JP3451069B2 - 再分配反応、次いで蒸留によるアルキルモノヒドロハロシランの製造及び装置 - Google Patents
再分配反応、次いで蒸留によるアルキルモノヒドロハロシランの製造及び装置Info
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Description
評価されている出発物質であるアルキルモノヒドロシラ
ンの製造に関する。さらに詳しくは、本発明は、直接合
成から生成しても又は生成しなくてもよいハロゲン化シ
ランの間のアルキル置換基とハロゲン置換基との二重交
換(又は再分配)反応の結果として得られる複雑な混合
物内のこれらのアルキルモノヒドロハロシラン(AHH
S)(これらのシランの少なくとも1種はヒドロシラン
である)の分離に関する。この分離は蒸留によって行わ
れるが、本発明は特にこの段階を改良することにある。
化されたアルキルヒドロシラン又は塩素化されていても
よいアルキルシランからの再分配反応により生成したジ
アルキルヒドロクロルシランを精製することを特に目標
とする。このモノ−及びジアルキルヒドロクロルシラン
は、非常に多種多様な用途において、例えば有機珪素単
量体又はそれよりも縮合した基礎化合物の製造において
特に価値のある合成材料である。
合成により得られる。この技術は、塩化アルキルを珪素
と銅触媒の存在下に反応させてアルキルクロルシランを
形成させることからなる。この合成の主たる生成物は、
ジアルキルジクロルシランである。その他の共生成物
は、モノアルキルヒドロジクロルシラン、ジアルキルヒ
ドロクロルシラン、トリアルキルクロルシラン及びアル
キルトリクロルシランである。
留によってモノ−及びジアルキルヒドロクロルシランを
単離することを想定することは可能であったであろう。
しかし、このモノ−及びジアルキルヒドロクロルシラン
が直接合成の少量の共生成物である限りにおいて、それ
らを得るためのこの方法は有益でないことは明らかであ
る。
クロルシラン(例えば、Me2HSiCl)を生成させ
るためには、本発明に従い、これらの生成物を、アルキ
ルヒドロジクロルシランとトリアルキルクロルシランと
の間又はアルキルヒドロジクロルシランとテトラアルキ
ルシランとの間の再分配反応から生じる粗製混合物から
回収することが好ましいことになる。珪素のアルキル、
塩素及び水素置換基の間の再分配反応は、ルイス酸のよ
うな触媒の存在下に実施される。
H3を表わす。
7号は、再分配反応によるジアルキルヒドロクロルシラ
ンの製造のためのこの技術の良い例を示している。この
特許に開示された方法は、メチルヒドロジクロルシラン
とトリメチルクロルシランとを0.5程度のMeHSi
Cl2/Me3SiClのモル比でAlCl3よりなる触
媒の存在下に反応させることからなる。反応混合物が反
応器内に3〜5×105Paの自然発生圧力下に置かれ
る。反応は、85〜170℃の温度で数時間行われる。
この再分配反応は、Me2HSiClと多くの副生成物
を生じる。再分配が完了すると、Me2HSiClの分
離収率は、これがほぼ71%でピークとなるので、異常
に低いことが明らかとなる。このような結果は、工業的
な有益性に関して不満足なものと見なさなければならな
い。
96年6月12日付けのフランス特許出願第96075
69号(まだ、公開されていない)によって、再分配触
媒が考慮中の反応においてその役割を果たしたならばす
ぐにその触媒の禁止を採用することが提案がなされた。
この提案は、再分配反応中にAlCl3触媒により誘発
される妨害性の現象、即ち、精製しようと望む塩素化ジ
アルキル(メチル)ヒドロシランの不均化反応を減少さ
せ、事実除去することさえ可能にさせる。このような不
均化現象はMe2HSiClの収率にとって全く有害で
あることは明らかである。この改善で提供される禁止剤
は、流体又は樹脂形態で提供され且つアルコキシル化さ
れていてよいポリオルガノシロキサン又は(ポリ)シラ
ンである。触媒の金属/禁止剤酸素のモル比は、0.9
以下である値の範囲内で選択される。
シランの収率を優位に増大させることを可能にさせた。
しかして、再分配反応後には、妨害的な不均化が一掃さ
れるので、ジアルキルヒドロハロシラン(例えば、Me
2HSiCl)に富む再分配反応生成物の混合物からな
る蒸留物が得られる。しかし、粗製の再分配反応混合物
から蒸留によりアルキルヒドロハロシランを単離しよう
と試みると、AHHS(Me2HSiCl)の相当な損
失が認められる。
ロクロルシランの損失というこの技術的な問題に直面し
て、本出願人は、その解決を本発明の必須の目的として
設定した。本発明の他の必須の目的は、上記の目的とし
た問題点を解決し且つ使用するのが特に簡単で経済的で
あるアルキルモノヒドロハロシラン(例えば、Me2H
SiCl又はMeHSiCl2)の製造方法を提供する
ことである。さらに、本発明の他の必須の目的は、上記
の目的とした問題点を解決し且つ特にこれらの物質を高
レベルの純度で得るのを可能にさせるアルキルモノヒド
ロハロシラン(例えば、Me2HSiCl又はMeHS
iCl2)の製造方法を提供することである。
に、本出願人は、アルキルモノヒドロクロルシランの製
造方法を使用することに、さらに詳しくはこの方法の特
徴的な蒸留段階に特異的である問題点を立証することを
認識した。なぜならば、本出願人は、蒸留塔がアルミニ
ウム含有物質(これは塩化アルミニウム及び(又は)有
機アルミニウム化合物及び(又は)珪素/アルミニウム
化合物及び(又は)有機珪素/アルミニウム化合物であ
