアセトナート、ジルコニウムジブトキシドビスアセチルアセトナート、ジルコニウムブトキシドトリスアセチルアセトナート、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ジルコニウムトリブトキシドモノエチルアセトアセタート、ジルコニウムジブトキシドビスエチルアセトアセタート、ジルコニウムブトキシドトリスエチルアセトアセタート、ジルコニウムテトラエチルアセトアセタート、である。その他、環状の1、3、5―トリイソプロポキシシクロトリアルミノキサン等も使用することもできる。これらのうち好ましくはアルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリ第2ブトキシド、アルミニウムジイソプロポキシエチルアセトアセタート、アルミニウムジ第2ブトキシエチルアセトアセタート、アルミニウムトリスアセチルアセトナート、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、ジルコニウムテトラブトキシドが用いられる。もっとも好ましいものはアルミニウムトリイソプロポキシドである。これらの金属アルコキシドは単独で用いても良いし、任意の割合で組み合わせて用いても良い。 Specific examples include aluminum triethoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum tributoxide, aluminum trisecondary butoxide, aluminum diisopropoxysecondary butoxide, aluminum diisopropoxyacetylacetonate, aluminum disecondary butoxyacetylacetate. Narate, aluminum diisopropoxyethyl acetoacetate, aluminum di-secondary butoxyethyl acetoacetate, aluminum trisacetylacetonate, aluminum trisethylacetoacetate, aluminum acetylacetonate bisethylacetoacetate, titanium tetraethoxide, titanium Tetraisopropoxide, Titanium tetrabutoxide, Titanium diisopropoxybisacetylacetonate, Titanium diiso Ropoxybisethylacetoacetate, titanium tetra-2-ethylhexyl oxide, titanium diisopropoxybis (2-ethyl-1,3-hexanediolate), titanium dibutoxybis (triethanolaminato), zirconium tetrabutoxide, zirconium Tetraisopropoxide, zirconium tetramethoxide, zirconium tributoxide monoacetylacetonate, zirconium dibutoxide bisacetylacetonate, zirconium butoxide trisacetylacetonate, zirconium tetraacetylacetonate, zirconium tributoxide monoethylacetoacetate, zirconium di Butoxide bisethyl acetoacetate, zirconium butoxide trisethyl acetoacetate, zirconium tetraethyl Acetoacetate, it is. In addition, cyclic 1,3,5-triisopropoxycyclotrialuminoxane and the like can also be used. Of these, aluminum triisopropoxide, aluminum tri-secondary butoxide, aluminum diisopropoxyethyl acetoacetate, aluminum disecondary butoxyethyl acetoacetate, aluminum trisacetylacetonate, titanium tetraisopropoxide, titanium tetra Butoxide and zirconium tetrabutoxide are used. Most preferred is aluminum triisopropoxide. These metal alkoxides may be used alone or in combination at any ratio.
本発明における金属アルコキシドの使用量は反応速度に応じ種々選択できるが、一般には原料ポリシロキサンを基準に0.01〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部、さらに好ましくは0.01〜1重量部を使用することができる。 The amount of the metal alkoxide used in the present invention can be variously selected according to the reaction rate, but is generally 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.01 to 5 parts by weight, more preferably 0.01 based on the starting polysiloxane. Up to 1 part by weight can be used.
本発明における反応の反応温度は、反応が進行する温度であればよく、金属アルコキシドを触媒とする場合は、一般には60〜300℃の温度が用いられるが、副反応を抑制しかつ反応を効率良く進行させるために100〜200℃の温度が好ましい。 The reaction temperature in the present invention may be any temperature at which the reaction proceeds. When metal alkoxide is used as a catalyst, a temperature of 60 to 300 ° C. is generally used, but side reactions are suppressed and the reaction is efficient. A temperature of 100-200 ° C. is preferred for good progress.
本発明の反応は常圧あるいは減圧下に実施することが可能であるが、生成物を逐次留去して比較的低温で反応を効率よく進めるためには減圧下に行うことが好ましい。この場合例えば10〜300mmHgの減圧下に反応を実施できる。 The reaction of the present invention can be carried out under normal pressure or reduced pressure. However, it is preferred to carry out the reaction under reduced pressure in order to efficiently distill off the product and proceed the reaction efficiently at a relatively low temperature. In this case, for example, the reaction can be carried out under a reduced pressure of 10 to 300 mmHg.
