JP2018525302A - シランから塩化アルミニウムを分離する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、塩化アルミニウムをシラン液体から分離する方法であって、第１の工程において、塩化アルミニウムを含むシラン液体が、窒素化合物およびリン化合物の中から選択される化合物Ｎと混合されて、塩化アルミニウムおよび化合物Ｎからイオン性液体を形成し、第２の工程において、イオン性液体が、精製されたシラン液体から分離される、該方法を提供する。

Description

本発明は、塩化アルミニウムと窒素化合物またはリン化合物とから構成されたイオン性液体を形成することにより、シラン液体から塩化アルミニウムを分離する方法に関する。

ミュラー−ロショー（Ｍｕｅｌｌｅｒ−Ｒｏｃｈｏｗ）方法で生成されるシラン混合物は、粗シランと呼ばれる。それは、さらなる後処理工程を妨げ、プラント内に望ましくない堆積物およびその後の反応をもたらす一定量のアルミニウム化合物を含む。これまで、塩化アルミニウムは塩化ナトリウムとの反応によって除去することができると言われてきた（ＣＳ１４７５１５）。しかし、この反応は、高温の気相中でのみ十分に速く、高い質量処理量には不適当である。シラン中のアルミニウム化合物の濃度はまた、アミン基を有するポリマー（ＤＥ１０２００９０２７７２９Ａ１号）、ビニルピリジンコポリマー（ＤＥ２８５２５９８号）、官能基を有さないポリマー樹脂、例えば、Ａｍｂｅｒｌｙｔｅ ＸＡＤ−４（Ｒ）、または粘土鉱物、例えば、モンモリロナイトＫ１０ ＴＭ（ＷＯ２００９０４９９４４Ａ１号）によっても低下させることができる。しかし、使用されるポリマーおよびポリマー樹脂は非常に高価であり、それらは高い質量処理量を有する方法にはあまり適していない。

独国特許出願公開第１０２００９０２７７２９号明細書 独国特許発明第２８５２５９８号明細書 国際公開第２００９／０４９９４４号

ＣＳ１４７５１５

本発明は、塩化アルミニウムをシラン液体から分離する方法であって、
第１の工程において、塩化アルミニウムを含むシラン液体が、窒素化合物およびリン化合物の中から選択される化合物Ｎと混合されて、塩化アルミニウムおよび化合物Ｎからイオン性液体を形成し、
第２の工程において、イオン性液体が、精製されたシラン液体から分離される、
該方法を提供する。

イオン性液体は、シラン、特に粗シランに実質的に不溶性であることが見出された。塩化アルミニウムは、化合物Ｎと反応してイオン性液体を形成する。ここでは、２つの液相、即ち、シラン液体の相およびイオン性液体の相が形成される。

シラン液体は、好ましくは、一般式１のシラン
Ｒ_ａＨ_ｂＳｉＣｌ_{４−ａ−ｂ} （１）、
［式中、
Ｒは１から６個の炭素原子を有するアルキル基またはフェニル基であり、
ａは０、１、２、３または４であり、
ｂは０、１または２である。］
を含む。

Ｒは好ましくはメチル基である。

好ましい実施形態において、ａは１、２または３である。ｂは好ましくは０または１である。

別の好ましい実施形態において、ａは０である。ｂは好ましくは１または２である。

特に好ましいシラン液体はミュラー−ロショー法で生成されるシラン混合物であり、これは粗シランと呼ばれる。

シラン液体および／または化合物Ｎは、溶媒、特に非プロトン性溶媒を含有することができる。溶媒の量は、使用する塩化アルミニウム含有シラン液体に対して、好ましくは１００重量％以下、より好ましくは２０重量％以下、特に１重量％以下である。

溶媒の例は、非プロトン性溶媒、好ましくは直鎖または環状の、飽和または不飽和炭化水素、例えば、ペンタン、シクロヘキサン、トルエン、エーテル、例えば、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル、アニソール、テトラヒドロフランもしくはジオキサン、ハロゲン化炭化水素、例えば、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタンもしくはクロロベンゼン、ニトリル、例えば、アセトニトリルもしくはプロピオニトリル、またはＤＭＳＯである。

使用される塩化アルミニウム含有シラン液体は、好ましくは１０重量％以下、特に１重量％の溶媒を含有する。一実施形態では、使用される塩化アルミニウム含有シラン液体は、塩素化炭化水素を含む。塩素化炭化水素は、ミュラー−ロショー法において副生成物として形成することができる。

化合物Ｎは、尿素化合物、チオ尿素化合物、アミン化合物、アミド化合物、ホスホニウム塩化合物、ピリジン化合物およびイミダゾリウム塩化合物ならびにそれらの混合物から選択することが好ましい。

尿素化合物としては、尿素およびアルキル化尿素が好ましく、少なくとも１つの水素原子が窒素原子の１つ上に存在する。

チオ尿素化合物としては、チオ尿素およびアルキル化チオ尿素が好ましく、少なくとも１つの水素原子が窒素原子の１つ上に存在する。

アミン化合物としては、Ｃ１−Ｃ１０−アルキル基を有する第１級および第２級アミンが好ましい。アミン化合物は、好ましくは、方法の条件下で液体または固体である。

第２級脂肪族アミンが特に好ましい。

アミド化合物としては、モノマーカルボキサミドが好ましい。アミド化合物は、好ましくは、窒素原子上で一置換または非置換である。

ホスホニウム塩化合物としては、Ｃ１−Ｃ１０−アルキル基またはフェニル基で四置換されたホスホニウム塩が好ましい。ホスホニウム塩化合物は、好ましくは、方法の条件下で液体または固体である。