り得る)の微量の存在のためにアルキルモノヒドロクロ
ルシランの望ましくない反応の部位であり得ることを示
すことができたからである。これらの微量のアルミニウ
ム含有物質(例えば、AlCl3)は、再分配反応生成
物から塩素化されていてよいオルガノシラン及びオルガ
ノヒドロシラン型の副生成物への転化を促進させる。し
かして、それは、例えば、Me2HSiClがこの妨害
性の不均化のためにMe2SiH2及びMe2SiCl2に
転化されることである。後者がオルガノヒドロハロシラ
ン(AHHS)の製造方法のこの分離段階を激しく妨害
することが明らかである。
することに加えて、適当な温度範囲可変因子を選定し及
びAHHSと共に蒸留回路に存在して後者の不均化触媒
として作用できる化合物を失活させることからなる条件
を開発することによって補われ、強化された。当然のこ
ととして、本発明は、少なくとも1種のルイス酸により
接触させる不均化反応を受け易いアルキルモノヒドロハ
ロシラン(AHHS)を製造するための工業的で経済的
な方法に関し、この方法は次の必須の段階: (a)式(1):(R)a(H)bSiX4-a-bの少なく
とも1種の第一化合物と式(2):(R’)cSiX4-c
の第二化合物(これらの式(1)及び(2)において、
a=0、1、2又は3であり、b=1、2又は3であ
り、c=1、2、3又は4であり、a+b≦であり、R
及びR’は互いに同一及び(又は)異なっていて、アル
キル及び(又は)アリール(好ましくは、メチル、エチ
ル、プロピル又はフェニル)から選択され、X置換基は
互いに同一及び(又は)異なっていて、ハロゲン、好ま
しくはClに相当し、ただし、式(1)及び(2)の2
種の化合物の少なくとも一つに少なくとも1個のX原子
が存在するものとする)との間の再分配反応(該再分配
反応はルイス酸から、好ましくはハロゲン化金属及び
(又は)硼酸金属から、さらに好ましくはAlCl3、
ZrCl4、KAlCl4、CuCl、H3BO3及びBF
3よりなる群から選択される触媒の存在下に行なわれ
る)、 (b)反応混合物への再分配反応触媒の禁止剤の少なく
とも1種の導入、 (c)粗製の再分配反応混合物(a)中に形成されたア
ルキルモノヒドロシランの好ましくは蒸留による分離及
び収集を含むタイプのものであり、 ・段階(c)に関して、粗製反応混合物が少なくとも1
基の蒸留塔を伴う蒸留処理に付されること、・蒸 留回路の少なくとも一部分には、形成されたAHH
SがこのAHHSに関して再分配反応触媒として挙動し
得る物質の禁止剤の少なくとも1種の存在下に存在する
ことを特徴とするものである。
物の持続的な禁止についての関心が蒸留の終了時に目標
のAHHSを極めて純粋な形態で得るのを可能にさせ
る。本発明に従う方法の核心部での蒸留は、1基以上の
蒸留塔(塔のライン)を使用してバッチ式又は連続式に
より実施することができる。塔のラインの使用は工業的
に好ましい。本発明に従う方法の段階(C1)において
使用される蒸留塔のラインは、少なくとも2基の塔
(I、II、・・・N番)、好ましくは少なくとも3基の
塔を含む。
実にするためには、回路での禁止剤の少なくとも1回の
注入又は混入が本発明に従って実施される。この操作
は、ここでの説明では(C2)と称するが、以下に指示
するように、 (i)禁止剤を含む流体(好ましくは、液体)を、一方
では少なくとも蒸留ラインの第一の塔(I)に該AHH
Sを含む流体蒸気に関して向流方向で、他方では第二の
塔(II)のための供給流体中に注入することによって、 (ii)及び(又は)禁止剤を蒸留ラインの塔(II〜N
番)の少なくとも1基、、好ましくは塔(II)のための
供給流体と混合することによって有利に実施される。本
発明によれば、別法(i)が実際には特に使用される。
2)は、目標のAHHSを含む流体を塔(I)の頂部で
生成し収集される凝縮物(DI)と混合し及びこの凝縮
物の少なくとも一部分の該塔(I)への還流物RIを規
定することによって実施され、その際に還流比rI=RI
/DI(ここで、RI=塔(I)の頂部での還流物、DI
=塔(I)の頂部での蒸留物)は0.5〜3、好ましく
は1.5〜2.5、さらに好ましくは2程度の値に調節
される。
グ、即ち再分配触媒(例えば、AlCl3)及びそれの
禁止剤(例えば、デカメチルペンタシロキサン)の除去
を意図する。塔(II)は、粗製反応混合物の最も軽質の
化合物、即ち、例えばアルキルジヒドロハロ(クロル)
シランMeH2SiCl及びMe2H2Siのトッピング
による分離を意図する。塔(III)は、目標のアルキル
モノヒドロシラン(例えば、MeH2SiCl)のテー
リングによる最終の単離を意図する。
する複雑な混合物並びに使用する装置は、蒸留操作(理
論段階の数、還流比、塔の底部及び頂部の温度及び圧
力、供給点)を制定する際の決定的な因子である。
ば、塔(I)には、粗製反応混合物が、塔の底部及び頂
部のための圧力パラメーター(PbI、PtI)及び温度パ
ラメーター(θbI、θtI)、プレートの枚数nI並びに
還流比rIを、目標のAHHSヲ含む蒸留留分が塔
(I)の頂部で回収されるように、設定するために注意
しながら供給される。この留分は、次いで液体に凝縮さ
れ、これは還流物RI及び蒸留物DIに分別される。
て、一方でDI及び他方でRIを分離するバイパスの前に
又は後に、好ましくは前に混入される。その結果として
禁止剤の一部分がRIにより塔(II)に逆流することに
なるが、逆流する非常に少量のこの禁止剤の部分がそれ
でも妨害性の不均化を失わせるのに十分であることを見