本発明の反応には必要に応じ適切な溶媒を使用することができる。溶媒としては用いる触媒と化学的な反応性を有さず、生成する環状オリゴシロキサンよりも沸点の高いものを用いることができる。溶媒の具体例としては、デカン、ドデカン、ミネラルオイル、メシチレン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル等を挙げることができる。使用量も任意の量を使用できる。 In the reaction of the present invention, an appropriate solvent can be used as necessary. As the solvent, a solvent that does not have chemical reactivity with the catalyst to be used and has a higher boiling point than the cyclic oligosiloxane to be produced can be used. Specific examples of the solvent include decane, dodecane, mineral oil, mesitylene, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether and the like. Any amount can be used.
本発明の反応は原料ポリシロキサンと触媒を混合、必要なら加熱し反応させた後、生成物を蒸留等により精製することもできるし、反応進行中に生成物を逐次留去しながら反応を行うこともできる。副反応を抑制するためには、生成物を逐次留去しながら反応を行うことが望ましい。 生成物を留去する場合には必要に応じ各種充填塔などの精留塔を使用することができる。精留塔を用いた場合には製品の純度を高くすることができる。ただしこの場合には、主に1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンよりも高沸点のものの混入を抑制できるが、低沸点を有する1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンは目的生成物とともに回収されてしまう。 In the reaction of the present invention, the raw polysiloxane and the catalyst are mixed, and if necessary, heated and reacted, then the product can be purified by distillation or the like, and the reaction is carried out while the product is distilled off sequentially during the reaction. You can also. In order to suppress side reactions, it is desirable to carry out the reaction while successively distilling the product. When distilling off the product, a rectifying column such as various packed columns can be used as necessary. When a rectification column is used, the purity of the product can be increased. In this case, however, it is possible to suppress the mixing of substances having a higher boiling point than 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, but 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane having a low boiling point is the target product. It will be collected together with things.
本発明で実施するガスの凝縮は、原料ポリシロキサンと触媒を混合、必要なら加熱し反応させた際に、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンを含むガスを反応機の外部で凝縮して1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンを含む液を製造するものである。凝縮機の構造は、多管型、プレート式、スパイラル式等あらゆる形式のものが適用でき、設置方向は、縦置き、横置き、斜め置きとあらゆる角度が可能である。ガス導入口から凝縮機に流入したガスは、冷媒が通液されている媒体に接触して凝縮し、凝縮液は重力により下部に落下するが未凝縮のガスはその位置に留まる。凝縮機に連続的にガスが流入すると、凝縮機のガス導入口より上部に未凝縮ガス、すなわち1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンの濃度が高いガスが滞留する。従って、ガス流出口はガス導入口より高い場所に位置することが望ましい。 The condensation of the gas carried out in the present invention involves mixing the raw material polysiloxane and the catalyst, and if necessary, heating and reacting the gas containing 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane outside the reactor. By condensing, a liquid containing 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane is produced. The structure of the condenser can be of any type such as a multi-tube type, a plate type, a spiral type, etc. The installation direction can be set vertically, horizontally, or obliquely at any angle. The gas flowing into the condenser from the gas inlet contacts the medium through which the refrigerant is passed and condenses, and the condensate falls downward due to gravity, but the uncondensed gas remains at that position. When gas continuously flows into the condenser, uncondensed gas, that is, gas having a high concentration of 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane stays above the gas inlet of the condenser. Therefore, it is desirable that the gas outlet is located higher than the gas inlet.
凝縮温度は凝縮部に通液する冷媒の温度で決まり、任意の温度が可能であるが、−20℃から80℃、より好ましくは−10℃から50℃である。凝縮温度を変えることにより凝縮量を制御できるので、凝縮温度が高い方が沸点が相対的に低い1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンの凝縮を少なくすることができ純度の高い1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン製品を得ることが可能である。しかし、凝縮温度を高くしすぎると、凝縮し製品化される総量が減少するため収率が低下するので、経済的なバランスが存在する。 The condensation temperature is determined by the temperature of the refrigerant passing through the condensing part, and can be any temperature, but is -20 ° C to 80 ° C, more preferably -10 ° C to 50 ° C. Since the amount of condensation can be controlled by changing the condensation temperature, the higher the condensation temperature, the lower the boiling point of the relatively low boiling point 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane. It is possible to obtain 5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane products. However, if the condensation temperature is too high, there is an economic balance because the yield is reduced because the total amount that is condensed and produced is reduced.
