JPH0741489A - トリメトキシシランの分離方法 - Google Patents

トリメトキシシランの分離方法

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JPH0741489A
JPH0741489A JP19004293A JP19004293A JPH0741489A JP H0741489 A JPH0741489 A JP H0741489A JP 19004293 A JP19004293 A JP 19004293A JP 19004293 A JP19004293 A JP 19004293A JP H0741489 A JPH0741489 A JP H0741489A
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JP
Japan
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methanol
trimethoxysilane
hexane
methyldimethoxysilane
distillation
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Pending
Application number
JP19004293A
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English (en)
Inventor
Koichi Adachi
浩一 足立
Hanako Kumoyama
波奈子 雲山
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 効果的なトリメトキシシランの分離を提供す
る。 【構成】 ケイ素とメタノールを反応させて得られ、ト
リメトキシシラン、メタノール及びメチルジメトキシシ
ランを含有する反応生成物から、n−ヘキサンを共沸剤
としてメタノールとトリメトキシシランを分離する共沸
蒸留法において、メチルジメトキシラン量をメタノール
と同量以下で共沸蒸留を行なうことを特徴とするトリメ
トキシシランの分離方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体用のシリコン製
造の原料となるシランガスや複合材、塗料などの分野で
用いられるシランカップリング剤の製造原料として産業
上重要な化合物である、トリメトキシシランの分離に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】トリメトキシシランの製造方法として、
次式のように、ケイ素とメタノールを塩化第一銅触媒に
より反応させる方法が知られている。
【0003】
【化1】 この方法で得られる反応生成物は、トリメトキシシラン
とメタノール及び副生するテトラメトキシシランを主成
分とし、その他メトキシシランの重合物を含む混合物と
なる。
【0004】この反応生成物からトリメトキシシランを
単離する場合、各成分の沸点がメタノール64℃、トリ
メトキシシラン86℃、テトラメトキシシラン121℃
であるため蒸留法の適用が考えられるが、メタノールと
トリメトキシシランが重量比で48:52の共沸物を形
成するために分離できない。このため、メタノールと共
沸物をつくる第3成分(「共沸剤」と称する。)を反応
生成物に加えて、メタノールとトリメトキシシランを分
離する共沸蒸留法が知られており、共沸剤としてn−ヘ
キサン等が用いられる。例えば反応生成物にn−ヘキサ
ンを添加すると、n−ヘキサンとメタノールの重量比が
74:26で、沸点が50℃の共沸物を形成する。
【0005】すなわち、メタノール−n−ヘキサン共沸
物の共沸点50℃が、メタノール、トリメトキシシラン
の共沸物の共沸点58℃より低いため、n−ヘキサンを
メタノールとの共沸組成物添加して蒸留を行なえば、メ
タノール−n−ヘキサン共沸物とトリメトキシシランの
蒸留分離をすることができる。メタノールを除去した
後、トリメトキシシランとテトラメトキシシランは通常
の蒸留で分離できる。
【0006】この蒸留法を図1により説明する。蒸留塔
10はメタノールとトリメトキシシランの分離塔であ
り、1からトリメトキシランの反応生成物をフィードす
る。一方4から共沸剤のn−ヘキサンをフィードする。
蒸留塔10の留出液はメタノールとn−ヘキサンの共沸
物である。これは、沸点50℃の温度で留出するが、4
2℃以下に冷却して、デカンター13に入れて静置する
とn−ヘキサンに富む上相と、メタノールに富む下相と
の2相に分離する。このため、上相は、n−ヘキサン4
として蒸留塔10に再使用する。一方、下相は5を通し
て蒸留塔11へフィードし、メタノール−n−ヘキサン
共沸物とメタノールに分離する。メタノール−n−ヘキ
サン共沸物は蒸留液として6を通してデカンター13に
入る。メタノールは缶出液7として得られる。
【0007】蒸留塔10の缶出液2は、トリメトキシシ
ラン、テトラメトキシシランとその他の高沸物の混合液
である。これを蒸留塔Cへフィードし、留出液としてト
リメトキシシランを得る。缶出液9はテトラメトキシシ
ランと高沸点の混合液となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ケイ素とメタノールを
塩化第一銅触媒で反応させて得られるトリメトキシシラ
ン反応生成物中には前述の生成物の他に、トリメトキシ
シランに対して0.1〜0.5%程度の割合の微量副生
物としてメチルジメトキシシランが含まれる。メチルジ