出したことは特に驚くべきことである。
は、還流物RIが生成した凝縮物の総量の60〜80容
量%、好ましくは70〜75容量%であるのに対して、
引き出されて次の塔(II)に移送される留分DIについ
て40〜20容量%、好ましくは30〜25容量%を占
めるようなものである。
ター、即ち:塔の底部及び頂部のための圧力パラメータ
ー(PbII、PtII)及び温度パラメーター(θbII、θ
tII)、プレートの枚数nII並びに還流比rIIを、一方
では、塔(II)の頂部で、蒸留物(DII)を形成し且つ
目標のAHHSの沸点よりも低い沸点を持つアルキルヒ
ドロハロシラン及びアルキルシランを含む蒸留留分を、
他方では、塔(II)の底部で、目標のAHHSを含む蒸
留留分(PII)を生成させ収集するように、選定するこ
とによって達成される。実際には、塔(II)の頂部で生
成したガス状流体の実質的に全部が、軽質留分(例え
ば、MeH2SiCl、Me2H2Si)を除いて、有利
に凝縮される。軽質留分と共にガスは、付加価値を高め
又は焼却するために蒸留回路から排出される。DIIの残
部を部分的に又は完全に、好ましくは完全に構成する液
状凝縮物は、塔(II)の頂部に逆流する。
れて塔(III)の供給点に移送される。さらに、塔の底
部及び頂部のための圧力パラメーター(PbIII、
PtIII)及び温度パラメーター(θbIII、θtIII)、プ
レートの枚数nIII並びに還流比rIIIを、一方では、塔
の頂部で、目標のAHHSから本質的になる蒸留物(D
III)を、他方では、塔(II)の底部で、残液(PIII)
を形成し且つ目標のAHHSの沸点よりも高く又はこれ
に等しい沸点を持つアルキルヒドロハロシラン及びアル
キルシランを含む蒸留留分を、生成させ収集するよう
に、設定するために注意が払われた。実際には、蒸留物
DIIIは好ましくは凝縮され、まだ存在する可能性ある
不純物(例えば、Me2H2)は適当ならばガス状形態で
排出することができる。
も本発明の有意義な要素である。従って、好ましい禁止
剤は、 ・4〜10個のSi原子を含む環状のポリオルガノシロ
キサン(POS)(オクタメチルテトラシロキサン(D
4)及びデカメチルペンタシロキサン(D5)が好まし
い)、 ・2〜100個の珪素原子を有するヒドロキシル化され
た又はヒドロキシル化されていない線状又は分岐状のP
OS、さらに好ましくは50mPa・sの粘度を有する
ポリメチルシロキサン、 ・アルコキシル化されていてもよいPOS樹脂、 ・アルコキシル化されていてもよいシラン、 ・一官能性又は多官能性のアルコール(例えば、エタノ
ール)、 ・ケトン(例えば、アセトン) ・及びこれらの混合物 である。
物であるときは、それは、以下のものであることができ
る。 (i)下記の式(4)の単位からなり、連鎖の末端の一
方で式(5)の単位により終端し且つ多端で式(6)の
単位により終端している線状又は実質的に線状のPO
S、 (2i)式(4)の単位からなる環状のPOS、 (3i)数種の成分(1)又は(2i)の互いの混合
物、 (4i)1種以上の成分(i)と1種以上の成分(2
i)との混合物。
てもよく、1個以上のハロゲンにより置換されていてよ
い線状又は分岐状のC1〜C8アルキル基、例えばメチ
ル、エチル、プロピル、オクチル又は3,3,3−トリ
フルオルプロピル;C5〜C8シクロアルキル基、例えば
シクロヘキシル又はシクロヘプチル;或いはC6〜C12
アリール基又はアラルキル基であってC6〜C12アリー
ル部分及びC1〜C4アルキル部分を有するもの(これら
の基は芳香族部分に1種以上のハロゲン、C1〜C3アル
キル及び(又は)C1〜C3アルコキシにより置換されて
いてよい)、例えばフェニル、キシリル、トリル、ベン
ジル、フェニルエチル、クロルフェニル又はジクロルフ
ェニルであり、・記号Yは同一でも異なっていてもよ
く、それぞれR1基か又はOR2基(R2は水素原子又は
線状若しくは分岐状のC1〜C3アルキル基である)のい
ずれかを表わす}
(4)、(5)及び(6)の単位以外の単位、例えば
式:R1SiO3/2(T)及び(又は)SiO2(Q)を
3%以上示さないPOSを意味するものと理解された
い。ここに示した%は100個の珪素原子当たりのT及
び(又は)Q単位の数を表わす。
は、多くとも1000mPa・sに等しい25℃での粘
度を有し、その記号R1の少なくとも60%(数で)が
メチル基を表わす(i)、(2i)、(3i)又は(4
i)型の流体からなる。非常に好適である禁止性のシリ
コーン化合物の例は、 ・線状のPOS(i)として、連鎖末端のそれぞれでト
リメチルシロキシ単位[式(4)、(5)及び(6)に
おいて、R1=Y=CH3]により又はヒドロキシル基
[式(4)、(5)及び(6)において、R1=CH3及
びY=OH]によりブロックされていて、5〜300m
Pa・sである25℃での粘度を有するポリジメチルシ
ロキサン、 ・環状のPOS(2i)として、3〜9個の単位の式
(4)(R1=CH3)を示す環状ポリジメチルシロキサ
ン、及び ・(3i)又は(4i)型の種々の可能な混合物 である。
の特性:計算分子量=283.3g、オイル1モル当た
りの酸素原子数=4.59を有する線状のα,ω−ジヒ
ドロキシル化されたポリジメチルシロキサンオイル、 ・POS2:4個のジメチルシロキシ単位を含み、2m
Pa・sに等しい25℃での粘度を持ち、次の特性:計
算分子量=296g、オイル1モル当たりの酸素原子数
=4を有する環状のポリジメチルシロキサンオイル、 ・POS3:5個のジメチルシロキシ単位を含み、2.