凝縮し切れなかったガスを除去する方法としては、そのまま大気に放出しても良いし、更に凝縮して液体として廃棄しても良い。さらに蒸留して1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンを分離する、または深冷トラップで凝縮した液を1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンポリシロキサンと触媒を反応させている系に添加する等の回収操作を実施することもできる。 As a method for removing the gas that has not been completely condensed, it may be released into the atmosphere as it is, or it may be condensed and discarded as a liquid. Further, 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane is separated by distillation, or the liquid condensed in the deep trap is reacted with 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane polysiloxane and a catalyst. It is also possible to carry out a recovery operation such as adding to the liquid.
本発明を実施例によって具体的に説明する。ただし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
2Lのナスフラスコに、温度計、磁気攪拌子、精留塔(6mmのマクマホン(外径17mm×充填長30mm)、上部に温度計設置)を接続した。
(Example 1)
A thermometer, a magnetic stirrer, and a rectifying column (6 mm McMahon (outer diameter 17 mm × packing length 30 mm), thermometer installed at the top) were connected to a 2 L eggplant flask.
上記精留塔の上部に蒸留ヘッド(凝縮部と還留/留出の比の調整コックを持った装置で、長さ16cmのフィンガーコンデンサー、冷媒温度35℃)を設置し、その蒸留ヘッドの留出側に留出物の捕集器を備えた50mLの四首丸底フラスコを設置した。 At the top of the rectifying column, a distillation head (a device having an adjustment cock for the condensing part and the distillation / distillation ratio, a finger condenser with a length of 16 cm and a refrigerant temperature of 35 ° C.) is installed. A 50 mL four-necked round bottom flask equipped with a distillate collector was installed on the outlet side.
蒸留ヘッド上部からラインを引き、ドライアイスで冷却されたエタノールで冷却された深冷トラップを通じて減圧ポンプに接続した。 A line was drawn from the top of the distillation head and connected to a vacuum pump through a cryogenic trap cooled with ethanol cooled with dry ice.
上記ナスフラスコ中にMe3SiO−(MeHSiO)40−SiMe3で表される両末端トリメチルシリルポリメチルハイドロジェンシロキサン1303g、およびアルミニウムトリイソプロポキシド1.30gを入れ、常圧にて150℃の油浴中で30分間加熱した。続いて上記ナスフラスコを150〜160℃の油浴中で加熱しながら系を50mmHgの減圧度に保ち、10分間蒸留ヘッドのコックを還留側に倒して全還流した。 In the above eggplant flask, 1303 g of trimethylsilylpolymethylhydrogensiloxane at both ends represented by Me 3 SiO— (MeHSiO) 40 —SiMe 3 and 1.30 g of aluminum triisopropoxide are placed, and an oil at 150 ° C. at normal pressure. Heated in bath for 30 minutes. Subsequently, the system was maintained at a reduced pressure of 50 mmHg while the eggplant flask was heated in an oil bath of 150 to 160 ° C., and the reflux head was fully refluxed by tilting the cock of the distillation head toward the return side for 10 minutes.
その後、初留を5分間回収(蒸留ヘッドのコックを留出側に全て倒して)し、留出側に留出物の捕集器を備えた50mLの四首丸底フラスコに留分Aを得た。 Thereafter, the first fraction was collected for 5 minutes (with all the distillation head cocks tilted to the distillation side), and fraction A was placed in a 50 mL four-necked round bottom flask equipped with a distillate collector on the distillation side. Obtained.
その後、留出温度60℃で、中立位置から還流側へコックを45℃倒した還留/留出条件で留出する留分を9時間にわたって回収して、393gの留分Bを得た。 Thereafter, at a distillation temperature of 60 ° C., a fraction distilled under a return distillation / distillation condition in which the cock was tilted by 45 ° C. from the neutral position to the reflux side was recovered over 9 hours to obtain 393 g of fraction B.
得られた留分はガスクロマトグラフィーによる分析の結果、1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサン3.3重量%、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン92.6重量%の組成を有した。 As a result of analysis by gas chromatography, the obtained fraction had a composition of 3.3% by weight of 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane and 92.6% by weight of 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane. Had.
またトラップに溜まった液体留分は51.4gであり、分析の結果、1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサン57重量%、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン42重量%の組成を有した。 The liquid fraction collected in the trap was 51.4 g, and as a result of analysis, 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane was 57% by weight and 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane was 42% by weight. Had a composition.
