JPS6081188A - ジメチルジクロルシランの製造方法 - Google Patents

ジメチルジクロルシランの製造方法

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JPS6081188A
JPS6081188A JP59188988A JP18898884A JPS6081188A JP S6081188 A JPS6081188 A JP S6081188A JP 59188988 A JP59188988 A JP 59188988A JP 18898884 A JP18898884 A JP 18898884A JP S6081188 A JPS6081188 A JP S6081188A
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silicon
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    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/12Organo silicon halides
    • C07F7/16Preparation thereof from silicon and halogenated hydrocarbons direct synthesis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
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  • Inorganic Fibers (AREA)
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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】 本発明は、塩化メチルとけい素とからジメチルジクロル
シランを直接合成することにががゎる。
オルガノクロルシランq′テにジメチルジクロルシラン
(以下DMC8と呼称)の工朶的製造方法番=1例えば
、米国特許単2.380,995号明細書に記され且つ
Academic Presa社(196B)JQ行の
「Chetnistry and Technolog
y of 5ilicones 」(p26〜41)て
wa l t o r N0LLにより説示されている
周知方法である。
この所謂「直接合成」又は「Roehow合威」に依れ
ば、オルガノクロルシランC侍にD M CSは、塩化
メチルと固体けい床と& 、触!A’t、としてのEJ
の存在で下記反応に従い直接U造される:2CIIaC
1+Si −+ (C1l、)、CI、Siしかしなが
ら、この直接合成の際、他の生成物特にcH4c1.s
i(以下hIT CSと11’称)および(CII3)
、ClSi (以下T皐i c sと貯礼)か形成・I
えシめられ、更に池のi:ili /A:、酸物例えば
3.4 e II S i C14、λ’Le2 JI
S i C1および、ポリシラン(’J′?にジシラン
)である不拘発物も形成すしめらJlる。
直接合成によって取?1)される生成!j、lりのうち
、1) M CSが最も多くホめらJl、てい/:)生
成物である。
この生成物から、加水分解+3よび21合後、シリコー
ン5・す造の基本物質である油状11i57a:いし、
ガト状物を得ることができる。かくして、DΔt c 
s 4:t 、米ロー] 牛1r 言1 第 2725
8.21F3 号・〜 2. 2 5 8. 2 2 
2 号 印Jj、ll 3に記1i1j、の如きポリオ
ルガノシロキザン庁11iの8゛:4造や、米国性R′
r trΣ2.469.888号13よひ2.46 ’
2830 分明Ill 6 ニW 戟ノl+fl状(i
l )g+’! lr(並びじ米国時計A−y> 21
.448.7 s 6分明細f″シに記載のポリオルガ
ノシロキザンエラストマーの製造に用いられる。
直接合成反応に用いられる屹hIlνは、金N銅又?;
J Q33量物の刀チであり得、面し、てそれ(・才、
りい素および随意成分とし′Cの熱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つる。
仁の(トJに種々の添加剤を加えてI) Ni CSの
収41を改良することは既に提案されている。かがる添
加剤として、亜ζ1)若しく 4J、 jli鉛ハロゲ
ン化物(米国生’J” ffi・第2.464,065
号′明細肖)、アルミニウム(米国性・許第2.403
.370号および2,427; 605分明糺1!:)
 ) 、tLマンガン、ニッケルおよび舘(某国’Jr
r81tn 1.207.4669明細?’t )、コ
バルト(英国特許第907.161号p、H1糸fi(
:t)および塩化カリウム(ソ連4.J’ F”F第5
07.6509 QJ 1jll 6 )か包含される
上記鮎加剤る一用いる方法?31と::い’−r: <
 、直(ど合成方法の改良を可能にするが、それにもか
かわらず″F記欠点の少くとも−っをイj“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D M CSのモル