メトキシシランは沸点61℃で、メタノール、n−ヘキ
サンと共沸混合物を形成する。図1のメタノール/トリ
メトキシシランを分離する蒸留塔10では、メタノール
−n−ヘキサン共沸物(沸点50℃)とトリメトキシシ
ラン(沸点86℃)の蒸留分離を行なうが、この蒸留塔
10へメチルジメトキシシランがトリメトキシシラン反
応生成物の一成分として供給されると、沸点が50℃に
近いため大部分がメタノール−n−ヘキサン共沸物に伴
なって留出する。
【0009】その場合、留出液はデカンター13に入
り、42℃以下の温度で静置2相分離されるが、本発明
者らが、メタノール−n−ヘキサン−メチルジメトキシ
シランの3成分の液−液平衡を調べた結果(図2)、メ
チルジメトキシシランはn−ヘキサンに富む上相とメタ
ノールに富む下相へほぼ2:1の割合で分配される。上
相は、共沸剤として蒸留塔10へフィードされ、その上
相中のメチルジメトキシシランは、1より供給されるト
リメトキシシラン反応生成物中のメチルジメトキシシラ
ンを伴なって再び蒸留塔10より留出しデカンター13
へ入る。一方、デカンター13の下相は蒸留塔11に送
られる。蒸留塔Bでは、メタノール−n−ヘキサン共沸
物(50℃)とメタノール(64℃)の蒸留分離を行な
うが、この際、下相中のメチルジメトキシシランは大部
分メタノール−n−ヘキサンと共に留出し、デカンター
13に入る。この様に、蒸留塔10へ入ったメチルジメ
トキシシランは蒸留塔A,Bの共沸蒸留系からほとんど
排出されないため、系内に蓄積する事になる。この結
果、デカンター13のメタノール−n−ヘキサン共沸液
中のメチルジメトキシシランの濃度が増加し、やがて、
2相分離しなくなる。図2において、領域Aはメタノー
ル−n−ヘキサン−メチルジメトキシシランが均一相を
作る組成、領域Bは2液相を作る組成である。ここでデ
カンター13の液は、メタノール−n−ヘキサンの共沸
物とメチルジメトキシシランの混合液とほぼ考えて良
く、メチルジメトキシシランの濃度が増えると、デカン
ター13の液組成は図2中のラインCDに沿って変化
し、E点で均一液相(メチルジメトキシシラン濃度10
%)となる。均一相になると、蒸留塔10へ還流する共
沸剤として不適となるため、図1のプロセスが成立しな
くなる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上の事
実に鑑み、メチルジメトキシシランのデカンター13に
おける蓄積を防止する方法について検討した結果、蒸留
塔Aにフィードする供給液、すなわちトリメトキシシラ
ン反応生成物とメタノールの共沸剤の2液中に含まれる
メチルジメトキシシラン量を一定値以下に抑える事によ
りその目的が達せられる事を見い出した。
【0011】以下本発明につき詳細に説明する。本発明
で蒸留原料となるトリメトキシシラン反応生成物とは、
ケイ素とメタノールを塩化第一銅触媒で反応させて得ら
れる生成物で、メタノール含有量1〜90%、トリメト
キシシラン含有量1〜90%メチルジメトキシシラン含
有量はトリメトキシシランの0.1〜0.5%、その他
の成分として、テトラメトキシシランとそれより高沸点
(121℃以上)の化合物を含有する混合物である。
【0012】またメタノールの共沸剤として用いるn−
ヘキサンは純度95%以上、好ましくは、97%以上で
ある。メタノールの共沸蒸留に用いる蒸留塔(図1の蒸
留塔A)の理論段数は3〜50段、好ましくは10〜3
0段である。図1のデカンターの温度は、42℃以上で
は、メタノール−n−ヘキサンは、組成に関係なく均一
相を形成するため、2液相とするには、42℃以下とす
る。好ましくは5〜25℃である。これが高すぎると、
蒸留塔10へ還す共沸剤中のメタノール量が増え、低す
ぎると、冷却コストがかかる。
【0013】蒸留塔10へ供給するメチルジメトキシシ
ランの制限量は、デカンター13内液が均一相となる濃
度の量で、これはデカンター13の温度によって決ま
る。すなわち、温度を低くする程度図2の領域Bが広が
り、メチルジメトキシシランの許容濃度は増える。しか
し、冷却コストがかかるため、メチルジメトキシシラン
の濃度は20%以下、すなわち量でみるとデカンター1
3に入るメタノールと同量以下、好ましくは、その50
%以下である。
【0014】このメチルジメトキシシランの制限を行な
う方法としては、具体的には、デカンター13のメチル
ジメトキシシランを含む上相もしくは下相を一部抜き取
る(パーでする)事により容易に行なう事ができる。次
に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、
本発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例によ
ってその範囲を限定されるものではない。
【0015】
【実施例】
〔トリメトキシシランの製造例〕コンデンサーを有する
留出管温度計およびメタノール導入管を取り付けた撹拌
機付の5リットル金属製反応器(SUS304)に金属
ケイ素粉末(純度98%)1053g、塩化第1銅1
8.6gおよびドデシルベンゼン2050mlを仕込ん
だ。次いで、その混合液を加熱し、内液温が220℃に
達したところで1500ml/hの速度でメタノールを
導入管から反応器内にフィードし、220℃で6時間反
応させた。
【0016】その際反応器から蒸発する成分をコンデン
サーで凝縮させ、総量8600gの留出液(反応生成
物)を得た。ガスクロマトグラフィーによる分析の結
果、この液は、メタノール2410g(28重量%)、
トリメトキシシラン3870g(45重量%)、メチル
ジメトキシシラン8.6g(0.1重量%)、テトラメ
