JP2825787B2 - ジ−及びトリアルキルシランの製法 - Google Patents
ジ−及びトリアルキルシランの製法Info
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/12—Organo silicon halides
- C07F7/14—Preparation thereof from optionally substituted halogenated silanes and hydrocarbons hydrosilylation reactions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
Description
活性剤の存在で、水素含有のシランを、アルケンと共に
ヒドロシリル化させることによる、嵩高なアルキル基を
有するジ−及びトリアルキルシランの製法に関する。
有するジアルキルジアルコキシシランが、殆んど全ての
比較的に大きなポリプロピレン製造者の間で、最新世代
のそのチーグラー−触媒のために求められる。この際、
特に、短鎖の分枝鎖のアルキル−並びに環状アルキル基
を有するシランが問題である。このシランは少し前ま
で、技術的にほとんど、クロルシラン又はアルコキシシ
ランから出発して、高価な金属有機的方法で、すなわ
ち、大量の金属、例えばナトリウム又はマグネシウム並
びに溶剤の使用下で製造されてきて、この場合、それに
応じて、多量に金属を含有する副生成物を除去しなけれ
ばならなかった。
2個の炭素原子を有し、かつ珪素原子に直結する水素原
子のほかに、なお塩素原子又はアルコキシ基を有するア
ルキル−又はジアルキルシランは、貴金属触媒の存在
で、満足すべき方法で、末端位の二重結合を有する直鎖
状アルケン、いわゆるα−オレフィンにのみ付加する。
すなわち、例えば、シラン、例えば、珪素原子に直結す
る2個の水素原子を有するジクロルシランを、少なくと
も4個の炭素原子を有する分枝鎖又は環状のアルケンで
ヒドロシリル化することによって、アルケンが過剰に存
在する場合にも、モノアルキルクロルシランが得られ
る。
細書に、珪素原子に直結する2個の水素原子を有し、塩
素原子又はアルコキシ基を有するシランを、少なくとも
4個の炭素原子を有する環状アルケンで、酸素の存在
で、二重ヒドロシリル化するための方法が記載されてい
る。しかしながら、前記の酸素導入は経費がかかり、か
つ特に危険であり、それというのも、いずれにしても容
易に燃焼しやすい水素原子含有のシランが、酸素及び他
の反応成分と、点火性の混合物を生成させ得るからであ
る。
トリアルキルシランの簡単に、かつ安全に実施すべき製
法を提供するという課題が基礎にあり、この際、少なく
とも1個のアルキル基は分枝鎖又は環状であり、かつ少
なくとも4個の炭素原子を有し、かつシランは更に塩素
原子又はアルコキシ基を有する。
(I):
を有する、弗素−、塩素−、臭素原子又はシアノ基で場
合により置換された分枝鎖の、又は環状の炭化水素基を
表わし、R1は、少なくとも2個の炭素原子を有する、
弗素−、塩素−、臭素原子又はシアノ基で場合により置
換されたアルキル基を表わし、R2は、少なくとも2個
の炭素原子を有する、弗素−、塩素−、臭素原子又はシ
アノ基で場合により置換された炭化水素基を表わし、X
は、弗素−、塩素−、臭素原子又は弗素−、塩素−、臭
素原子又はシアノ基で場合により置換された、1〜18
個の炭素原子を有するアルコキシ基を表わし、aは、1
又は2の値を表わし、bは、0又は1の値を表わし、か
つcは、1又は2の値を表わす]のジ−及びトリアルキ
ルシランの製法に関し、この際、一般式(II):
は、前記のものである]のモノ−及びジアルキルシラン
を、弗素−、塩素−、臭素原子又はシアノ基で場合によ
り置換されている、少なくとも4個の炭素原子を有する
アルケンと、遷移金属触媒及び活性剤として、アルデヒ
ド基、エポキシ基及びハロゲン原子から選択される少な
くとも1個の官能基を有する炭化水素の存在で反応させ
る。
a、b及びcからなる合計は、3の値になる。
い、つまり分枝鎖又は環状であるアルケンAの付加のた
めに重要である。しかしまた、炭素原子5個からの直鎖
アルケンは、活性剤なしで、付加され難い。特に本発明
により、18個までの炭素原子のアルケンは、特に容易
に付加される。アルケンAは、分子中に、1個又は同様
に数個の不飽和C=C−結合を有し得る。
クロペンテン、シクロヘキセン、シクロブテン、シクロ
オクテン、シクロペンタジエン、ノルボルネン(ビシク
ロヘプテン)、シクロオクタジエン、シクロヘキサジエ
ン、3−メチルシクロペンテン、3−メチルシクロペン
タジエン、イソブテン、2,3−ジメチル−1−ブテ
ン、2,3−ジメチル−2−ブテン、3,3−ジメチル
ブテン、2,4,4−トリメチル−1−ペンテン(ジイ
ソブチレン)又は4−メチレン−2,2,6,6−テト
ラメチルヘプタン(トリイソブチレン)である。
