JP2925273B2 - アルキルハロゲノシランの製造法 - Google Patents
アルキルハロゲノシランの製造法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/12—Organo silicon halides
- C07F7/16—Preparation thereof from silicon and halogenated hydrocarbons direct synthesis
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、銅触媒の存在下のシリコンとアルキルハラ
イドの反応によるアルキルハロゲノシランの製造法に関
する。本発明は特に式CuxMy(M=Al及び/又はIn)の
銅合金及び元素Al及びInの適当な起源と組合せた燐又は
燐化合物を促進剤として用いるメチルクロルシランの製
造法に関する。
イドの反応によるアルキルハロゲノシランの製造法に関
する。本発明は特に式CuxMy(M=Al及び/又はIn)の
銅合金及び元素Al及びInの適当な起源と組合せた燐又は
燐化合物を促進剤として用いるメチルクロルシランの製
造法に関する。
要するに本発明によれば、銅触媒及び促進剤物質並び
にインジウムもしくはインジウム化合物又はアルミニウ
ムもしくはアルミニウム化合物或いはアルミニウム又は
アルミニウム化合物及びインジウム又はインジウム化合
物の混合物と組合せた燐又は燐化合物の存在下におい
て、シリコンをアルキルハライドと反応させることを含
んでなるアルキルハロゲノシランの製造法が提供され
る。
にインジウムもしくはインジウム化合物又はアルミニウ
ムもしくはアルミニウム化合物或いはアルミニウム又は
アルミニウム化合物及びインジウム又はインジウム化合
物の混合物と組合せた燐又は燐化合物の存在下におい
て、シリコンをアルキルハライドと反応させることを含
んでなるアルキルハロゲノシランの製造法が提供され
る。
メチルクロルシランの基本的な製造法は、粉砕したシ
リコンの、触媒としての銅の存在下における塩化メチレ
ンとの直接反応からなる。この反応は同業者にとつて
「ロチヨウ(Rochow)合成」として公知であり、例えば
米国特許第2,380,995号に記述されている。
リコンの、触媒としての銅の存在下における塩化メチレ
ンとの直接反応からなる。この反応は同業者にとつて
「ロチヨウ(Rochow)合成」として公知であり、例えば
米国特許第2,380,995号に記述されている。
この方法はジメチルジクロルシランが主成分を形成す
るメチルクロルシランの混合物を生成する。メチルトリ
クロルシラン及び他のメチルクロルシラン例えばトリメ
チルクロルシラン、メチル水素ジクロルシラン及び高沸
点のメチルクロルジシランも生成する。
るメチルクロルシランの混合物を生成する。メチルトリ
クロルシラン及び他のメチルクロルシラン例えばトリメ
チルクロルシラン、メチル水素ジクロルシラン及び高沸
点のメチルクロルジシランも生成する。
この合成法の開発以来、この方法を改良し且つジメチ
ルジクロルシランの割合を増大させることに関して、即
ちこの合成法を、ジメチルジクロルシランの生成に対し
て出来るだけ選択的にすることを目的として、多くの研
究が行なわれてきた。これは主に原料の純度に関する基
準を課すことにより或いは理にかなつた促進剤を用いる
ことにより達成される。この促進剤の使用はごく最近行
なわれたいくつかの研究の主たる関心事であつた。この
例を以下に示す:独国特許第3,425,424号、ヨーロツパ
特許第138,678号、ヨーロツパ特許第138,679号、独国特
許第3,501,085号、ヨーロツパ特許第191,502号、ヨーロ
ツパ特許第194,214号、ヨーロツパ特許第195,728号、ヨ
ーロツパ特許第223,447号、及び米国特許第4,762,940
号。
ルジクロルシランの割合を増大させることに関して、即
ちこの合成法を、ジメチルジクロルシランの生成に対し
て出来るだけ選択的にすることを目的として、多くの研
究が行なわれてきた。これは主に原料の純度に関する基
準を課すことにより或いは理にかなつた促進剤を用いる
ことにより達成される。この促進剤の使用はごく最近行
なわれたいくつかの研究の主たる関心事であつた。この
例を以下に示す:独国特許第3,425,424号、ヨーロツパ
特許第138,678号、ヨーロツパ特許第138,679号、独国特
許第3,501,085号、ヨーロツパ特許第191,502号、ヨーロ
ツパ特許第194,214号、ヨーロツパ特許第195,728号、ヨ
ーロツパ特許第223,447号、及び米国特許第4,762,940
号。
本発明の目的は、本方法をジメチルジクロルシランの
製造に関して出来る限り選択性にすることでもある。こ
の選択性の尺度は、文献に表現される多くの場合にはメ
チルトリクロルシランとジメチルジクロルシランの比
(T/D)に関してであるが、本発明の目的はそれが他の
副生物例えばトリメチルクロルシラン及び高沸点のメチ
ルクロルジシランの割合を減ずることも意図するという
点でこれを凌ぐものである。
