JPS6078641A - ジメチルジクロルシランの直接合成のための方法および、添加剤としてアルカリ金属を含有する触媒 - Google Patents

ジメチルジクロルシランの直接合成のための方法および、添加剤としてアルカリ金属を含有する触媒

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JPS6078641A
JPS6078641A JP59188989A JP18898984A JPS6078641A JP S6078641 A JPS6078641 A JP S6078641A JP 59188989 A JP59188989 A JP 59188989A JP 18898984 A JP18898984 A JP 18898984A JP S6078641 A JPS6078641 A JP S6078641A
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    • C07F7/02—Silicon compounds
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    • C07F7/12—Organo silicon halides
    • C07F7/16—Preparation thereof from silicon and halogenated hydrocarbons direct synthesis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
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    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本ＡＩ’ｌｌｉは、ジメチルクロルシランの直接合成の
ための方法および触媒にかかわる。
オルガノクロルシラン特にジメチルクロルシラン（以下
ＤＭＣ８と呼称）の工業的製造方法は、例えば、米国特
許第２，３８０，９９５号明細書に記され且つＷａｉｔ
ｅｒ　Ｎ０ＬＬの著書「Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄＴ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　５ｉｌｉｃｏｎｅｓ　Ｊ　
（ｐ　２６〜４　１　）（Ａｅａｄｅｍｉｅ　Ｐｒｅｓ
ｓ　社（１９６Ｂ）発行〕で説示されている周知方法で
ある。
この所謂「直接合成」又は「Ｒｏｅｈｏｗ合成」に依れ
ば、オルガノクロルシラン特にＤＭＣ８は、塩化メチル
を固体けい素上で、触媒としての銅の存在下下記反応に
従って直接製造される：２ＣＨ３Ｃ１＋８１−〉（ＣＨ
Ｉ　）！　Ｃ１ｌ　Ｓ　ｉ実際には、この直接合成の際
、反応に依拠して他の生成物特にＣＨ，ＣＩ、８１（以
下ＭＴＣ８と呼称）が形成せしめられる。
更に、他の副生成物例えばＭ　ｅ　Ｉｆ−ｓｉ　Ｃ１＊
、Ｍｅｌ　Ｈａ　ｌ　Ｃ１および、ポリシラン（特にジ
シラン）である不揮発物も形成せしめられる。
直接合成によって得られる全生成物のうち、ＤＭＣ８が
最も多くめられている生成物である。
この生成物から、加水分解および重合後、シリコーン製
造の基本物質である油状物ないしガム状物を得ることが
できる。かくして、ＤＭＣ８は、米国特許第２，２５８
，２１８号〜２．２５８．２２２号明細書に記載の妬き
ポリオルガノシロキサン樹脂の製造や、米国特許第２．
４６９．８８８号およびλ４６９．８３０号明細書に記
載の油状物の製造並びに米国特許第２．４４　＆７５６
号明細書に記載のポリオルガノシロキサンエラストマー
の製造に用いられる。
直接合成反応の触媒として銅又は銅の化合物を用いるこ