−H−基に、アルケンAが付加することによって生成す
る。
する、アルキル基R1の有利な例は、エチル−、n−プ
ロピル−、イソ−プロピル−、n−ブチル−、イソ−ブ
チル−、二級ブチル−、三級ブチル−、n−ペンチル
−、イソ−ペンチル−、ネオ−ペンチル−、三級ペンチ
ル基;ヘキシル基、例えばn−ヘキシル−、2,3−ジ
メチルブチル−、3,3−ジメチルブチル基;ヘプチル
基、例えばn−ヘプチル基;オクチル基、例えば、n−
オクチル基及びイソ−オクチル基、例えば、2,2,4
−トリメチルペンチル基;ノニル基、例えばn−ノニル
基;デシル基、例えば、n−デシル基、ドデシル基、例
えばn−ドデシル基;オクタデシル基、例えばn−オク
タデシル基;シクロアルキル基、例えばシクロペンチル
−、シクロヘキシル−、シクロヘプチル−、シクロオク
チル−、ノルボルニル基及びメチルシクロヘキシル基で
ある。
基、例えば、β−シアノエチル基、及びハロゲン化アル
キル基、例えば、3,3,3−トリフルオル−n−プロ
ピル基、2,2,2,2′,2′,2′−ヘキサフルオ
ルイソプロピル基及びヘプタフルオルイソプロピル基で
ある。
有する。炭化水素基R2の有利な例は、R1について挙げ
たアルキル基−及びアルケニル基、並びにアリール基、
例えばフェニル−、ナフチル−、アントリル−及びフェ
ナントリル基;アルカリール基、例えば、o−、m−、
p−トリル基、キシリル基及びエチルフェニル基;及び
アルアルキル基、例えばベンジル基、α−及びβ−フェ
ニルエチル基である。
て挙げた置換されたアルキル−及びアルケニル基、並び
にハロゲンアリール基、例えばo−、m−及びp−クロ
ルフェニル基である。
ある。Xとしては、1〜6個の炭素原子を有し、弗素
−、塩素−、臭素原子又はシアノ基で場合により置換さ
れたアルコキシ基、例えば、メトキシ−、エトキシ−、
n−プロポキシ−、イソプロポキシ−、n−ブトキシ
−、イソ−ブトキシ−、二級ブトキシ、三級ブトキシ
基、ペンチルオキシ基、例えば、n−ペンチルオキシ基
及びヘキシルオキシ基、例えばn−ヘキシルオキシ基が
有利である。メトキシ−及びエトキシ基が特に有利であ
る。非置換のアルコキシ基が有利である。
の炭素原子を有する。アルデヒドの有利な例は、アセト
アルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデ
ヒド及びベンズアルデヒドである。
ブテン、シクロペンテン及びシクロヘキセンのオキシド
である。
シランの付加の際に、塩素化された炭化水素が有利であ
る。有利な例は、CCl4、CHCl3、CH2Cl2、C
H3Cl、エチルクロリド、n−プロピルクロリド、イ
ソプロピルクロリド、二級ブチルクロリド、イソブチル
クロリド、三級ブチルクロリド、ヘキシルクロリド、シ
クロペンチルクロリド、シクロヘキシルクロリド、アリ
ルクロリド及びベンジルクロリドである。
ロピルクロリド、シクロペンチルクロリド及び三級ブチ
ルクロリドが特に有利である。
0.1〜10重量%、特に0.3〜5重量%である。
ドロシリル化触媒が使用可能である。特に、ロジウム及
び特に白金の元素及び化合物が好適である。有利なロジ
ウム−錯体は、RhCl3/PPh3−過剰、ClRh
(PPh3)3(Wilkinson触媒)及びHRh
(CO)(PPh3)2である。
ば、イソプロパノール中のヘキサクロロ白金酸又はH2
PtCl6・6H2Oの溶液(Speier触媒)、オレ
フィン−錯体、例えばKarstedt−触媒(Pt
(ViMe2SiOSiMe2Vi)3)又はホスフィン
−錯体、例えばCl2Pt(PPh3)2である。白金
は、固体の担体物質、例えば活性炭、酸化アルミニウム
又は珪酸ゲル上に沈積していてもよい。有利なヒドロシ
リル化触媒は、ヘキサクロロ白金酸/イソプロパノール
もしくは、例えばシクロペンテン中又は不活性溶剤、例
えば炭化水素中のその希釈物である。
モル当り、触媒殊に10-6〜10-2モル、特に10-5〜
10-3モルの濃度で、又は一般式(I)のシラン1モル
当り、換算して、白金2〜300mgの濃度で使用され
る。経済的理由から、Pt10〜100mg/シランモ
ルの触媒量が特に有利である。そのうちの著しい量が、
温度設定に応じて、例えば短路−蒸留を経て、生成物を
除去した後に、溶性のPt−成分の回収によって、再使
用され得る。
る。この際、最適値は、先ず第1に反応成分、特にアル
ケンA及び触媒濃度に依る。例えばアセトンでの相応す
る活性化の際には、反応はすでに室温で始まり、かつ完
全に進行しうる。殊に反応は30〜190℃、特に70
〜150℃であり、それというのも、その場合、反応エ
ネルギーの蓄積及び触媒の分解もしくは反応混合物の発
火点の到達の危険が広汎に回避されるからである。
ルキルシラン1モル当り、アルカンAを1モルよりもや
や多く使用する。殊に、一般式(II)のシラン1モル
当り、少なくとも2%の僅かに過剰量のアルカンA、特