製造に関して出来る限り選択性にすることでもある。こ
の選択性の尺度は、文献に表現される多くの場合にはメ
チルトリクロルシランとジメチルジクロルシランの比
(T/D)に関してであるが、本発明の目的はそれが他の
副生物例えばトリメチルクロルシラン及び高沸点のメチ
ルクロルジシランの割合を減ずることも意図するという
点でこれを凌ぐものである。
本発明によれば、この目的は燐又は固体燐化合物、好
ましくは式Cu3Pの銅ホスフイドを触媒に添加する、或い
は塩化メチルを気体燐化合物例えば三塩化燐と混合し且
つ同時にM=Al及び/又はInの銅合金CuxMyを触媒に添
加することによつて達成される。このxとyの比は好ま
しくは10:1〜1:1である。
ましくは式Cu3Pの銅ホスフイドを触媒に添加する、或い
は塩化メチルを気体燐化合物例えば三塩化燐と混合し且
つ同時にM=Al及び/又はInの銅合金CuxMyを触媒に添
加することによつて達成される。このxとyの比は好ま
しくは10:1〜1:1である。
直接的な合成過程は、燐、ヒ素、アンチモン、ビスマ
ス、インジウム、タリウム及びガリウムの元素によつて
影響されるということは独国特許第1,165,026号にすで
に開示されている。好適な具体例、即ち焼結法によるシ
リコンの付与は非常にエネルギーを消費し、最早や技術
の記述によらない。同様の方法、即ち燐を銅及びシリコ
ンと一緒に焼結工程に再び供する方法はソ連国特許第75
4,895号に記述されている。
ス、インジウム、タリウム及びガリウムの元素によつて
影響されるということは独国特許第1,165,026号にすで
に開示されている。好適な具体例、即ち焼結法によるシ
リコンの付与は非常にエネルギーを消費し、最早や技術
の記述によらない。同様の方法、即ち燐を銅及びシリコ
ンと一緒に焼結工程に再び供する方法はソ連国特許第75
4,895号に記述されている。
リアクト・ソリツズ・プロク・イント・シンプ(Reac
t.Solids Proc.Int.Symp.)、第10回、1984年、第B部9
41〜946頁において、J.G.M.ベヒト(Becht)らは燐がシ
リコン中の銅の拡散と接触してCU3Siを生成すると報告
している。それ故に2つの明細書、ヨーロツパ特許第27
2,860号及びヨーロツパ特許第273,635号に特許請求され
ているように必要量の燐を、製造工程に対する原料とし
て用いるシリコンに添加することは明瞭であるようにみ
えるであろう。しかしながら、メチルクロルシランの直
接的な合成を行なう場合、燐を気体の燐化合物の形でメ
チルクロライド流に添加することは更に非常に洗練され
た方法である。この方法はより簡単で且つ非常により柔
軟性があり、シラン製造機をシリコンの品質と、より無
関係にし、斯くしてかなりの技術的進歩を構成する。
t.Solids Proc.Int.Symp.)、第10回、1984年、第B部9
41〜946頁において、J.G.M.ベヒト(Becht)らは燐がシ
リコン中の銅の拡散と接触してCU3Siを生成すると報告
している。それ故に2つの明細書、ヨーロツパ特許第27
2,860号及びヨーロツパ特許第273,635号に特許請求され
ているように必要量の燐を、製造工程に対する原料とし
て用いるシリコンに添加することは明瞭であるようにみ
えるであろう。しかしながら、メチルクロルシランの直
接的な合成を行なう場合、燐を気体の燐化合物の形でメ
チルクロライド流に添加することは更に非常に洗練され
た方法である。この方法はより簡単で且つ非常により柔
軟性があり、シラン製造機をシリコンの品質と、より無
関係にし、斯くしてかなりの技術的進歩を構成する。
ヨーロツパ特許第223,447号及び米国特許第4,762,940
号は、燐の促進剤効果が、普通の亜鉛促進剤ばかりでな
く、更に燐、ホスフイド又はホスフイドを生成しうる化
合物、及びスズ又はスズ化合物或いはスズ又はスズ化合
物の代りのヒ素又はヒ素化合物の組合物を触媒に添加す
ることによつてかなり高めうることを示す。
号は、燐の促進剤効果が、普通の亜鉛促進剤ばかりでな
く、更に燐、ホスフイド又はホスフイドを生成しうる化
合物、及びスズ又はスズ化合物或いはスズ又はスズ化合
物の代りのヒ素又はヒ素化合物の組合物を触媒に添加す
ることによつてかなり高めうることを示す。
スズはシリコンの高い同族性元素であり、一方ヒ素は
燐の高い同族性元素である。それ故に第III主族の元
素、特にアルミニウム及びインジウムと組合せて使用さ
れる燐が反応性において且つジメチルジクロルシランの
収量において著るしい改善を与え、この改善が特にメチ
ルトリクロルシラン、トリメチルモノクロルシラン及び
望ましくないメチルクロルジシランのより少量での生成
と組合せられるという発見は非常に驚くべきことであ
り、また完全に新しいことである。
燐の高い同族性元素である。それ故に第III主族の元
素、特にアルミニウム及びインジウムと組合せて使用さ
れる燐が反応性において且つジメチルジクロルシランの
収量において著るしい改善を与え、この改善が特にメチ
ルトリクロルシラン、トリメチルモノクロルシラン及び
望ましくないメチルクロルジシランのより少量での生成
と組合せられるという発見は非常に驚くべきことであ