ピリジン化合物としては、ピリジンおよびＣ１−Ｃ１０−アルキル基を有するＮ−アルキルピリジニウム塩が好ましい。

イミダゾリウム塩化合物は、１，３−ジアゾールの塩である。それらは、好ましくは非置換であるか、または一方もしくは両方の窒素原子上でＣ１−Ｃ１０−アルキル基によって置換されている。塩化メチルイミダゾリウム、塩化１−エチル−２−メチルイミダゾリウム、塩化１−エチル−３−メチルイミダゾリウムおよび塩化１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムが特に好ましい。

化合物Ｎが塩化合物である場合、それはアニオンとして塩化物イオンを有することが好ましい。

シラン液体中の塩化アルミニウム１重量部当たり、２から１００重量部、特に５から５０重量部の化合物Ｎを使用することが好ましい。

第１の処理工程において、塩化アルミニウム含有シラン液体と化合物Ｎとの混合物は、好ましくは撹拌され（ａｇｉｔａｔｅ）、特に撹拌（ｓｔｉｒ）される。

第１の処理工程は、好ましくは５００ｈＰａから２０００ｈＰａ、特に９００ｈＰａから１２００ｈＰａの圧力で実施される。

第１の処理工程は、好ましくは０℃から５０℃、特に好ましくは１０℃から４０℃、特に１５℃から３０℃の温度で実施される。

好ましい実施形態では、イオン性液体の相は、シラン液体の相よりも高い密度を有する。この場合、排水によって相を分離することができる。

さらに好ましい実施形態では、化合物Ｎは、方法の温度で固体である。この場合、イオン性液体は未反応の化合物Ｎに付着し、相はデカンテーションによって分離することができる。

上記の式中の上記の記号は全て、互いに独立してその意味を有する。全ての式において、ケイ素原子は４価である。反応混合物の全成分の合計は、１００重量％である。

以下の実施例において、他に指示がない限り、全ての量および百分率は重量によるものであり、全ての圧力は０．１０ＭＰａ（絶対圧）である。

他に指示がない限り、以下の実施例は室温、即ち、２３℃で実施した。

［実施例１］
９０９．８８ｇの粗シランをガラスフラスコ内で６８．６０ｇの尿素と撹拌する。表Ｉに示す接触時間の後、粗シラン相の試料を採取し、精製された粗シランのアルミニウム含有量をＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ−原子発光分光法、装置：Ｏｐｔｉｍａ ７３００ ＤＶ、パーキン・エルマー（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ））で決定する。精製された粗シランのアルミニウム含有量は、連続的に減少する。

表Ｉ：尿素との撹拌の間の接触時間の関数としての精製された粗シランのアルミニウム含有量の減少。

［実施例２］
２００．１７ｇの粗シランをガラスフラスコ内で１３．０３ｇの塩化１−エチル−２−メチルイミダゾリウムと撹拌する。表ＩＩに示す接触時間の後、粗シラン相の試料を採取し、精製された粗シランのアルミニウム含有量をＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ−原子発光分光法、装置：Ｏｐｔｉｍａ ７３００ ＤＶ、パーキン・エルマー）で決定する。精製された粗シランのアルミニウム含有量は、連続的に減少する。

表ＩＩ：塩化１−エチル−２−メチルイミダゾリウムとの撹拌の間の接触時間の関数としての精製された粗シランのアルミニウム含有量の減少。

［実施例３］
２００．１４ｇの粗シランをガラスフラスコ内で１０．０４ｇの塩化メチルイミダゾリウムと撹拌する。表Ｉに示す接触時間の後、粗シラン相の試料を採取し、精製された粗シランのアルミニウム含有量をＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ−原子発光分光法、装置：Ｏｐｔｉｍａ ７３００ ＤＶ、パーキン・エルマー）で決定する。精製された粗シランのアルミニウム含有量は、連続的に減少する。

表ＩＩ：塩化メチルイミダゾリウムとの撹拌の間の接触時間の関数としての精製された粗シランのアルミニウム含有量の減少。

全ての実験の後、アルミニウム含有量の減少は別として、粗シランの組成の変化は観察されない。

Claims (7)

1. 塩化アルミニウムをシラン液体から分離する方法であって、
   第１の工程において、塩化アルミニウムを含むシラン液体が、窒素化合物およびリン化合物の中から選択される化合物Ｎと混合されて、塩化アルミニウムおよび化合物Ｎからイオン性液体を形成し、
   第２の工程において、イオン性液体が、精製されたシラン液体から分離される、該方法。
2. シラン液体は、一般式１のシラン
   Ｒ_ａＨ_ｂＳｉＣｌ_{４−ａ−ｂ} （１）、
   ［式中、
   Ｒは１から６個の炭素原子を有するアルキル基またはフェニル基であり、
   ａは０、１、２、３または４であり、
   ｂは０、１または２である。］
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. シラン液体はミュラー−ロショー法で生成される粗シランである、請求項１から２のいずれか一項に記載の方法。
4. 化合物Ｎは、尿素化合物、チオ尿素化合物、アミン化合物、アミド化合物、ホスホニウム塩化合物、ピリジン化合物およびイミダゾリウム塩化合物ならびにそれらの混合物から選択される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 窒素化合物Ｎは、尿素、チオ尿素、塩化メチルイミダゾリウムおよび塩化１−エチル−２−メチルイミダゾリウムから選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. シラン液体中の塩化アルミニウム１重量部当たり、２から１００重量部の化合物Ｎが使用される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 第１の処理工程は０℃から５０℃の温度で実施される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。