に1.05〜1.5モル、殊に1.1〜1.3モルを使
用する。
チ−操作で、少なくとも1種の成分を反応の間に連続的
に供給すること及びそうして内部温度を殆んど一定に保
つことが推奨される。
ランの製造のために、殊に、一般式(III):
R2、X、b及びcは前記のものである]のシランを、
弗素−、塩素−、臭素原子又はシアノ基で場合により置
換されている、少なくとも2個の炭素原子を有するアル
ケンBと、遷移金属触媒の存在で反応させる。
I)のモノ−及びジアルキルシランは、一般式(I)の
ジ−及びトリアルキルシランの製造のための本発明によ
る方法が実施される同一の反応器中で製造される(1容
器反応)。この際、一般式(II)のモノ−及びジアル
キルシランを、殊に、単離せずに、直接、アルケンAと
反応させる。
一般式:
る]のクロル−又はアルコキシシランの有機金属アルキ
ル化によって、又は一般式:
ある]のアルキルシランへのヒドリド転移によって製造
され得る。
トリアルキルシランの製造の際に、遷移金属−触媒の大
部分をすでに溶解して含有し、前もって装入された殆ん
ど等モル量のアルケンAに、一般式(III)のシラン
を、殊に15〜60分間に、連続的に供給することがで
きる。
アルケンA又は最初にアルケンB及び次いでアルケンA
を、前もって装入された一般式(III)のシランに供
給することもできる。活性剤を添加し、かつ短時間の活
性化相の後に、アルケンAを明らかにゆっくり本発明に
より添加することが行なわれる。一般式(I)のジ−及
びトリアルキルシランの製造は、例えば、圧力釜−撹拌
機の場合には、内部温度もしくは熱均衡を介して、又は
簡単にそのつどの内部圧力を介して、改めて良好に調整
され得る。その際、反応溶液上の気相中で測定可能な圧
力は、未だ反応し終っていない出発物質の、温度条件に
よる部分圧の合計に充分に一致する。特に反応性の、そ
れに応じて短かい半減期を有する活性剤、例えば、メチ
ルケトン又はエポキシドの場合に、それを少量ずつ、か
つ一部は、一般式(I)のジ−及びトリアルキルシラン
の製造中に初めて、後供給することが、有利でありう
る。
る供給を介して、例えば圧力計を介して、工程を良好に
調整し、かつ放出並びに特に危険な操業状態を最初から
回避することができる。活性剤の照準添加は、一般式
(I)のジ−及びトリアルキルシランの製造の誘導相を
短縮し、かつ全体的に、空−時−収率の明らかな上昇に
結びつく。反応は全体的に強い発熱性であるので、バッ
チ−操作では、殊に、少なくとも1種の成分を、反応中
に、連続的に供給し、かつそうして、内部温度を殆んど
一定に保つ。
る、30分間以下の比較的短かい持続時間を有する、完
全連続的添加法も可能にする。
実施される。連続方法は、出発物質の別々の供給によっ
て、例えば、熱伝導油を介して恒温可能である管−又は
ループ反応器中で実施される。連続的反応器の末端で、
殆んど完全に反応した混合物を、例えば流出−又は調圧
−弁を経て導びき、かつ鋼製タンクに集める。
キルシランの製造には必要ないが、存在して良い。特
に、供給が調整される反応の実施の際には、比較可能な
ヒドロシリル化において、安全の理由から、例えば熱排
除のために推奨されるような、不活性溶媒による希釈を
放棄することができる。極性溶剤、例えばTHF又はグ
リコールエーテルの少量添加は極めて非極性の媒体への
白金触媒の添加の場合には、有利であり得る。
い限り、 a) 全ての量の記載は、重量による; b) 全ての圧力は0.10MPa(絶対)による; c) 全ての温度は20℃である。
は、Pt−含量2重量%を有するイソプロパノール中の
H2PtCl6・6H2Oの5%の溶液であった。
た。充填されたGC−試料は、後反応を避けるために、
ドライアイス上に置いた。
uechi社の、二重ジャケット(油循環を介する恒温
用)及び排出口を有する1l入り鋼製撹拌容器(実験室
用撹拌オートクレーブBEP280Typ IV)中
で、もしくは相応する250l入り工業用装置(=パイ
ロット・プラント(Pilot plant))中で実
施した。これらの圧力容器を各々アセトンで精浄し、排
気し、かつ純窒素ガスで空気を排除し、もしくは不活性
化させた。内部温度及び−圧力の測定器を備えたこの
(低)圧撹拌機中への供給は、各々、浸漬管を介して、
すなわち、前もって装入され、かつ撹拌された液相中に
行なった。
ロペンチルジクロルシランの製造 例1(参考例) 1l入り撹拌オートレーブ中に、先ずシクロペンテン2
36g(3.4モル)を、白金酸−イソプロパノール−
溶液5gと共に、撹拌下で、前もって装入し、かつ約7
0℃に加熱する。この温度で、ジクロルシラン合計30
5g(3モル)の供給を開始し、この際、最初の30g
は、比較的に速かに添加する。反応の開始後に、サーモ
スタット温度低下させ、その結果、H2SiCl2の残
分は、内部温度約75℃及び内部圧力6〜最高9バール
で、30分間で供給することができる。80℃で同様に