とは知られている。而して、該触媒は、けい素および随
意成分としての無機キャリアーとの機械的混合物又は合
金形状で用いられる。
この銅に種々の添加剤を加えてＤＭＣ８の収率を改良す
ることは既に提案されている。かかる添加剤は亜鉛若し
くは亜鉛ハロゲン化物（米国特許第２．４６４，０３５
号明細書）、アルミニウム（米国特許第２，４０３，６
７０号および２．４２７．６０５０５号明細書錫、マン
ガン、ニッケルおよび銀（英国特許第１，２０４４６６
号明細書）、フバルト（英国特許第９０７．１６１号明
細書）および塩化カリウム（ソ連特許第５０７．６５０
号明細書）でありうる。
上記添加剤を用いる方法は、疑いなく、直接合成方法の
改良を可能にするが、それにもかかわらず下記欠点の少
くとも一つを有する。すなわち、ＭＴＣ８／ＤＭＣ８の
平均重量比として且つ（或いは）取得される全シランに
対するＤＭＣ８のモル百分率として測定されるＤＭＣ８
に関する選択性が不十分なままであること纂 反応の出発時間および出発温度が高すぎること寥導入さ
れるけい素１１＋ｇ当り１時間につき取得されるメチル
クロルシラン（ＭＣ８）重量で測定される触媒系の平均
活性（生産性とも呼称される）およびけい素の最大転化
率が不十分なままであること； 触媒系が不純物に対し敏感であること喜そして 副生成物特にジシランの形成が高いままであること。
本発明は、その目的として、上記欠点を示さず或いは少
くともその有害効果を事実上軽減させることを可能にす
る直接合成実施のための方法および触媒を提供すること
を包含する。
本発明の他の目的は、下記効果を達成することを可能に
する方法および触媒を提供することである。すなわち、 ＤＭＣ８に関する平均選択性が高く、シかも生産性すな
わち、単位接触素材当り単位時間に製せられるＭＣＢｉ
ｔが高いこと蓼 反応開始時の初期選択性が高く、また該選択性が触媒系
の最終劣化まで保持されうろこと蓼けい素の最大転化率
が高いことＳ 得られるＭＣ８に関する「不揮発」物の重量割合が低い
ことｔ 触媒壽である不純物（特に鉛）に対する触媒系の鋭敏性
がより低いこと；そして 反応温度が高すぎないこと。
他の目的については以下の説明から明らかとなろう。
斜上の目的は、けい素と、銅若しくは銅化合切を含有す
る触媒とからなる固体接触素材上で塩化メチルを反応さ
せることによるジメチルジク′Ｔ：Ｉ／ｌ／アンチモン
の中から選ばれる金為少くとも１種又は錫および（若し
くは）アンチモンの化合特約３０〜Ｉ　Ｑ　００　ｐｐ
ｍ　（錫オヨヒ（若シくハ）アンチモンの金属として計
算〕と、リチウム、ナトリウム、カリウムおよびルビジ
ウムの中から選ばれるアルカリ金属少くとも１種又は該
アルカリ金属化合物約α口５〜２％好ましくはα１〜１
％（アルカリ金属として計算）（これらの割合は・けい
素および触媒の固体接触素材の量に基づく）を含有する
ことを特徴とする方法に事実上かかわる本発明によって
達成される。
触媒は、接触素材の合計重量に対し１〜５ｏｎｉ％好ま
しくは５〜１２１ｍ％の割合で用いられつる。
触媒は、けい素中に、合金形状又は機械的混合物形状で
編入せしめられつる〇 金ｍ銅のはかに、銅化合物として、特に、米国特許第２
．４６４．０５５号明細書に記載の如き銅ハロゲン化物
又は酸化銅例えばＣｕＯ若しくはＣａ１Ｏを用いること
ができる。
銅ハロゲン化物として、塩化第一銅および塩化第二鋼が
用いられつる。事実、本発明に従えば、鋸を塩化第−銅
又は塩化第二銅として導入するとき、特に選択性および
けい素の転化率において最良の結果が取得されるとわか
った。
特定の具体化に従えば、触媒はまた、金属亜鉛又は亜鉛
化合物（好ましくは塩化亜鉛若しくは酸化亜鉛）を含有
することができる。
亜鉛は、接触素材の重量に対しＱ、１〜３重量％好まし
くはα２〜１重量％（金属亜鉛として計算）の割合で存