5mPa・sに等しい25℃での粘度を持ち、次の特
性:計算分子量=370g、オイル1モル当たりの酸素
原子数=5を有する環状のポリジメチルシロキサンオイ
ルである。
合物を詳細に定義するために、 (i)次式: (R0)eSi(OR2)4e [ここで、記号R0は同一でも異なっていてもよく、そ
れぞれ水素原子;1個以上のハロゲンにより置換されて
いてよい線状又は分岐状のC1〜C8アルキル基;C5〜
C8シクロアルキル基;或いはC6〜C12アリール基又は
アラルキル基であってC6〜C12アリール部分及びC1〜
C4アルキル部分を有するもの(これらの基は芳香族部
分に1種以上のハロゲン、C1〜C3アルキル及び(又
は)C1〜C3アルコキシにより置換されていてよい)で
あり、 ・記号R2は同一でも異なっていてもよく、それぞれ線
状若しくはC1〜C4アルキル基又はC6〜C12アリール
基を表わし、 ・eは0、1、2又は3である]のシラン、 (2i)多くとも5000mPa・sに等しい25℃で
の粘度を有するシリコーン樹脂であって、下記の識別的
な特色: ・その構造内に、式:(R3)3SiO0.5(M)、
(R3)2SiO(D)、R3SiO1.5(T)及びSiO
2(Q)(これらの式において、記号R3は同一でも異な
っていてもよく、主に、記号R0に関して上で示した定
義を有する)の単位から選択される単位(これらの単位
の少なくとも一つはT単位又はQ単位である)を有する
こと、 ・T及び(又は)Q単位の割合が、100個の珪素原子
当たりのT及び(又は)Q単位の数で表わして、10%
以上であること、 ・また、1分子につきM、D及び(又は)T単位の珪素
原子に担持されている−OR4末端基(ここで、記号R4
は同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素原子、線
状若しくは分岐状のC1〜C4アルキル基又はC6〜C12
アリール基を表わし、−OR4末端の割合は珪素原子1
個当たりのこれら末端基の平均数で表わして、0.2〜
3の間である)を有することを示すもの から選択される化合物が加えられる。
は、下記のものであることができる。 ・式(4)のアルコキシシラン(i)であって、R0が
同一であって、それぞれ線状若しくは分岐状のC1〜C4
アルキル基又はフェニル基を表わし、記号R2が同一で
あって、それぞれ線状若しくは分岐状のC1〜C3アルキ
ル基を表わし、e=1又は2であるもの。これらのアル
コキシシラン(i)は、例えば、次のものである。 MeSi(OMe)3 C6H5Si(OMe)3 (C6H5)2Si(OMe)2 MeSi(OC2H5)
3 C6H5Si(OC2H5)3 (C6H5)2Si(OC2
H5)2
MDT型であり、多くとも1000mPa・sの25℃
での粘度を有する樹脂であって、その構造内で ・M、D及びT単位の記号R3が同一でも異なっていて
もよく、それぞれ線状のC1〜C4アルキル基を表わし、 ・T及び(又は)Q単位の割合が30%以上であり、 ・−OR4末端基(ここで、記号R4は水素又は線状のC
1〜C2アルキル基を表わし、該末端基の割合は0.3〜
2の間である)が存在する ようなもの。これらの樹脂(2i)は、例えば、TD型
の樹脂であって、その構造内で ・D単位の記号R3がメチルであるが、T単位の記号R3
がn−プロピル基であり、 ・T単位の割合が、100個の珪素原子当たりのT単位
の数で表わして、40〜65%の範囲内にあり、D単位
の割合が、100個の珪素原子当たりのD単位の数で表
わして、60〜35%の範囲内にあり、 ・−OR4末端基(ここで、基R4はエチル基を表わす)
がD及びT単位の珪素原子により担持され、0.3〜
0.5の間の割合で存在する ようなものである。
の粗製反応混合物中に存在するAHHSの量に関して少
なくとも0.0001重量%の割合で、好ましくは0.