長い後撹拌時間後に、ジクロルシランは殆んど完全に反
応していて、かつ圧力は一定である。この時点でのGC
−分析は、シクロペンチルジクロルシラン(=CpSi
HCl2)78.5%、シクロペンチルクロルシラン
(=CpSiH2Cl)4.3%、シクロペンチルトリ
クロルシラン(=CpSiCl3)0.8%及び過剰の
シクロペンテン6.3%、並びに特に比較的低い保持時
間の若干のピーク<1%を示す。
熱によって、反応混合物は活性化される。この活性化相
の終点は、圧力の低下又は残りのシクロオレフィンの添
加により開始する温度上昇により知ることができる。こ
の時、GCではCpSiH2Clはもはや含有されてい
なくて、すでに、ジシクロペンチルジクロルシラン(=
Cp2SiCl2、Cp2SiHCl 1.5%、CpS
iHCl2 74.1%及びCpSiCl3 1.6%と
共に)3.5%までが含有されている。
ている撹拌釜中にシクロペンテン201gを供給するこ
とによって、第2段階が同様に制御されて実施され得
る。供給速度及びそれでの反応熱は、第1段階における
ように、超過圧を介して、制御される。圧力<10バー
ルでは、そのために正確に1時間必要である。活性剤の
弱まった活性及びより長い熱的負荷の場合には、もう1
度、アセトン1%が添加される。超過圧が徐々に3バー
ル/140℃にまで降下する、良好に1時間続く後撹拌
相後に、反応は終了している。室温に冷却された成分
は、残圧をもはや示さない。底部弁を経て取り出された
粗生成物754gのGC−分析は、ジシクロペンチルジ
クロルシラン83.5%及びジシクロペンチルモノクロ
ルシラン1.9%を示す。更に、僅かにモノ中間段階物
CpSiHCl2 1.2%が、CpSiCl3 1.8
%、SiCl4 1.9%及びシクロペンテン(過剰)
3.2%と共に少量の比較的に低沸点の副生成物(各々
<1表面−%−含量)を含有する。
撹拌釜中に前もって装入し、かつイソプロパノール−触
媒溶液4gを加える。この時、すでにシクロペンチルク
ロリド3%を含有するジクロルシラン合計314g(3
モル)の供給を、室温で開始する。“活性化”混合物約
1/5を、比較的速かに、強力に撹拌された前装入成分
にポンプ送りした後に、130℃に加熱し、かつ残りの
H2SiCl2 4/5を、40分間で、この内部温度が
±5°に、もしくは超過圧<10バールが一定のままで
あるように、添加する。130〜140℃での後撹拌相
において、1時間以内に起こる明らかな、<4バールま
での圧力降下は、モノ段階の終点を示すばかりでなく、
すでに第2段階の開始を示す。この時点のGC−分析
は、CpSiHCl2 83.5%、シクロペンテン
3.1%、CpSiCl3 0.9%、Cp2SiHCl
3.1%及びCp2SiCl2 5.3%と共に示す
が、CpSiH2Clをもはや示さない。
30〜140℃で、1時間で、シクロペンテン198g
の調整供給及び140〜150℃で後撹拌によって完結
させる。ここで、次のアルコキシル化のために、86%
のジシクロペンチルジクロルシラン740gを取り出
す。これは、GCにより、更に、Cp2SiHCl
2.5%、CpSiCl3 1.9%、残りのCpSi
HCl2 1.3%及びより少量の副成分としてシクロ
ペンテン2.3%を含有する。
0g)+触媒溶液6gを、70℃で強力に撹拌混合し、
かつジクロルシランの供給を比較的速かに開始する。1
0分間でH2SiCl2約100gの添加後に、先ず、三
級ブチルクロリド5gを80℃で添加する。反応混合物
を30分間以内で130℃に加熱し、かつこの時同時
に、合計してH2SiCl2 304g(3モル)の残分
を、この温度に恒温保持された、活性化の前与成分に供
給する。更に20分間130〜140℃で撹拌した後
に、モノ段階は終了し(CpSiHCl2 81.6
%;更に僅かに、シクロペンテン2.7%、CpSiC
l3 0.6%及びSiCl4 2.1%;すでに、Cp
2SiCl2 4.5%及びCp2SiHCl 2.3
%)かつ反応器中の内圧は6バールに降下している。
に、シクロペンテン合計204g(2.9モル、97%
の)を、約40分間以内に、反応温度が130〜140
℃で留まるように、供給する。ほぼ同時間の後撹拌の後
に、釜中の超過圧は3バールに降下している。更に室温
まで撹拌し、かつ問題なく粗製ジシクロペンチルジクロ
ルシラン732g(GCによれば83.7%;更にCp
2SiHCl 2.8%、CpSiCl3 2.6%、S
iCl4 3.2%及び残りのシクロペンテン2.6%
を含有する)を取り出し得る。
ンテンの供給 Pt−イソプロパノール−溶液(=Pt140mg)7
g及びシクロペンテン15gを入れた撹拌オートクレー
ブ中に、先ず、ジクロルシラン253g(2.5モル)
を入れ、かつ撹拌下で70℃/7バールに加熱する。こ
の時、40分間以内に、先ず、シクロペンチルクロリド
2%を有するシクロペンテン184g(2.6モル)を
供給し、かつ同じ時間、70〜80℃で後撹拌する。こ