在しうる。更に、この亜鉛の９０重量％まで好ましくは
５０重量％以下を、銅の塩素化を触媒し且つ（或いは）
、銅塩および（又は）アルカリ盆踊塩と共融混合物又は
低融点の相を形成する金属で代替させることができる。
適当な金属としてカドミ９ム、アルミニウム、マンガン
、ニッケルおよび銀が包含される。
純粋な単−金属又は複数金属のほかに、Ｌｉ。
Ｎａ、におよびＲｂの中から個々に或いは混合物として
選定されるアルカリ金属の化合物として１ハロゲン化物
好ましくは塩化物を用いることができる。
けい素の粒度は、該けい素粒子の少くとも５０重量％の
径が１０〜５００μ範囲であるようなものとすることが
望ましい。
同様に、触媒は、平均径が有利には１〜１００μ範囲の
粒子形を呈する。接触素材のかかる粒度条件下で、直接
合成反応は、流動床形態の接触素材を以て実施されつる
。
本発明に従った直接合成方法は一般に米国特許第２．４
４９．８２１号明細書に記載の攪拌床タイプの反応器、
米国特許第２．３８９．９３１号に記載の流動床タイプ
の反応器、および回転炉という３種のうちいずれか一つ
の−Ａ［で実施されつる。
触媒はまた、７ランス国特許第ｔ５４５，４０７号明細
書に記載の頗＜、砂、粉砕シリカ、シリカゲル、アルミ
ナ、粉砕耐火性れんが、石油分解触媒、ゼオライト又は
焼成りレーの如き粒状無機材料上に付着させて用いるこ
ともできる。
反応は２８０〜４５０℃特に２９０〜３７０℃のｆＭ度
で生起する。
反応は、特に選定せる反応温度が３５０″Ｃ程度か又は
それ以上であり且つ反応が流動床で遂行されるとき、反
応をより高い温度で開始することなく、直接、選定温度
で実施することができる。
アルカリ金属又は、アルカリ金属として換算されるアル
カリ金属化合物の重量割合は、接触素材の重量を基にし
て約α０５〜２重ｉ％好ましくはＣＬＩ〜ｔｏ重量％で
ありうる。０．０５％未満では、アルカリ金属の作用は
純粋には検出され得す、また２重量％を上回るとき、ア
ルカリ金属は、選択性を有意に低下させる傷効果を示す
。
錫および（若しくは）アンチモン又は錫化合物および（
若しくは）アンチモン化合物〔金属錫および（若しくは
）金属アンチモンとして計算〕の重量割合は、接触素材
の重量を基にして有利には約５０〜Ｉ　Ｑ　Ｑ　Ｏｐｐ
ｍ、より好ましくは８０〜２５０　ｐｐｍである。
少くとも３０　ｐｐｍの錫および（又は）アンチモン′
を用いることが必要である。事実、アルカリ金属又はア
ルカリ金属化合物の有益な効果は錫および（又は）アン
チモンの存在でのみ得られるとわかった。しかしながら
、錫および（又は）アンチモンの割合が１０００　ｐｐ
ｍより高いとき、反応および取り分は選択性に有害な影
響がある。好ましい金属である錫は、青銅又は錫化合物
例えば塩化錫の形で加えられうる。
本発明に従えば、同じ利益を事実上保留しつつ反応を５
５０〜６６０°Ｃ以下の温度で行なうことが望ましい場
合、亜鉛又は亜塩化合物好ましくは塩化亜鉛を接触紫拐
に対し０．１〜３重二％好ましくは０．２〜１重量％の
割合で加え−うることがわかった０ もしも、反応を温度５３０〜３５０℃の攪拌床で行なう
なら、本発明に従って触媒を用いることにより、高い選
択性が達成されつる。
かくして、ＭＴＣ８／ＤＭＣ８の平均重量比を一般にα
０５〜α１５最も普通にはα０７〜１，２とし得、取得
される全シフンに対するＤＭＣ８の平均モル％を８０％
程度又はそれより高い９０％ないしそれ以上にさえする
ことができ、けい素の最大転化率を５５％程度又はそれ
より高い７０％にさえすることができ、そして平均活性
を１２５Ｉｊ以上のＭＣ８／ｈ　ｒ／ｋｇ（Ｓ　ｉ　）
例えば１８０ｇ程度のＭＣ８／　ｈ　ｒ　／　ｋｇ　（
８ｉ　）又はこれを上回らせることさえできる。
特に、８０％程度又はそれ以上という選択性については
、アルカリ金属を含まない同種の触媒素材を用いて達成