百分率として測定されるD )、4 CSに門する選択
性が不十分なままであること; 反応の出発時間および出発ili度が高すぎること導入
されるけいX 1 kf当り1時間につき取得されるメ
チルクロルシラン(MC3)爪l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ti′まま−であること; 触県系が不綽物に対し敵しであること;そして、 MU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、上記欠点を示さず或いは、少くともその有害
効果を皇実上軽減させることを可能にする新規な触媒を
用いる直接合成の実施方法を提供する。更に特定するに
、本発明の方法は、下記目的の少くともいくつかを達成
することを可能にする: D M CSに閃する平均選択性が高く、シかも生産性
すなわち、単位接触累材当り単位時間に製せられるMC
8量が高いこと; 反応開始時の初期選択性が高く、またR1(7F2択性
が触媒系の最終劣化まで保持されうろこと畜けい素の最
大転化率が高いこと; 得られるMC8に閃する「不揮発」生成物の重量割合が
低いこと; 触媒力である不純物(特に鉛)に対するl7fl+媒系
の鋭敏性がより低いこと;そして 反応温度が高すき゛ないこと。
本発明の方法は塩化メチルとりい素とを銅触媒の存在で
接触させることよりなり、しかも該銅触媒が、けい素と
触媒との合計重量に対し50〜1000 ppmの略お
よび(又は)アンチモンを含有し且つけい素となi1媒
との合用爪景に対し0.05〜4%のセシウム又は、セ
シウムとリチウム、ナトリウム、カリウム若しくはルビ
ジウムとの混合物(該混合物中に占める後者成分の割合
は90重社外までとする)を含有するものとする。
本触媒は、接触素材すなわちけい素とM tとの混合物
の合R1重量に対し1〜30重量%好ましくは5〜12
重n%の!;j1合で用いられうる。触媒は、けい素中
に、合金形状又は枳1械的混合物形状で細大せしめられ
うる。
mは、米国′l′S−許第2.464. OS 5分明
細官に記載の如く、錫化合物例えば倒ハロゲン化物又は
、Coo 若しくはCu20の如き酵化鋸として或いは
金属(同として触媒中に存在しうる。適当なr4ハロゲ
ン化物は塩化第−鋸および塩化第二ζ(シである。
事実、本発明に従えば、鍔を塙化第−釘又は塩化第二組
として導入するどき、’f’l’に)警:択性およびけ
い素の転化率においてIL7j良の〃i果が取得される
とわかった。
本発明の特定の具体化に従えば、A+媚はまた、本船を
金8亜鉛又は亜鉛化合物(好ましくは塩化亜鉛若しくは
酵化省鉛)として含有することができる。亜鉛は、接触
素材の重量に対し01〜3重量%好ましくは0.2〜1
重Ft%(金属亜鉛として計算)のV、11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n%以下を、銅の塩素化を触媒し且つ(成いは)、錦
塩および(又は)セシウム化合物と共融混合物又は低融
点の相を形成する金8で代替させることができる。
適当な金属としてアルミニウム、カドミウム、マンガン
、ニッケルおよび錨が包含される。
セシウムは純i、”、!+frセシウムとして或いはセ
シウム化合物例えばハロゲン化物好ソミしくけ塩化セシ
ウムとして存在しうる。
りい素の粒度は、該りい銅粒子の少くとも50重h1%
の径が10〜500μ範囲であるようなものとすること
か望ましい。
同様に、触的2は、平均径が1〜100μの粒子形であ
ることが好ましい。12jfΔ111]のかかる:1]
、“5T度条件下で、直11合成反1芯G、1、流動r
;ミ形L、の接触):;シ、jを以て実施されうる。
本発明の直接合成方法は一般に、米国’j5’ H’l
’ 2j)2、44 q、 e 21−と明細告に記載
の(iシ拌される床タイプの反応H:・;、米[’l:
l Q’4’ 02’ g752.589.931 ’
ij ニ記載の流動床タイプの反1.BY+!ド、およ
び回転炉という6ト1;のうちいずれか一つの装置i:
2で実施されうる。
M 媒!1 t t、ニー、75 ンスr:iil’l
B’!’a> 1.545.407号明細(1に記載の
如く、砂、拐砕シリカ、シリカゲル、アルミナ、粉砕耐
火性れんが、石油分解な媒、ゼオライト又は焼成りレー
の如き粒状態様材料上に何着させて用いることもてきる
反応は280〜450°Cq’(〒に290〜570℃
の温度で生起する。
反応は、特に選択せる反応温バtが360°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1
反応をより高い湿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。
セシウム又は、金Uもセシウムとして換算されるセシウ
ム化合物の重量割合は、接触雰材(けい素と触媒)の重
量を力ζにして約0.05〜4重P%好ましくは0,1
〜t 51K ft外でありうる。0.05%未満では
、セシウムの作用は純粋には検出され得す、また4言置
%を上回るとき、セシウムは、選択性を有意に低下させ
る氾効果を示す。