トキシシラン1460g(17重量%)を含んでいた。
【0017】実施例1 メタノールの共沸蒸留を図3に示す装置で行なった。図
3中の25の蒸留塔は、直径1mm程度の孔の多孔板で
気液接触を行なう“オルダーショウ型”(柴田科学社
製)の分留管(内径32mm)を用い、全段数35段
で、塔項から数えて25段目と26段目の間にトリメト
キシシラン反応生成物をフィードする段構成とした。一
方、共沸剤は1段目にフィードした。留出蒸気はコンデ
ンサー27で凝縮させ、受器28へ全量留める様にし
た。
【0018】以下、図3のラインに沿って説明する。タ
ンク21に共沸剤として、5%のメタノールを含むn−
ヘキサン3000gを仕込んだ。一方、製造例で得られ
たトリメトキシシラン反応生成物3000gをタンク2
3に仕込んだ。次に、ポンプ22,24を用い、タンク
21,23の原料を蒸留塔25にフィードした。トリメ
トキシシラン反応生成物の方は、蒸留塔25へ送る途
中、蒸発器21を通し、テトラメトキシシラン以下の沸
点成分を蒸発させ、蒸気として供給した。
【0019】ポンプ22,24の流量は、2つのフィー
ド液のメタノールとn−ヘキサンが26:74の共沸組
成になる様に調節した。その結果、22,24の合計の
フィード量は420g/hであった。一方、留出液は、
フィードのメタノールとn−ヘキサンの総和に等しい2
68g/hとなる様にリボイラー26の温度を調節し
た。また、留出液の受器28は、10℃となる様にコン
トロールした。蒸留が定常に達したところで、留出、缶
出液の組成をガスクロマトグラフィーで分析した結果、
缶出液中のメタノール−n−ヘキサンは、0.1%以
下、メチルジメトキシシランは検出されなかった。一
方、留出液は、メタノール26%、n−ヘキサン74%
でメチルジメトキシシランは約0.1%であった。この
際受器28の留出液は2相分離していた。
【0020】比較例1 実施例において、タンク21に同じ共沸剤3000gを
入れた後、試薬のメチルジメトキシシラン430gを仕
込み十分混合した。次にポンプ22,24を用い実施例
1と同じく2液を蒸留塔25へフィードした。フィード
流量は、メタノール−n−ヘキサン共沸物が出来るよう
に、ポンプ22では225.8g/時、ポンプ24では
200.0g/時とし、留出液は、その共沸物にメチル
ジメトキシシランが加わった282g/時とした。蒸留
が定常になったところで、留出缶液の組成をみたとこ
ろ、缶出は実施例1と同じであったが、留出にはメチル
ジメトキシシランが10.5%含有されており、受器2
8中の留出液は10℃で均一溶液であった。
【0021】
【発明の効果】本発明によりトリメトキシシランの分離
を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いる分離法の1例を表す図である。
【図2】n−ヘキサン−メタノール−メチルジメトキシ
シラン相互溶解度を表す図である。
【図3】本発明で用いる蒸留装置の一例である。
【符号の説明】 1 トリメトキシシラン反応生成物 2 1からメタノールを除去した缶出液 3 メタノール−n−ヘキサン共沸物 4 デカンターの上相液(n−ヘキサンリッチ液)で
あるメタノール共沸剤 5 デカンターの下相液(メタノールリッチ液) 6 メタノール−n−ヘキサン共沸物 7 メタノール 8 トリメトキシシラン 9 テトラメトキシシランとその他高沸物 10 メタノールを分離する共沸蒸留塔 11 メタノールとn−ヘキサンを分離する蒸留塔 12 トリメトキシシランとテトラメトキシシランを
分離する蒸留塔 13 デカンター 21 共沸剤タンク 22 同上フィードポンプ 23 トリメトキシシラン反応生成物タンク 24 同上フィードポンプ 25 蒸留塔(オルダーショウ型) 26 リボイラー 27 留出蒸気のコンデンサー 28 留出液の受器 29 缶出液抜き出し弁 30 缶出液の受器 31 濡壁式蒸発器 32 蒸発残渣の受器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トリメトキシシラン、メタノール及びメ
    チルジメトキシシランを含有する液から、n−ヘキサン
    を共沸剤としてメタノールとトリメトキシシランを分離
    する共沸蒸留法において、メチルジメトキシシラン量を
    メタノールと同量以下として共沸蒸留を行なうことを特
    徴とするトリメトキシシランの分離方法。
JP19004293A 1993-07-30 1993-07-30 トリメトキシシランの分離方法 Pending JPH0741489A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5804040A (en) * 1995-09-08 1998-09-08 Kaneka Corporation Purification process for silane compound
WO2019131518A1 (ja) * 2017-12-26 2019-07-04 国立研究開発法人産業技術総合研究所 助溶媒によるテトラアルコキシシランの製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5804040A (en) * 1995-09-08 1998-09-08 Kaneka Corporation Purification process for silane compound
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Effective date: 20040323