の際、内圧は9バールから徐々に3バール以下に降下す
る。GCによれば、シクロペンテンは充分に反応してい
る。シクロペンチルモノクロルシランCpSiH2Cl
7.1%が、CpSiHCl2 78.9%及び若干の
低沸点物と共に生成している。二水素シラン(Dihy
drogensilane)及びそれと共に第2段階の
ための触媒阻害物も、約2時間での80〜140℃での
成分の後撹拌によって、完全に分解される。
テン180g(2.6モル)の調整供給及び2時間の後
反応によって、これから約71%のジシクロペンチルジ
クロルシランが得られる。GCによれば、更に、未反応
のモノ段階物、すなわち、CpSiHCl2 6.2%
及びシクロペンテン5.3%が、Cp2SiHCl
2.1%、CpSiCl3 4.6%及びSiCl4
3.5%、並びに若干のより小さい、非配属のピークと
共に含有される。
調整された)中に、シクロペンテン58kg(827モ
ル)及び白金酸−イソプロパノール−溶液0.5kg
を、撹拌(130U/分)下で、前もって装入する。合
計してH2SiCl2 75kg(740モル)を、室温
で開始して、正確に1時間で、圧力容器に供給する。こ
の際、最初の15kgは先ず速かに供給し、かつ次いで
はじめて70℃に加熱する。ジクロルシランの残りは、
弱冷却(撹拌釜中の冷却蛇管)下に添加し、従って、内
部温度を70〜80℃に調節する。引続いて、再度、イ
ソプロピルクロリド(=2−クロルプロパン)2kgで
希釈された触媒−溶液0.5kgを、ほぼ同一時間で、
この混合物に供給し、この際、反応温度は徐々に140
℃に上昇させる。終点で明らかに認められる反応器中の
4バール/140℃までの圧力降下は、シクロペンテン
の充分な変換及び結局、第2段階の開始を示す(例1参
照)。
gを混合されたシクロペンテン54kgを、140〜1
50℃/最高12バールで供給する。ほぼ2時間続く後
撹拌相内で、超過圧は徐々に再び<3バール/140℃
の値に降下する。室温までで撹拌された、常圧の成分
を、最後に、底部弁を経て、金属板製槽中にあける。ジ
シクロペンチルジクロルシラン80.3%の含量を有す
る粗生成物188kgが得られる。GCによれば、更に
なお、Cp2SiHCl 2.1%、CpSiCl3
2.7%、残りのCpSiHCl2 2.8%もしくは
シクロペンテン5.1%及びSiCl4 3.2%がよ
り大きな副成分として含んでいる。
溶液0.7kgを、同様の250l入りの釜に前もって
装入し、かつ次いでH2SiCl2 71kg(700モ
ル)を40分間で120〜130℃で添加する。シクロ
ペンタノン3lの徐々の添加及びこの温度での後撹拌に
よって、第1段階は2時間後に終了させ、かつ超過圧は
2バールまで下げる。
てシクロペンタノン2%を有するシクロペンテン48k
gを、1時間以内にこれに添加し、かつ更に2時間13
0〜140℃で後撹拌する。この際、内圧は再び連続的
に約2バール/130℃に下がる。冷却された常圧の成
分を引続いて取り出す。GCによれば、ジシクロペンチ
ルジクロルシラン79.3%を有する生成物179kg
が得られる(そのほかに更に、シクロペンテン3.5%
もしくはCpSiHCl2 0.8%;Cp2SiHCl
2.9%、CpSiCl3 5.2%及びSiCl4
4.2%)。
モル比での、純粋なジクロルシラン及び各オレフィン
を、白金触媒と一緒に、低圧反応器(安全弁20バール
から、例5参照)中で混合させる場合に、先ず、反応が
認められない。しかし、徐々に加熱する場合に、約60
℃以上で、反応は、大抵、極めて激しく始まり、かつ適
度の熱排出で、もしくはより大きな成分量で、高い分子
エンタルピー(110KJ/H−Si)に基づき、内部
温度は急速に180℃以上まで達し得る。このことは、
この時点になお大部分存在する出発物質の、20バール
以上の蒸気圧に相応する。それに従って、完全に存在す
る混合物の場合には、常に、攻撃的な毒性物質の遊離ま
での成分の処理の危険を冒す。このことは、多くの実験
室的試みでも、特に、イソブテン及びノルボルネンのヒ
ドロシリル化の際に認められた。その際、処理反応は、
不所望の副反応、例えば、オレフィンの重合になるが、
少なくとも、触媒系の障害になる。
5)で全体的に反応した量のシクロペンテン+H2Si
Cl2を、触媒と一緒に、250l入り撹拌釜中で加熱
する場合に、60〜80℃から、第1段階の極めて発熱
的開始を、20バール以上までの圧力ピーク(=ホット
・スポット(Hot spots)>180℃)と共に
認めた。液体温度は比較的速かに再び、130℃のオイ
ルサーモスタットのそれに戻る一方で、反応器超過圧
は、指数的に、2時間以内に11バールに下がり、かつ
8時間以上の撹拌後も、この温度でほとんど一定のまま
である。この時、GC−分析は、CpSiHCl2 3
7.8%をCp2SiHCl 2.9%と共に示した
が、更に、H2Sil2 4.8%、HSiCl3 3.