される選択性に較べて槍兵的に思える　（例えばフラン
ス１待Ｍ”ｆ第ｔ　５４５，４０７号明細書を参照のこ
と）。
また、錫および（又は）アンチモンを含まないほかは本
発明に従った接触素材を用いるとき、該素材は非常に低
い活性を有し、かくして工業的に用いることはできない
。
得られるＭＣ８に対する形成不揮発物の百分率は２％程
度であり得、　ｆｆには約４％未満である。
上記の結果は、反応温度を高めるとき更に改善すること
ができる。反応を流動床で行なうとき、同様の結果が達
成される。
もしも、反応を攪拌床中３４０　℃未満の温度で行なう
なら、反応を約２０〜３０分ないしそれ位の間３４０℃
を上回る温度で開始させることが望ましい。この開始は
、反応を攪拌床中３４０　”Ｃより高い温度で行なう場
合には必要でない。
本発明の他の利点および特徴は、例示のために示す下記
の非制限的例より明らがとなろう。
例中特記せぬ＠り、底部に半融ガラス製ガスディストリ
ビユータを備えた内径６Ｑｒｓ、高さ２５０錦の円筒形
パイロットリアククーを用いた。けい素と触媒は、粒子
の少くとも５０％の平均粒度が６０〜２００μｍである
始き粉末形状で導入した。
反応は攪拌床で行ない、また上記リアクター（反応器）
には外部発熱体を＃！置した。
例　１ 触媒系：　ＣｕＣ１／ＺｎＣ１１／ｓｎ／ＫＣＩ金属製
攪拌機および半融ガラス製ガスディストリビユータを備
えたガラス裂臥形円筒形の反応器内に、けい素２１０Ｊ
ｉｌ、塩化第二銅１＆ｉ７ｇ、塩化カリウム０．８５５
　ｇ、ＺｎＣ１，ｔ５　Ｓ　１１および青銅（１９％の
錫を含有）１９９ｇよりなる粉末を導入した。
この反応器を窒素流れ下順次２００℃に加熱した。その
あと、反応器を昇温し続けながら、窒素パルプを閉じ、
塩化メチルの導入を１６７／ｈｒ（２０℃での測定）の
流量で開始した０３４５℃に制御して１時間加熱したの
ち、塩化メチルの流量を２６７／ｈ　ｒに上げ、反応が
自然に完全停止するまでこの値に保持した。反応温度は
６３０°Ｃとした。
この実験で、反応器に導入したけい素１１１ｇ当り１時
間につき１８４ｇという平均生産性ないし平均活性を以
て、クロルシランが１５時間Ｍ遺された。得られた混合
物は、ＭＴＣ８／ＤＭＣ８の重量比α１２６およびＤＭ
Ｃ８の平均モル％ＢＺ、２３という特性値を示した。
「不揮発物」（ポリシラン）の割合は５．６２重量％で
あった。
気相クロマトグツフィーは次の平均モル選択性Ｍｅ、　
５ｉＣ１？　５．５　８　％ ＭｅＳｉＣ１ａ　ｒ　８．９　７　％ けい素の最大転化率は８４．３％であった。
例　２ 触媒系：　ＣｕＣｌｘ　／ＺｎＣ１！　／Ｓ　ｎ／Ｒｈ
Ｃ１、金属製攪拌機および半融ガラス製ガスディストリ
ビユータを備えたガテス製島形円筒形の反応器内に、け
い素２１０７７−、　ＺｎＣ１１ｔ　５５ｇ、塩化第一
銅１６．５７１９．塩化カリウム１５５５ｇおよび青銅
（ｔ９％の錫を含有）　１．９９　ｇよりなる粉末を導
入した。
接触素材に対するＲｂＣ１の重量％はα５８であった。
反応器を窒素流れ下漸次２００℃に加熱した。
そのあと、反応器を昇温し続けながら、窒素パルプを閉
じ、塩化メチルの導入を１６ｊ／ｈｒ（２０℃での測定
）の流量で開始した。
３４５℃に１時間制御加熱したのち、塩化メチルの流量
を２６ノ／　ｈ　ｒに上げ、反応が自然に完全停止する
までこの値に保持した。
この実験で、反応器に導入したけい紫１峠当り１時間に
つき１７８１という平均生仏性なし１し平均活ｆｆＥを
以て、クロルシランが２０時間製造された。得られた混
合物は、メチルトリクロルシラン対ジメチルジクロルシ
ラン（ＭＴＣ８／ＤＭＣ８”）重量比α１１３およびＤ
ＭＣ８の平均モル％８４．４４という特性値を示した０ 「不揮発物」の割合は五１６重量％であった。
気相クロマＹグラフィーは次の平均モル選択ｉ生を示し