深冷トラップ内には液体のほかにゲル化した固形物が残存していた。凝縮部で凝縮されなかったガス中に多く含まれる1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンがゲル化したと推定される。
(実施例2)
50Lのナスフラスコに、温度計、磁気攪拌子、精留塔(20段オールダーショウ)を接続し、精留塔上部に分配漏斗と流出側に留出物の捕集器を備えた20Lの丸底フラスコを設置した。蒸留ヘッド上部に蛇管に冷媒を通して冷却する形式の縦型コンデンサ(冷却水温0〜5℃)を接続し、コンデンサ上部よりゴム管及び塩ビ管を用いてドライアイスで冷却されたエタノールで冷却された深冷トラップを通じて減圧ポンプに接続した。
In addition to the liquid, gelled solids remained in the deep trap. It is presumed that 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane contained in a large amount in the gas not condensed in the condensing part was gelled.
(Example 2)
A 50 L eggplant flask was connected to a thermometer, a magnetic stirrer, and a rectifying column (20-stage older show). A round bottom flask was installed. Connected to the top of the distillation head is a vertical condenser (cooling water temperature 0 to 5 ° C.) that cools the refrigerant through a serpentine tube. It was connected to a vacuum pump through a cold trap.
フラスコ中にMe3SiO−(MeHSiO)40−SiMe3で表される両末端トリメチルシリルポリメチルハイドロジェンシロキサン50kg、およびアルミニウムトリイソプロポキシド50gを入れ、フラスコを150〜160℃の油浴中で加熱しながら系を40mmHgの減圧度に保ち、全還流した。 Into the flask, 50 kg of trimethylsilylpolymethylhydrogensiloxane at both ends represented by Me 3 SiO— (MeHSiO) 40 —SiMe 3 and 50 g of aluminum triisopropoxide were placed, and the flask was heated in an oil bath at 150 to 160 ° C. While maintaining the system at a reduced pressure of 40 mmHg, the whole was refluxed.
留出温度50〜52℃で留出する留分を、還留比(還留/留出量比)3の条件で30時間にわたって回収して、45kgの留分を得た。得られた留分はガスクロマトグラフィーによる分析の結果、1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサン4重量%、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン96重量%の組成を有した。またトラップに溜まった液体留分は1kgであり、分析の結果、1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサン49重量%、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン49重量%の組成を有した。コンデンサ上部からトラップの間のゴム管及び塩ビパイプにには、ゲル化物が多く付着していた。凝縮部で凝縮されなかったガス中に多く含まれる1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンがゲル化したと推定される。 A fraction distilled at a distillation temperature of 50 to 52 ° C. was recovered over 30 hours under the condition of a reflux ratio (return / distillation ratio) of 3 to obtain a 45 kg fraction. As a result of analysis by gas chromatography, the obtained fraction had a composition of 4% by weight of 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane and 96% by weight of 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane. The liquid fraction collected in the trap was 1 kg. As a result of the analysis, the composition of 49% by weight of 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane and 49% by weight of 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane was obtained. Had. A large amount of gelled material adhered to the rubber pipe and the vinyl chloride pipe between the upper part of the condenser and the trap. It is presumed that 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane contained in a large amount in the gas not condensed in the condensing part was gelled.
(比較例1)
2Lのナスフラスコに、温度計、磁気攪拌子、精留塔(6mmのマクマホン(外径17mm×充填長30mm)、上部に温度計設置)を接続した。
(Comparative Example 1)
A thermometer, a magnetic stirrer, and a rectifying column (6 mm McMahon (outer diameter 17 mm × packing length 30 mm), thermometer installed at the top) were connected to a 2 L eggplant flask.
上記精留塔の上部に蒸留ヘッド(凝縮部と還留/留出の比の調整コックを持った装置で、長さ16cmのフィンガーコンデンサー、冷媒温度−1℃)と留出側に留出物の捕集器を備えた50mLの四首丸底フラスコを設置した。 Distillation head (with a condensing unit and return / distillation ratio adjustment cock, 16cm long finger condenser, refrigerant temperature -1 ° C) and distillate on the distillation side A 50 mL four-necked round bottom flask equipped with a collector was installed.
留出物の捕集器を備えた50mLの四首丸底フラスコから、ドライアイスで冷却されたエタノールで冷却された深冷トラップを通じて減圧ポンプに接続した。 A 50 mL four-neck round bottom flask equipped with a distillate collector was connected to a vacuum pump through a cryogenic trap cooled with ethanol cooled with dry ice.