9%、シクロペンテン41.7%及び特に、シクロペン
チル二水素シランCpSiH2Cl 5.4%も示す。
主に触媒抑制の原因となっているこの二水素シランの濃
度は、閉鎖反応器中で、すなわち活性化又は揮発しやす
い成分の除去無しで、実際により長い撹拌時間後も殆ん
ど減少しない。Pt−触媒−濃縮物の同量の再度の添加
は、極めて類似の実験で、同様にほんの僅かな改善しか
もたらさなかった。
よりも少ない時間で解除され、かつ触媒は第2段階のた
めに再活性化され得る。
れた成分へのアセトン5kgの添加のすぐ後に、極めて
発熱性の反応が開始し、これは存在する混合物を約30
分間で160℃以上に(圧力ピーク>20バールまで)
加熱する。その後に、内圧の急降下が認められ、これは
充分2時間後に指数的に<6バール/130℃に降下し
ている。再度アセトン1kgをこれに添加し、かつ超過
圧が約2バール/130℃に降下するまで、更に3時
間、後撹拌する。ところで、GCにより、Cp2SiC
l2 74.5%が、Cp2SiHCl 2.6%、Cp
SiCl3 5.6%、SiCl4 3.7%及び更にシ
クロペンテン4.8%と共に、暗色の粗生成物中に含有
されている。
(再)活性化効果を示す。しかし同時にこの場合も、相
応の供給調整例、例えば例1もしくは5及び6に比べ
て、実際により僅少な過程調整並びにその結果生じるよ
り低い反応選択性が認められる。
の反応 例2におけるように、先ず、シクロヘキセン3.4モル
(280g)を、1l入り撹拌釜中に前もって装入し、
かつ白金酸−イソプロパノール−濃縮物12gを混ぜ
る。次いで、室温で、合計してジクロルシラン255g
(2.5モル)の添加を開始する。撹拌された前装入容
器中への約30gの迅速な添加後に、130℃に加熱
し、かつ130〜140℃で40分間以内に、H2Si
Cl2の残分を添加する。超過圧が5バール以下に下が
るか、もしくは第1段階が広汎に経過し終るまで、この
温度で充分に1時間後撹拌する。
で、30分間以内に、慎重に添加し、かつ次いで混合物
を、少し加熱する。120〜140℃で短時間の撹拌後
に、活性化は終了し、かつ第2添加段階が丁度開始する
(圧力降下)。次いで、130〜140℃で約1時間
で、更にシクロヘキセン199g(2.4モル)を再活
性化前装入容器に供給し、かつ圧力降下が終了するま
で、この温度で3時間後撹拌する。
反応は明らかに促進されるか、もしくは反応時間は半分
以下になる。
シランの79.6%含量を有する粗生成物736gを取
り出す。GCによれば、そのほかに更に、ジシクロヘキ
シルモノクロルシラン3.3%、シクロヘキシルトリク
ロルシラン2.8%、シクロヘキサン1.9%及び過剰
のシクロヘキセン8.2%がより大きな副成分として含
有されている。
クロルシラン314g(3モル)及び白金酸−溶液(L
sg.)5gを前もって装入する。撹拌された前装入物
中に、浸漬管を介して、先ず、イソブテン209g
(3.7モル)だけを、室温で始めて、40分間以内に
供給する。その1/4を比較的に急速に添加した後に、
加熱し、かつ残りを、内部温度が70〜80℃で、かつ
圧力が9バール以下で留まるように、徐々に供給する。
更に20分間90℃まで撹拌した後に、三級ブチルクロ
リド9gを添加し、かつ混合物を徐々に115℃に加熱
する。この温度で2時間以内に、モノ添加が終了し、か
つ副生成物として生じる二水素−中間段階物が除去され
る。GC−分析は、イソブチルジクロルシラン75.6
%を、イソブチルトリクロルシラン6.7%、ジイソブ
チルジクロルシラン2.1%、ジイソブチルモノクロル
シラン2.7%、SiCl4 3.9%及び若干の低沸
点副生成物と共に示している。
で1時間で、更にイソブテン170gの供給によって調
整される。再度三級ブチルクロリド4gの添加後に、約
2時間120〜140℃で更に撹拌する。冷却させた成
分は、なお僅かな残圧を有し、これは冷却トラップ(K
uehlfalle)(−20℃)中に凝縮され、かつ
除去(entsorgt)される。取り出された粗生成
物(665g)は、GCによれば、ジイソブチルジクロ
ルシラン75.6%を、イソブチルトリクロルシラン
7.3%、ジイソブチルモノクロルシラン2.8%、S
iCl4 3.8%及びより低い持続時間を有する若干
のより小さい副生成物と共に含有する。
の供給 先ず、ジクロルシラン及びイソブテンの、モル比1:
1.2での混合物を製造し、その際、先ず、イソブテン
238g(4.2モル)を、冷却した撹拌可能な貯槽中
で凝縮させ(einkondensient)、次いで
H2SiCl2354g(3.5モル)を添加し、かつ純
窒素で約15バールの予備圧を調整する。1l入り実験
室用撹拌オートクレーブ中で、イソプロパノール−白金
−溶液4gを、トリオール40g及び三級ブチルクロリ
ド3gと共に、撹拌下に、前もって装入する。予備調製
したイソブテン/H2SiCl2−混合物の添加を室温で
開始し、これを撹拌貯槽から浸漬管及び精鋼製の管連結
を経て、液体として供給する。混合物約50gを添加し
た後に、触媒含有の前装入物を加熱する。次いで、1時
間以内に、更に450g(合計してシラン約3モル)
を、反応温度が80〜90℃で留まるように添加する。
30分間後に、三級ブチルクロリド6gをこれに添加
し、かつ反応混合物を2時間以内で慎重に130℃に加
熱する。この時点でのGC−分析は、イソブチルジクロ
ルシラン75.4%を、イソブチルトリクロルシラン
3.2%、ジイソブチルモノルクロルシラン2.6%、
トルオール7.4%及び殊に、すでに、ジイソブチルジ
クロルシラン1.3%と共に示す[この際、冷却した成
分の放圧によって、>80%のイソブチルジクロルシラ
ンを分離することができ、これは、他のヒドロシリル化
可能なオレフィンの第2添加に好適である]。
〜130℃で、1時間で、三級ブチルクロリド2%で活
性化されたイソブテン175gの添加によって、調整す
る。この温度で更に2時間の撹拌後に、反応は充分に終
了する。GCによれば、76.3%のジイソブチルジク
ロルシランの含量を有する粗生成物溶液693gが得ら