り、また完全に新しいことである。
ジメチルジクロルシラン含量がインジウム含量の増加
と共に増大するということは独国特許第1,165,026号に
おいて開示されているけれど、本発明者の対照実験はイ
ンジウムの存在が生成するメチルクロルジシランの割合
を非常に増大させることを示した。
と共に増大するということは独国特許第1,165,026号に
おいて開示されているけれど、本発明者の対照実験はイ
ンジウムの存在が生成するメチルクロルジシランの割合
を非常に増大させることを示した。
アルミニウムの使用は、文献に与えられた総説に、例
えばR.ブーアヘーベ(Voorhoeve)、「有機ハロシラン
類:シリコーンへの前駆物質」、エルセビア出版(Else
vier Publishing Co.,Amsterdam,Netherland)(1967)
にすでに記述されている。アルミニウムは結果が明瞭に
解釈される元素の1つであり、反応の加速の起こること
が発見された。独国公開特許第3,501,085号は、特にス
ズ又はスズ化合物及びアルミニウム又はアルミニウム化
合物の同時存在によつて特徴づけられる触媒組成物を特
許請求している。
えばR.ブーアヘーベ(Voorhoeve)、「有機ハロシラン
類:シリコーンへの前駆物質」、エルセビア出版(Else
vier Publishing Co.,Amsterdam,Netherland)(1967)
にすでに記述されている。アルミニウムは結果が明瞭に
解釈される元素の1つであり、反応の加速の起こること
が発見された。独国公開特許第3,501,085号は、特にス
ズ又はスズ化合物及びアルミニウム又はアルミニウム化
合物の同時存在によつて特徴づけられる触媒組成物を特
許請求している。
本発明は、シリコン及びアルキルハライドから、銅触
媒及び促進剤物質特に亜鉛促進剤の存在下にアルキルハ
ロシランを製造する際に、更に燐又は燐化合物をインジ
ウム又はインジウム化合物と或いはアルミニウム又はア
ルミニウム化合物と組合せて使用する該アルキルハロシ
ランの製造法に関する。
媒及び促進剤物質特に亜鉛促進剤の存在下にアルキルハ
ロシランを製造する際に、更に燐又は燐化合物をインジ
ウム又はインジウム化合物と或いはアルミニウム又はア
ルミニウム化合物と組合せて使用する該アルキルハロシ
ランの製造法に関する。
本発明の好適な具体例において、燐はメチルクロライ
ドにガス状燐化合物の形で或いは触媒/促進剤の混合物
に金属間相例えばCu3Pの形で添加される。
ドにガス状燐化合物の形で或いは触媒/促進剤の混合物
に金属間相例えばCu3Pの形で添加される。
アルミニウムはシリコンのアルミニウム含量を計算し
て増加させるものとして或いは好ましくは銅に結合した
金属間相として使用される。Cu9Al4相はこの目的に対し
て特に適当であるが元素アルミニウムも使用しうる。
て増加させるものとして或いは好ましくは銅に結合した
金属間相として使用される。Cu9Al4相はこの目的に対し
て特に適当であるが元素アルミニウムも使用しうる。
インジウムは好ましくは元素インジウムの或いは金属
間相の銅に結合した形で使用される。
間相の銅に結合した形で使用される。
本発明に従つて使用される触媒/促進剤系は、元素と
して計算し且つシリコンに基づいて燐50〜1000ppm、 好ましくは100〜500ppm、 元素として計算し且つシリコンに基づいてアルミニウム
50〜5000ppm、好ましくは100〜1000ppm、或いは更に又
はアルミニウムの代りに 元素として計算し且つシリコンに基づいてインジウム30
〜500ppm、 を銅触媒及び亜鉛促進剤のほかに含有する。
して計算し且つシリコンに基づいて燐50〜1000ppm、 好ましくは100〜500ppm、 元素として計算し且つシリコンに基づいてアルミニウム
50〜5000ppm、好ましくは100〜1000ppm、或いは更に又
はアルミニウムの代りに 元素として計算し且つシリコンに基づいてインジウム30
〜500ppm、 を銅触媒及び亜鉛促進剤のほかに含有する。
本発明の適用は直接合成法を行なう特別な技術に限定
されない。即ち反応は流動床、攪拌床又は固体床中にお
いて連続式又は不連続式で行なうことができる。
されない。即ち反応は流動床、攪拌床又は固体床中にお
いて連続式又は不連続式で行なうことができる。
次の実施例は本発明を更に詳細に例示するのに役立つ
が、決して本発明を限定するものと見なすべきでない
(パーセントは重量%を示す)。
が、決して本発明を限定するものと見なすべきでない
(パーセントは重量%を示す)。
下記のすべての実験は内径30mmを有し且つら線形攪拌
機を備えたガラス製の攪拌床反応器で行なつた。それぞ
れの場合、71〜160μmという同一の粒径分布を有する
シリコンの同一量を使用した。
機を備えたガラス製の攪拌床反応器で行なつた。それぞ
れの場合、71〜160μmという同一の粒径分布を有する
シリコンの同一量を使用した。
メチルクロライドを2バールの圧力下にガラスフイル
ターを通して下方から触媒物体中に通じた。すべての場
合、メチルクロライドの量を約2バールにおいて約1.8l
/時の一定に保つた。反応混合物を加熱し、そして反応