0010〜0.0100重量%の割合で、さらに好まし
くは0.0020〜0.0050重量%の割合で混入す
ることが好ましい。
I)からの残液(PIII)は、これを塔(I)の供給流れ
に混入させることによって再循環される。本発明に従う
方法の好ましい態様に関連して、目標のAHHSはジメ
チルモノヒドロクロルシラン及び(又は)メチルモノヒ
ドロジクロルシランであり、3基の蒸留塔(I、II及び
III)が使用される。この好ましい態様の関連でMe2H
SiClを単離するためには、下記の蒸留パラメーター
が選定される。 塔(I): ・圧力(実測バールで) 0.1≦PtI≦3、好ましくは1≦PtI≦2 0.1≦PbI≦3、好ましくは1≦PbI≦2 ・温度(℃) 60≦θtI≦120、好ましくは80≦θtI≦100 90≦θbI≦150、好ましくは110≦θbI≦130 ・rI=2±1 ・nI=5〜15 塔(II) ・圧力(実測バールで) 1≦PtII≦8、好ましくは4≦PtII≦5 1≦PbII≦8、好ましくは4≦PbII≦5 ・温度(℃) 30≦θtII≦85、好ましくは60≦θtII≦70 80≦θbII≦140、好ましくは115≦θbII≦12
5 ・rII=100±50 ・nII=10〜30 塔(III) ・圧力(実測バールで) 10-4≦PtIII≦1、好ましくは10-3≦PtIII≦10
0×10-3 10-4≦PbIII≦1、好ましくは10-3≦PbIII≦10
0×10-3 ・温度(℃) 35≦θtIII≦57、好ましくは35≦θtIII≦38 63≦θbIII≦87、好ましくは63≦θbIII≦66 ・rIII=20±10 ・nIII=30〜70
この連続蒸留は、当業者には周知である還流率、流量、
圧力、ボイラー及び凝縮器を調節するための配列に関す
る。
くは塔(I)の頂部で使用される流量は、明らかに、塔
(I)から出て第二の塔に入る凝縮流体中に固定しよう
と望む禁止剤の量に依存する。例示すれば、第一の塔の
出口で1000g/h程度の流量について、禁止剤の注
入のための流量は0.1〜5g/h、好ましくは0.4
〜1g/hである。
模で90%以上、好ましくは99%以上の純度でモノ−
又はジアルキルヒドロクロルシランを得るのを可能にさ
せる。事実、これは、モノ−又はジメチルヒドロクロル
シランの工業的で経済的な製造にとって特に魅力的な方
法である。
うな方法を実施するための装置に関する。この装置は、
少なくとも3基の蒸留塔(I、II、III)であって、第一が
再分配触媒及びそれの禁止剤のテーリングを意図したも
の、第二がアルキルジヒドロハロシランのトッピングを
意図したもの及び第三が目標のAHHSと流入する蒸留
流れ中にまだ存在するその他の生成物との間の分離を意
図したものを含むこと、及びこれらの塔には、目標のA
HHSがその他の望ましくない副生成物に転化される副
反応を接触させることができる物質に関して活性である
少なくとも1種の禁止剤を混入させるための手段が据え
付けられていて、この混入手段は好ましくは禁止剤を有
利には塔(I)の頂部で生成する凝縮物中に移送させる
ための手段であることを特徴とする。
体例並びに方法の好ましい具体例を説明する以下の実施
例に照らしてより良く理解されよう。本発明に従う装置
の好ましい具体例のブロック図を表わす添付の図面を参
照して本発明に従う装置の詳細な説明をする。
この反応器1と3基の蒸留塔(I、II、III)のラインとの
間に挿入された中間容器2を含む。反応器1は、再分配
段階(a)の部位として作用する。再分配触媒、例えば
AlCl3の禁止剤が反応の終了時に反応器1に導入さ
れる。この反応器1は、第一の内容物を第二にデカント
するのを可能にさせるパイプ3により中間容器2に接続
される。このようにデカントされた粗製の再分配反応混
合物は若干の軽質揮発性化合物、例えばMe2H2Siを
含むことができる。容器で生成したこれらの揮発性物質
は、付加価値を高め又は燃焼により破壊するためにガス
状で又は凝縮後に液体状で回収することができる。これ
は、図面において出口Aに相当する。
でパイプ4より随意にポンプ21を使用して蒸留塔
(I)に移送することができる。パイプ14は、周知の
蒸留計算に相当する供給点で塔(I)に接続している
(濃縮段階及びストリッピング段階)。この塔(I)
は、その同族の塔(II)及び(III)と同様に、当業者
に知られたタイプのものである。それらは、気泡トレ
ー、孔あきトレー、弁トレー又は任意のタイプの堆積充
填物を有する塔である。添付の図面に示した装置の塔
(I、II、III)に関しては、それらのそれぞれが底部と頂
部を示し、その間で温度勾配が確立されることを観察さ
れたい。塔(I、II、III)のそれぞれの頭部には液状又は
ガス状の蒸留物(DI、DII、DIII)を生成させるため
の凝縮手段(5I、5II、5III)が会合している。塔
(I、II、III)のそれぞれの底部には、塔内で液体状態か
ら蒸気状態への変化のために必要とされる熱エネルギー
を提供するのに好適なボイラー(6I、6II、6III)が
備えられる。凝縮器(5I、5II、5III)及びボイラー
(6I、6II、6III)は、一方ではそれぞれパイプ(7
I、7II、7III)により、他方ではパイプ(8I、
8II、8III)により相当する塔に接続される。凝縮器
5Iは、塔(I)からの軽質化合物の蒸気をタンク9に
おいて収集される液状凝縮物へ転化させるのを可能にさ
せる。
止剤、有利には環状のポリシロキサンD5を混入させる
ための手段11、12及び13が備えられる。これらの