れる。そのほかに更に、イソブチルトリクロルシラン
3.9%、ジイソブチルモノクロルシラン2.3%、ト
ルオール5.8%、SiCl4 2.7%及び若干の重
要ではない副生成物が含有されている。
ンとの反応(参考例) 磁気撹拌機を有する1l入り三頚フラスコ中に、約84
%のシクロペンチルジクロルシラン(例2のモノ段階
物)403gを前もって装入し、撹拌下で90℃に加熱
し、かつ白金酸−溶液3gを加える。次いで、アセトン
3%で活性化されたシクロペンテン合計149gを、2
時間以内で、良好に撹拌混合された前装入物中で、90
〜100℃が保持されうるように、慎重に滴加する。こ
の温度で1時間の後撹拌後に、還流はほとんど鎮まり、
かつ第2段階は終了する。取り出された粗生成物548
gのGCで、CP2SiCl2 89.3%が、Cp2
SiHCl 2.4%、CpSiCl3 1.2%及び
シクロペンテン3.6%と共に、主成分として明らかで
ある。
ルシランの付加(参考例) 1l入りDHK中に、シクロヘキセン25g、アセチル
アセトン5g及びイソプロパノール−pt−溶液4g
を、撹拌下で、前もって装入する。次いで、シクロヘキ
セン及びエチルジクロルシラン(各2.5モル)の等モ
ル混合物合計528gを、室温ではじめて、90分間以
内に、良好に撹拌混合させた触媒−溶液に滴加する。そ
の際、最初の50gを比較的速かに添加し、かつ残分
を、前装入物が82℃に加熱された後にはじめて添加す
る。更にアセチルアセトン3gの添加後に、100℃以
上の底部液温度が達成するまで、更に1時間撹拌する。
この時点でのGC−分析は、シクロヘキシルエチルジク
ロルシラン88.6%を、エチルトリクロルシラン2.
9%、シクロヘキサン1.3%及び残りのシクロヘキセ
ン3.7%と共に実際的な成分として示す。
器 特に大規模での、各々所望のオレフィンへのジクロルシ
ランの付加の際に、連続的方法実施によって、最大の安
全性及び同時に極めて経済的な変換が達成される。管−
もしくは束管−又は同様にループ−反応器は、極めて良
好な熱伝導並びに場合により、供給停止による過程の短
期中断を可能にする。
温にされた、4mmの内径を有する、約23mの長さの
精鋼蛇管から原則的に成り立つ管状反応器(反応器容量
290ml)で、実験室で開発された。管端で、変換さ
れた反応溶液は、油浴直後で、20バールに調整された
流出−又は圧力維持−弁及び冷却帯域を経て、3l入り
の鋼製タンクに送られ、タンクは安全弁を経て洗浄器
(冷却水)と連結している。出発成分の供給は、供給ポ
ンプで行なわれ、ポンプはこれを浸漬管を介して、相応
する鋼製貯槽から、液体として送り出す。このために、
ジクロルシランは、約6〜15バールのN2−予備圧を
送り込まれている圧力容器(マノメーターを有する)中
に、前もって装入されていなければならない。不均一の
供給を避けるために、ジクロルシランは、あらかじめ、
実験室的試みで、オレフィンと所望の割合で混合され、
かつ相応する予備圧で溶液として反応器中にポンプ送り
された。
シランの25〜40%の溶液を使用した。このために、
清浄されかつN2−不活性化された、磁気撹拌機を有す
る3l入り圧力容器中に、先ず、シクロペンテン120
0gを装入し、かつ次いでH2SiCl2 800gまで
を、貯槽からこの装置中に導入する。
でのシクロペンテンのモノ付加 a) 前記の130℃に恒温にした管状反応器に、シク
ロペンテン中のH2SiCl2の25%の溶液700g/
時の供給を開始する。同時に、イソプロパノール−Pt
−濃縮物1部及びシクロペンチルクロリド3部からなる
触媒溶液(溶液のPt−濃度は0.5%である)29g
/時を、微量供給ポンプを介して供給する。その結果
は、130℃で20分間の平均的持続時間が生じる。管
域を経て反応混合物600g以上がすでに供給された後
に、第1中間試料を、分岐栓を介して、収集容器の直前
で取り出す。GC−分析は、130℃で20分間後にす
でに、全てのH2SiCl2が反応しつくしていることを
示している。シクロペンチルジクロルシラン29.1%
が、ほんの、CpSiH2Cl 1.1%、CpSiC
l3 1.8%、Cp2SiHCl 0.4%、並びに過
剰のシクロペンテン57%及び比較的短かい持続時間を
有する若干のより小さい副生成物と共に認められる。
蛇管を介して送る(すなわち80℃で20分間の持続時
間)場合に、同様にすでに、H2SiCl2の定量的変換
が確認される。この際、GCによれば、更に僅少の、二
水素アルキルシランCpSiH2Cl 0.5%、Cp
SiCl3 1.6%、Cp2SiHCl 0.5%及び
シクロペンチルクロリド2.7%並びに通常の低沸点物
を含有する、28.6%のモノシクロペンチルジクロル
シランが得られる。
ンチルジクロルシラン ところで、140℃に調整した管状反応器に、例13と
同様に、シクロペンテン中のジクロルシランの33%の
溶液980g/時並びに濃縮物1部及びシクロペンチル
クロリド2部からなる白金−溶液(0.66%のPt)
39g/時を、ポンプ送りする。粗生成物約500gが
閉鎖された3l入り圧力容器に集められた後に、再び中
間試料をこの受容器の前に移す。GC−分析は、この際
すでにH2SiCl2が140℃で約15分間の持続時間
後に完全に反応していることを示している。GCによれ
ば、CpSiHCl2 38.4%、並びにCpSiH2
Cl 1.2%、CpSiCl3 2.3%、シクロペ
ンチルクロリド2.4%及びシクロペンテン47.6%
を主成分として有する中間生成物が得られる。
ジクロルシラン 収集容器中に収容された、例えば、例14の粗製モノ段
階物に、t−ブチルクロリド2%を添加することによっ
て、触媒を再活性化させる。引続いてこの混合物を直ち
に再び、145℃に調整された管状反応器中に供給す
る。油浴中約45分間の平均的持続時間後に(342g
/時の供給)、すでに、モノシクロペンチルジクロルシ
ランの80%よりも多くが反応している。この際、中間
試料は、GCによれば、Cp2SiCl2 58.3%及
びCp2SiHCl 1.3%を、CpSiCl3 3.