を開始させた後、系を300℃の静止実験相に調節し、こ
れらの予じめ決めた条件下に単位時間当りに生成する粗
塩水混合物の量と組成を決定した。すべての場合、示す
値は2バール、メチルクロライド1.8l/時及び300℃の一
定の限界条件下の4回の実験から得た平均値である。
ターを通して下方から触媒物体中に通じた。すべての場
合、メチルクロライドの量を約2バールにおいて約1.8l
/時の一定に保つた。反応混合物を加熱し、そして反応
を開始させた後、系を300℃の静止実験相に調節し、こ
れらの予じめ決めた条件下に単位時間当りに生成する粗
塩水混合物の量と組成を決定した。すべての場合、示す
値は2バール、メチルクロライド1.8l/時及び300℃の一
定の限界条件下の4回の実験から得た平均値である。
触媒物体は、 次の不純物:鉄0.34%、アルミニウム0.17%、カルシウ
ム0.15%、チタニウム0.04%、及び燐0.005%を含有す
るシリコン40g、 銅触媒(部分的に酸化されたCu)3.2g及びZnO0.05g、 からなつた。
ム0.15%、チタニウム0.04%、及び燐0.005%を含有す
るシリコン40g、 銅触媒(部分的に酸化されたCu)3.2g及びZnO0.05g、 からなつた。
本発明によると、他の促進剤添加物は、常に一定に保
たれている上記の基本混合物に添加され、そして全混合
物を使用全に均質にした: 実施例1 実施例1は燐/インジウム組合物の効果を示す: 実施例2 実施例2は燐/アルミニウム組合物の効果を示す: 実施例3 実施例3は、それぞれ組合物の1つの元素が存在しな
い対照実験を示す: 実施例3は、各元素を促進剤として別々に用いる場
合、粗シランに関してすべての評価した因子、即ち生産
速度、モノ含量、トリ/ジ比及び高沸点成分の割合、の
最適値を同時に達成できないことを示す。
たれている上記の基本混合物に添加され、そして全混合
物を使用全に均質にした: 実施例1 実施例1は燐/インジウム組合物の効果を示す: 実施例2 実施例2は燐/アルミニウム組合物の効果を示す: 実施例3 実施例3は、それぞれ組合物の1つの元素が存在しな
い対照実験を示す: 実施例3は、各元素を促進剤として別々に用いる場
合、粗シランに関してすべての評価した因子、即ち生産
速度、モノ含量、トリ/ジ比及び高沸点成分の割合、の
最適値を同時に達成できないことを示す。
実施例4 本発明の特徴及び態様は以下の通りである: 1.銅触媒及び促進剤物質並びにインジウムもしくはイン
ジウム化合物又はアルミニウムもしくはアルミニウム化
合物或いはアルミニウム又はアルミニウム化合物及びイ
ンジウム又はインジウム化合物の混合物と組合せた燐又
は燐化合物の存在下において、シリコンをアルキルハラ
イドと反応させることを含んでなるアルキルハロゲノシ
ランの製造法。
ジウム化合物又はアルミニウムもしくはアルミニウム化
合物或いはアルミニウム又はアルミニウム化合物及びイ
ンジウム又はインジウム化合物の混合物と組合せた燐又
は燐化合物の存在下において、シリコンをアルキルハラ
イドと反応させることを含んでなるアルキルハロゲノシ
ランの製造法。
2.促進剤物質が亜鉛又は亜鉛化合物である上記1の方
法。
法。
3.燐をガス状化合物の形でアルキルハライドに添加する
上記1の方法。
上記1の方法。
4.インジウム又はアルミニウムが銅に結合した金属間相
の形である上記1の方法。
の形である上記1の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲプハルト・バーグナー ドイツ連邦共和国デー5068オーデンター ル・アツカーシユトラーセ 31 (56)参考文献 特開 平1−199984(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07F 7/12 CA(STN) REGISTRY(STN) WPI(DIALOG)
Claims (4)
- 【請求項1】銅触媒及び促進剤の存在下においてシリコ
ンとアルキルハライドからアルキルハロゲノシランの製
造する方法において、インジウムもしくはインジウム化
合物と、そして亜鉛又は亜鉛化合物と組合せた燐又は燐
化合物を促進剤として用いることを特徴とする方法。 - 【請求項2】アルミニウム又はアルミニウム化合物をさ
らに促進剤として用いることを特徴とする請求項1記載
の方法。 - 【請求項3】燐をガス状化合物の形でアルキルハライド
に添加することを特徴とする請求項1または2記載の方
法。 - 【請求項4】インジウム又はアルミニウムが銅と結合し
た金属間相の形で使用する請求項1ないし3のいずれか
に記載の方法。
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DE1165026B (de) * | 1959-09-14 | 1964-03-12 | Goldschmidt Ag Th | Verfahren zur Herstellung von Methylchlorsilanen |
DE2750556A1 (de) * | 1977-11-11 | 1979-05-17 | Bayer Ag | Verfahren zur herstellung von katalyt-kupfer |