フラスコ中にMe3SiO−(MeHSiO)40−SiMe3で表される両末端トリメチルシリルポリメチルハイドロジェンシロキサン1303g、およびアルミニウムトリイソプロポキシド1.30gを入れ、常圧にて150℃の油浴中で30分間加熱した。 In a flask, 1303 g of trimethylsilylpolymethylhydrogensiloxane at both ends represented by Me 3 SiO— (MeHSiO) 40 —SiMe 3 and 1.30 g of aluminum triisopropoxide were placed in an oil bath at 150 ° C. at normal pressure. For 30 minutes.
つづいてフラスコを150〜160℃の油浴中で加熱しながら系を50mmHgの減圧度に保ち、10分間蒸留ヘッドのコックを還留側に全て倒して全還流した。 Subsequently, while the flask was heated in an oil bath at 150 to 160 ° C., the system was kept at a reduced pressure of 50 mmHg, and all the cocks of the distillation head were brought down to the distillation side for 10 minutes for total reflux.
その後、初留を5分間回収(蒸留ヘッドのコックを留出側に全て倒して)し、その後、留出温度60℃で、中立位置から還流側へコックを45℃倒した還留/留出条件で留出する留分を9時間にわたって回収して、315gの留分を得た。 Thereafter, the first distillation is collected for 5 minutes (all the head cocks are tilted to the distillation side), and then the distillation / distillation is performed at a distillation temperature of 60 ° C and the cock is turned 45 ° C from the neutral position to the reflux side. The fraction distilled under conditions was collected over 9 hours to obtain 315 g of a fraction.
得られた留分はガスクロマトグラフィーによる分析の結果、1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサン9.7重量%、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン87.4重量%の組成を有した。 As a result of analysis by gas chromatography, the obtained fraction had a composition of 9.7% by weight of 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane and 87.4% by weight of 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane. Had.
実施例1、2および比較例1より、凝縮器の上部より未凝縮ガスを除去することにより、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンに比較して沸点が低く凝縮しにくい1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサン濃度が凝縮器への導入ガス濃度に比較して多いガスを系外に排出し、その結果高純度の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンを得ることができる。
By removing uncondensed gas from the upper part of the condenser from Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the boiling point is lower than that of 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, and it is difficult to condense. A gas having a higher concentration of 3,5-trimethylcyclotrisiloxane than the concentration of gas introduced into the condenser is discharged out of the system, and as a result, high-purity 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane is obtained. be able to.
また実施例1、2より、凝縮温度を高くして凝縮量を減少させることにより、1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンが多いガスを系外に排出し、その結果高純度の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンを得ることができる。 Also, from Examples 1 and 2, by increasing the condensation temperature and reducing the amount of condensation, a gas rich in 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane was discharged out of the system, and as a result, high purity 1,3 , 5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane can be obtained.
Claims (3)
上記気体状の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンと気体状の1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンの一部を凝縮し、上記系に含まれる、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンと1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンを凝縮相と非凝縮相に分離する工程2、
上記非凝縮相に含まれる1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンと1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンの一部又は全部を、上記凝縮相が存在する凝縮部から除去する工程3を含む、
1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンに対する重量比が、工程1における気体状の1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンに対する1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの重量比より大きい1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンの製造方法。 Methyl hydrogen polysiloxane is heated in the presence of a catalyst to produce a system comprising gaseous 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane and gaseous 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane. Step 1,
A part of the gaseous 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane and the gaseous 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane is condensed, and 1,3,5,5 contained in the system Step 2 for separating 7-tetramethylcyclotetrasiloxane and 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane into a condensed phase and a non-condensed phase,
Removing a part or all of 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane and 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane contained in the non-condensed phase from the condensing part where the condensed phase exists Including 3,
The weight ratio to 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane is greater than the weight ratio of 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane to gaseous 1,3,5-trimethylcyclotrisiloxane in Step 1 A method for producing 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane.
上記非凝縮相に含まれる1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンと1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサンの一部又は全部を凝縮部から排出する請求項1記載の製造方法 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane and 1,3,5-trimethyl contained in the non-condensed phase via a space installed above the space where the system generated in Step 1 is present The manufacturing method according to claim 1, wherein a part or all of the cyclotrisiloxane is discharged from the condensing part.
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