手段は、禁止剤のための容器11をパイプ12により塔
(I)からのトッピング蒸留留分から得られた液状凝縮
物を収集するためのタンク9に接続させてなるものであ
る。このパイプ12には、注入される禁止剤の少量を定
量的に決定するのを可能にさせる流量計13が備え付け
られる。MeH2SiCl、Me2H2Si、Me2HSi
Cl、MeH3Si、Me4Si、Me3SiCl及びM
e2SiCl2のような化合物を含む禁止剤/液状トッピ
ング凝縮物混合物が、パイプ15に入ってポンプ14を
使用して、還流物RIのためのパイプを形成する分岐1
6及び流体又は蒸留物DIを塔(II)に供給するための
分岐17からなるバイパスまで移送される。還流物のた
めのパイプ16は塔(I)の頂部に現れるが、パイプ1
7は塔(II)の供給点で現れ、この供給点は塔(I)の
ものと同様に選択される。このパイプ17には流れRI
及びDIを調節するのを可能にさせる弁18が備えられ
る。例えば、パイプ15から生じる流れの3分の1がパ
イプ17より移送され、残りの3分の2が還流パイプ1
6により移送される。
り蒸留回路から排出される。この出口で収集された生成
物PIは、例えば、再分配触媒(例えばAlCl3)、禁
止剤(これは環状のポリシロキサン、例えばデカメチル
ペンタシロキサン=D5であってよい)及び最も重質の
オルガノクロルシラン、例えばMe2SiCl2である。
塔(II)の頂部と会合した凝縮器5IIの出口で収集され
る液体に凝縮した蒸気は、パイプ20によりこの塔(I
I)の頂部に逆流する。凝縮器5IIにより液体に転化さ
れなかった軽質のオルガノシランガスは蒸留物DIIを構
成し、付加価値を高め又は燃焼により破壊されるように
する目的でパイプ22により排出される。塔(II)によ
り発生した軽質の生成物のトッピングは、結果として塔
(III)に供給しようとする液状残液PIIを生成させる
ことになる。PIIは、例えば、Me2H2SiCl、Me
HSiCl2、Me2SiCl2及びMe3SiClを含
む。
点について使用したものと同じ方法を使用することによ
って選定された供給点でパイプ23(ポンプを使用し又
は使用せずに、好ましくはポンプを使用せずに)により
塔(III)に移送される。塔(III)の頂部には、精製し
ようと望むAHHSを含有する液状凝縮物を収集するた
めのパイプ24が備えられる。また、凝縮器5IIIは、
ガス抜きされた生成物の排出のためのパイプ25に接続
される。さらに、塔(III)の頂部には、純粋な又は実
質的に純粋なAHHSからなら還流物RIIIのためのパ
イプ26が備えられる。塔(III)の底部には、その一
部に、液体PIIIを収集するためのパイプ28が備えら
れるが、これはその液体の付加価値を高め、それを回収
し又は回収された化合物(これは、例えばMe3SiC
l及びMe2SiCl2であることができる)を破壊する
ための地点まで移送させるのを可能にさせる。
く、禁止剤の注入手段11、12及び13は、それらを
塔(I)の頂部の還流物RIのための返送ループに接続
することに加えて又はそれに接続する代わりに、還流物
RIのためのこのループの下流に位置した塔(II)に供
給するためのパイプ17に接続することができよう。ま
た、その他の別法によれば、禁止剤を塔(II)及び(又
は)(III)の頂部に導入することが可能である。
本発明に従う方法、特に蒸留段階(c)の使用を以下に
記載する種々の試験により例示する。
Me3SiClを段階(a)でルイス酸触媒(この場合
はAlCl3である)の存在下に再分配することによっ
て製造されるMe2HSiCl(=目標のAHHS)の
合成である。この反応は反応器1で起こる。使用する禁
止剤は、5個のジメチルシロキシ単位(D5)を含み、
25℃の粘度が2.5mPa・sであり、次の特性: 計算分子量=370g オイル1分子当たりの酸素原子数=5 を有する環状のポリジメチルシロキサン(PDMS)オ
イルである。
塔(I〜III)は、その高さが所望の理論プレート数に
相当するSulzer−Mellapack堆積充填物
を含む。その他の装置、凝縮器、ボイラー、弁などは既
知のタイプのものである。
iCl2を、窒素で予めパージしたステンレス鋼製の反
応器1に攪拌しながら装入して0.5のMeH/Me3
モル比を得る。この混合物に触媒、即ち252gの無水
塩化アルミニウムを添加する。反応器を密封し、圧力を
窒素により10×105Paに、次いで大気圧に調節す
る。攪拌は4枚羽根のタービンにより提供する。攪拌速
度は100rpmである。反応器を100℃まで加熱す
ると、圧力は4.5×105Paに確立されるようにな
る。温度は100℃に2時間保持する。反応器に294
gのPOS禁止性化合物を数分間で導入する。一緒にし
た混合物を攪拌しながら100℃で半時間保持し、次い
で反応器を20℃に冷却する。1.5×105Paの残
留圧力をガス抜きにより除く。このようにして、131
3gのMe2HSiCl及び活性でない触媒を含む87
57gの反応混合物が得られた。
の流量に従って供給するために容器2から引き出す。連
続操作のために、反応器1に、Me3SiCl、MeH
SiCl2、AlCl3及び環状PDMS D5を、10
00g/hの流量でD2を添加した粗製反応混合物を生
成させのを可能にさせるように、供給する。このように
生成した混合物を容器2にバッチ式で移送する。塔
(I)の入口での物質収支(ガスクロマトグラフィーに