USRE33452E (en) * | 1983-07-28 | 1990-11-20 | General Electric Company | Method for making alkylhalosilanes |
FR2552437B1 (fr) * | 1983-09-28 | 1986-09-12 | Rhone Poulenc Spec Chim | Procede et catalyseur avec le cesium comme additif pour la synthese directe du dimethyldichlorosilane |
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US4946978A (en) * | 1986-12-22 | 1990-08-07 | Dow Corning Corporation | Method of direct process performance improvement via control of silicon manufacture |
US4898960A (en) * | 1986-12-22 | 1990-02-06 | Dow Corning Corporation | Method of direct process performance improvement via control of silicon manufacture |
US4762940A (en) * | 1987-12-11 | 1988-08-09 | Dow Corning Corporation | Method for preparation of alkylhalosilanes |
US4973725A (en) * | 1988-06-28 | 1990-11-27 | Union Carbide Chemicals And Plastics Company Inc. | Direct synthesis process for organohalohydrosilanes |
US4965388A (en) * | 1990-01-02 | 1990-10-23 | Dow Corning Corporation | Method for preparing organohalosilanes |
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- 1989-09-08 DE DE3929865A patent/DE3929865A1/de not_active Withdrawn
-
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- 1990-08-20 US US07/570,089 patent/US5068385A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-25 EP EP90116308A patent/EP0416406B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-25 ES ES90116308T patent/ES2094739T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-25 DE DE59010574T patent/DE59010574D1/de not_active Expired - Fee Related
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- 1990-09-06 CA CA002024803A patent/CA2024803A1/en not_active Abandoned
- 1990-09-07 ZA ZA907131A patent/ZA907131B/xx unknown
- 1990-09-07 DD DD90343894A patent/DD298930A5/de not_active IP Right Cessation
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DE3929865A1 (de) | 1991-03-14 |
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ZA907131B (en) | 1991-07-31 |
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DE59010574D1 (de) | 1997-01-02 |
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EP0416406A3 (en) | 1992-05-27 |
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