た： Ｍｇ２５ＩＣ１：　４．３２　％ ＭｅＳｉＣ］４　：　８．２６％ けい素の最大転化率は７７５％であった。
例　３〜４ けい素２１０ｇを用いて例１と同様に反応を行なったが
、触媒組成は変えた。
その結果を下記表１に要約する。
表　■

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）けい素と、鋸若しくは銅化合物を含有する触媒と
    からなる固体接触素材上で塩化メチルを反応させること
    によるジメチルジクロルシランの製造方法であって、前
    記触媒が更に、錫およびアンチモンの中から選ばれる金
    属少くとも１種又は錫および（若しくは）アンチモンの
    化合物線３０〜１０００　ｐｐｍ　（錫および（若しく
    は）アンチモンの金属として計算〕と、リチウム、ナト
    リウム、カリウムおよびルビジウムの中から選ばれるア
    ルカリ金机少くとも１種又は該アルカリ盆踊の化合物線
    α０５〜２％（アルカリ金属として計算）（これらの割
    合は、けい素および触媒の固体接触素材の短を基準とす
    る）を含有することを特徴とする、方法。
  2. （２）　アルカリ金属の含量がα１〜１重量％（アルカ
    リ金属として計算）であることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の方法。
  3. （３）＠および（若しくは）アンチモンの含量が８０〜
    ２５０　ｐｐｍであることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の方法。
  4. （４）　アルカリ金属がカリウムおよびルビジウムの中
    から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
    ２項又は５項記載の方法。
  5. （５）触媒が更に、亜鉛又は亜鉛化合物を固体接触素材
    に対し約α１〜３％（盆踊亜鉛として計算）含有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜４項いずれか記
    載の方法。
  6. （６）９０重艦頭までの亜鉛が、銅の塩素化を触媒し且
    つ（或いは）、銅塩および（又は）アルカリ塩と共融混
    合物又は低融点の相を形成する金属で代替せしめられる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方法。
  7. （７）　金属がアルミニウム、カドミウム、マンガン、
    ニッケルおよび銀の中から選ばれることを特徴とする特
    許請求の範囲第６項記載の方法。
  8. （８）用いられる触媒が、銅、塩化第一銅および塩化第
    二銅の中から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項〜７項いずれか記載の方法。
  9. （９）亜鉛の重量割合が０．２〜１％であることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項〜８項いずれか記載の方法
    。 ＱＧＩ　反応が、攪拌未反応器、流動床反応器および回
    転炉の中から選ばれる反応器内で実施されることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項〜９項いずれか記載の方法
    。
JP59188989A 1983-09-28 1984-09-11 ジメチルジクロルシランの直接合成のための方法および、添加剤としてアルカリ金属を含有する触媒 Granted JPS6078641A (ja)

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