より生じた)は、次の通りである。 150g/hのMe2HSiCl(目標のAHHS) 380g/hのMe2SiCl2 380g/hのMe3SiCl 20g/hのMeHSiCl2 41g/hの重質生成物=D5+AlCl3 29g/hの軽質生成物=Me2H2Si、MeH2Si
Cl、Me4Si及びその他の軽質生成物 合計で1000g/h
す。 ・温度(℃) θtI=87.5、θbI=116 ・圧力(実測バールで) PtI=1.5、PbI=1.55 ・nI=10(底部から8番目の理論段階での供給点) ・rI=RI/DI=1.8 ボイラー6Iにより生じる熱エネルギーは207kca
l/hである。0.7g/hのD5を容器9に連続的に
導入する。これらの0.7g/hをRIに0.45g/
h、DIに0.25g/hの割合で分配する。ガスクロ
マトグラフィーによるPIの分析から、塔(I)の底部
で下記の流量を計算することが可能となる。 AlCl3+D5 ・・・・41g/h Me2SiCl2 ・・・・41g/h 下記の物質: Me2HSiCl ・・・・ 150g/h Me2SiCl2 ・・・・ 339g/h Me3SiCl ・・・・ 380g/h MeHSiCl2 ・・・・ 20g/h 軽質生成物 ・・・・ 29g/h D5 ・・・・ 0.25g/h 合計で918.25g/h を含むD2が塔(II)にパイプ17より導入する。
示す。 ・温度(℃) θtII=63、θbII=118 ・圧力(実測バールで) PtII=4.4、PbII=4.42 ・nII=20(底部から8番目の理論段階での供給点) ・rII=RII/DII=ほぼ70 ボイラー6IIにより生じる熱エネルギーは102kca
l/hである。ガスクロマトグラフィーによるDII及び
PIIの分析は、それぞれ下記の結果を示す。 DII=29g/h、本質的にMeH2SiCl、Me2H
2Si及びその他の軽質生成物を含む。 PII= Me2HSiCl ・・・・ 150g/h Me2SiCl2 ・・・・339g/h Me3SiCl ・・・・ 380g/h MeHSiCl2 ・・・・ 20g/h D5 ・・・・ 0.25g/h 合計で889.25g/h DIIをガス抜き22より排出させ、PIIを塔(III)に
パイプ23より導入する。
に示す。 ・温度(℃) θtIII=36、θbIII=63.5 ・圧力(実測バールで) PtIII=30×10-3、PbIII=35×10-3 ・nIII=48(底部から27番目の理論段階での供給
点) ・rIII=RIII/DIII=ほぼ20 ボイラー6IIIにより生じる熱エネルギーは180kc
al/hである。ガスクロマトグラフィーによるDIII
及びPIIIの分析は、それぞれ下記の結果を示す。 DIII=150g/hのMe2HSiCl、純度が99%
で、不純物として主にMeHSiCl2を含む。 PIII= Me3SiCl ・・・・ 380g/h Me2SiCl2 ・・・・339g/h MeHSiCl2 ・・・・ 20g/h D5 ・・・・ 0.25g/h 合計で739.25g/h ガス抜き25はMe2H2を全く又は実質的に発散させな
い。 5)比較例 塔(I)の頂部でD5を注入しない蒸留(c)を実施す
る。DIII=Me2HSiCl(75g/h)、1%以上
のMe2H2Siを含む。ガス抜き22及び25は、Me
2HSiClの妨害性不均化により生成する多量のMe2
H2を漏出させる。D5の注入なしでは蒸留塔に供給する
Me2HSiClの50%しか回収されないのに対し
て、D5の注入によりそれの100%が回収される。 [図面の簡単な説明]
ブロック図である。
留塔である。
Claims (8)
- 【請求項1】 次の必須の段階: (a)式(1):(R)a(H)bSiX4-a-bの少なく
とも1種の第一化合物と式(2):(R’)cSiX4-c
の第二化合物(これらの式(1)及び(2)において、
a=0、1、2又は3であり、b=1、2又は3であ
り、c=1、2、3又は4であり、a+b≦3であり、
R及びR’は互いに同一及び(又は)異なっていて、ア
ルキル及び(又は)アリールから選択される基であり、
X置換基は互いに同一及び(又は)異なっていて、ハロ
ゲンに相当し、ただし、式(1)及び(2)の2種の化
合物の少なくとも一つに少なくとも1個のX原子が存在
するものとする)との間の再分配反応(該再分配反応は
ルイス酸から選択される触媒の存在下に行なわれる)、 (b)反応混合物への再分配反応触媒の禁止剤の少なく
とも1種の導入、 (c)粗製の再分配反応混合物(a)中に形成されたア
ルキルモノヒドロシランの分離及び収集 を含む、少なくとも1種のルイス酸によって接触させる
不均化反応を受け易いアルキルモノヒドロハロシラン
(AHHS)の製造方法において、 ・段階(c)に関して、粗製反応混合物が少なくとも1
基の蒸留塔を伴う蒸留処理に付されること、・蒸 留回路の少なくとも一部には、形成されたAHHS
が、このAHHSに関して再分配反応触媒として挙動し
得る物質の禁止剤の少なくとも1種の存在下に存在する
こと を特徴とする、アルキルモノヒドロハロシランの製造方
法。 - 【請求項2】 蒸留段階(c)が、本質的に、 (c1)少なくとも2基(I、II・・・N番)の蒸留塔のラ
インを使用し、 (c2)AHHSを含む流体が、禁止剤と (i)禁止剤を含む流体を、一方では少なくとも蒸留ラ
インの第一の塔(I)に該AHHSを含む流体蒸気に関
して向流方向で、他方では第二の塔(II)のための供給
流体中に注入することによって、 (ii)及び(又は)禁止剤を蒸留ラインの塔(II〜N
番)の少なくとも1基の供給流体と混合することによっ