7%及び更に残りのCpSiHCl2 8.6%もしく
はシクロペンテン26%と共に有している。このモノ段
階物の残分は、3l入り収集容器中で、第2通過物の反
応混合物の後撹拌の際に、徐々に、ジシクロペンチル−
段階物に変換される。殊に、N2−バイパスを有する分
離撹拌器中で、アセトン2%の添加により、この後反応
は促進されるか、もしくは1〜2時間で完結される。
%の添加は、直接、管状反応器中への第2供給の際に行
なうこともできる。この場合には、前記の方法と同様の
結果を得るために、145〜150℃で約1時間の持続
時間が必要である。
/第2段階へ 例13bにより80℃で得られる約29%のモノ付加−
生成物混合物合計1200gを、シクロペンタノン30
gで希釈された白金酸−濃縮物(=Pt80mg)4g
が最初60℃で前もって装入されている、還流冷却器及
びN2−バイパスを備えた2l入りガラス製撹拌機中
に、この速度で直接供給する。この際、常に、適度なシ
クロペンテン−還流が維持されかつ連続的に生じる付加
熱が水冷却によって良好に排除されるように、容器温度
を調整する。内部温度がもはや上昇しなくなるまで、良
好に2時間加熱下に後撹拌する。この時点でのGC−分
析は、Cp2SiCl2 38.7%及びCp2SiHC
l 1.6%を、CpSiCl3 4.1%及び更にC
pSiHCl2 3.8%もしくは過剰のシクロペンテ
ン44.8%と共に示す。
Claims (8)
- 【請求項1】 一般式(I): 【化1】 RaR1R2 bSiXc (I) [式中、 Rは、弗素−、塩素−、臭素原子又はシアノ基で場合に
より置換された、少なくとも4個の炭素原子を有する、
分枝鎖又は環状の炭化水素基を表わし、 R1は、弗素−、塩素−、臭素原子又はシアノ基で場合
により置換された、少なくとも2個の炭素原子を有する
アルキル基を表わし、 R2は、弗素−、塩素−、臭素原子又はシアノ基で場合
により置換された、少なくとも2個の炭素原子を有する
炭化水素基を表わし、 Xは、弗素−、塩素−、臭素原子又は弗素−、塩素−、
臭素原子又はシアノ基で場合により置換された、1〜1
8個の炭素原子を有するアルコキシ基を表わし、 aは、1又は2の値を表わし、 bは、0又は1の値を表わし、かつcは、1又は2の値
を表わす]のジ−及びトリアルキルシランを製造するた
めに、一般式(II): 【化2】 R1R2 bSiHaXc (II) [式中、R1、R2、X、a、b及びcは、前記のもの
である]のモノ−及びジアルキルシランを、弗素−、塩
素−、臭素原子又はシアノ基で場合により置換されてい
る少なくとも4個の炭素原子を有するアルケンAと、遷
移金属触媒及び活性剤としてのアルデヒド基、エポキシ
基及びハロゲン原子から選択される少なくとも1個の官
能基を有する炭化水素の存在で反応させることを特徴と
する、ジ−及びトリ−アルキルシランの製法。 - 【請求項2】 アルケンAは、分枝鎖又は環状であり、
かつ18個までの炭素原子を有する、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項3】 基R1は、最大18個の炭素原子を有す
る、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 基R2は、最大18個の炭素原子を有す
る、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 基Xは、塩素原子又は弗素−、塩素−、
臭素原子又はシアノ基で場合により置換された、1〜6
個の炭素原子を有するアルコキシ基を表わす、請求項1
から4までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 活性剤は、最大18個の炭素原子を有す
る、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 活性剤の量は、総成分の0.1〜10重
量%である、請求項1から6までのいずれか1項に記載
の方法。 - 【請求項8】 使用される一般式(II)のモノ−及び
ジアルキルシランを、一般式(I)のジ−及びトリアル
キルシランの製法が実施される同一の反応器中で製造
し、かつその際、一般式(III): 【化3】 [式中、dは、2又は3の値を表わし、かつR2、X、
b及びcは、請求項1に記載のものである]のシラン
を、弗素−、塩素−、臭素原子又はシアノ基で場合によ
り置換されている少なくとも2個の炭素原子を有するア
ルケンBと、遷移金属触媒の存在で反応させる、請求項
1から7までのいずれか1項に記載の方法。
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