て 接触されるのを確実にする ことを含む請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 段階(c2)において、形成されたAH
HSを含む流体が禁止剤と、後者を塔(I)の頂部で生
成し収集された凝縮物(DI)と混合し及びこの凝縮物
の少なくとも一部分の該塔(I)への還流物RIを規定
することによって、接触されることを確実にし、その際
に還流比rI=RI/DI(ここで、RI=塔(I)の頂部
での還流物、DI=塔(I)の頂部での蒸留物である)
を0.5〜3の値に調節するようにすることを特徴とす
る請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 ・段階(c1)において、3基の蒸留塔
のラインであって、それぞれ、粗製反応混合物の重質化
合物をテーリングするための塔(I)、粗製反応混合物
の軽質化合物をトッピングするための塔(II)及びAH
HSの最終分離のための塔(III)からなるものを使用
すること、 ・塔(I)に、塔の底部及び頂部のための圧力パラメー
ター(PbI、PtI)及び温度パラメーター(θbI、
θtI)、プレートの枚数nI並びに還流比rIを、形成さ
れたAHHSを含む蒸留留分が塔(I)の頂部で回収さ
れるように、設定することに注意しながら、粗製反応混
合物を供給すること、 ・この留分を液体として凝縮させて、これを還流物RI
及び蒸留物DIに分別すること、 ・塔(II)に、塔の底部及び頂部のための圧力パラメー
ター(PbII、PtII)及び温度パラメーター(θbII、
θtII)、プレートの枚数nII並びに還流比rIIを、 一方では、塔(II)の頂部で、蒸留物(DII)を形成し
且つ形成されたAHHSの沸点よりも低い沸点を持つア
ルキルヒドロハロシラン及びアルキルシランを含む蒸留
留分を、 他方では、塔(II)の底部で、形成されたAHHSを含
む蒸留留分(PII)を生成させ収集するように、設定す
ることに注意しながらDIを供給すること、及び ・塔(III)に、塔の底部及び頂部のための圧力パラメ
ーター(PbIII、PtIII)及び温度パラメーター(θ
bIII、θtIII)、プレートの枚数nIII並びに還流比r
IIIを、 一方では、塔の頂部で、形成されたAHHSから本質的
になる蒸留物(DIII)を、 他方では、塔(III)の底部で、残液(PIII)を形成し
且つ形成されたAHHSの沸点よりも高く又はこれに等
しい沸点を持つアルキルヒドロハロシラン及びアルキル
ハロシランを含む蒸留留分を、 生成させ収集するように、設定することに注意しなが
ら、PIIを供給することを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項5】 禁止剤が、 ・4〜10個のSi原子を含む環状のポリオルガノシロ
キサン(POS)、 ・2〜100個の珪素原子を有するヒドロキシル化され
た又はヒドロキシル化されていない線状又は分岐状のP
OS及びそれらの混合物、 ・アルコキシル化されていてもよいPOS樹脂、 ・アルコキシル化されていてもよいシラン、 ・一官能性又は多官能性のアルコール、 ・ケトン、 ・及びこれらの混合物 から選択される請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 禁止剤が、蒸留前の粗製反応混合物中に
存在するAHHSの量に関して少なくとも0.0001
重量%の割合で混入されることを特徴とする選択される
請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 形成されたAHHSがジメチルモノヒド
ロクロルシランであること、 3基の蒸留塔(I、II、III)が使用されること、 下記の蒸留パラメーター: 塔(I): ・圧力(実測バールで) 0.1≦PtI≦3 0.1≦PbI≦3 ・温度(℃) 60≦θtI≦120 90≦θbI≦150 ・rI=2±1 ・nI=5〜15 塔(II): ・圧力(実測バールで) 1≦PtII≦8 1≦PbII≦8 ・温度(℃) 30≦θtII≦85 80≦θbII≦140 ・rII=100±50 ・nII=10〜30 塔(III): ・圧力(実測バールで) 10-4≦PtIII≦1 10-4≦PbIII≦1 ・温度(℃) 35≦θtIII≦57 63≦θbIII≦87 ・rIII=20±10 ・nIII=30〜70 が選択されること を特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 - 【請求項8】 ・少なくとも3基の蒸留塔( I 、II、II
I)を含み、第一が特に再分配触媒及びそれの禁止剤のテ
ーリングを意図したもの、第二がアルキルジヒドロハロ
シランのトッピングを意図したもの及び第三が形成され
たAHHSと流入する蒸留流れ中にまだ存在するその他
の生成物との間の分離を意図したものであること、及び ・これらの塔には、形成されたAHHSがその他の望ま
しくない副生物に転化される副反応を接触させ得る物質
に関して活性である少なくとも1種の禁止剤を混入させ
るための手段が据え付けられていて、これらの手段は禁
止剤を塔(I)の頂部で生成した凝縮物中に移送させる
ための手段であること を特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
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