(ト)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f?X 14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約50〜1、000 p
pm好ましくは80〜250 ppmである。
少くとも50 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、セシウムの有益な効果
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、同および(又は)アンチモン
の割合が1.000 ppm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14で
ある川は、青銅又は錫化合物例えば塩化fJJのJi1
5で加えられうる。
本発明に従えば、同じ利益を小実上保留しつつ反応を5
50〜560 ’C以下の温度で行なうことが以ましい
場合、亜鉛又番」亜Jif化合物好ましくは塩化亜鉛を
接触体制に対し01〜6重爪%好ましくは0.2〜1重
量%の弁1合で加えることができる。
本発明に従えば、セシウムの90爪fR,%まで好まし
くは50爪量%以下(金A九セシウムどして計算)を、
別異のアルカリ金属すなわちリチウム、ナトリウム、カ
リウム又はルビジウム(遊誤金民又は化合物どして)で
代替させうることかわかった。一般には、セシウム単独
より良好な結果は得難いが、カリウム又はナトリウムに
よる部分代替は、触媒コストを有意に低めることを可能
にする。
もしも、反応を温度330〜350°C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、非常
に高い選択性が達成されうる。
かくして、hi T CS’/ D P、i CSの平
ゴの圧前1比を0.05程度又はそれより小さくし書面
して0.06程度にさえすることかでき、取得される全
シランに対するD M CSの平ゴaモル%を90%程
度又はそれより?:コい96%にさえ才ることができ、
けい雰の最大転化率を70%0%程c又はそれより高い
約857うにさえすることができ、そして平均活性を1
259以上の)+4 CS / hr/ky、(St)
例えば1809丁−)度のM CS /h r / k
B (S i )又はこれを上回らせることさえできる
ζ)に、90%程度又はそれ以上という選択性について
は、塩化セシウムを含まない間挿の接触素オ、jを用い
て達成されるj9択性に較べf、、::!rA的に思え
る(フランス国q′:fff’l−第1.545.40
7号・明細書中の実施例を参照のこと)。
また、錫および(又は)アンチモンを含まない(Jかは
本発明に従った接触繋利を用いるとき、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。これにU、:a シては、移出の比較例で例証する
得られるMC8に対する形成率jiji発物の百分串は
1%程度であり得、一般には約6%未Nである。
上記の結果は、反応温度を高めるとき更に改行すること
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640℃末髄の温良で行なうな
ら、反応を約20〜60分ないしそれ位の間640℃を
上回る湿度で開始させることが望ましい。この開始は、
反応を撹拌床中640℃より高い温度で行なう場合には
必要でない。
例示のため下記例を示す。
例中特記せぬ限り、底部に半融ガラス触ガスディストリ
ビユータを備えた内径60口、高さ250■の円筒形パ
イロットリアクターを用いた。けい素とが(媒は、粒子
の少くとも50%の平均粒度が60〜200μmである
如き粉末形状で尋人した。
反応は攪拌床で行ない、また上記リアクター(反応器)
には外部発熱体を設置した。
f”l i 金1= 名・″、4攪拌Fs、iおよび半Lす1ガラス
製ガスデイストリビユータを備えたガラスε;!iV形
円筒形の反応器(径=60口)内に、けい集210p、
嘉化第二(:イ22.259、塩化セシウム1.902
 Elおよび前日(19%の6号を含有) 1.984
1よりなる粉末をとス人した。
この反応器を窒ダモ流れ下消汰200°Cに加熱した。
そのあと、反応器を昇温し糸そけながら、窒素パルプを
閉じ、塩化メチルのξ(人を16t/hr(20”Cで
の測定)の流量で開始した。
560”Cで2時間制御加熱したのち、塩化メチルの流
量を59 t / h rに上げ、反応が自然に完全件
止するまでこの値に保持した。
この実を負で、反応器にとヌ大したけいX 1 )g当
り1時間につき291gという平均生産性を以て、クロ
ルシランが13時同調造された。
得られた混合物は、メチルトリクロ〃シラン対ジメチル
ジクoルシラン(MT CS/DMCS )重量比0.
059およびDMC8の予約モル%92.7という特性
値を示した。
不揮発物の割合は11重升(%であった。
気相クロマドグシフイーは次の平均モル選択性を示した
; Mg2SiO4: 1.58% MeSIC1g : 5.15% けい素の最大転化率は85%であった。
例 2 触媒系: CuC1/CaC1/5n(360℃で)金
属製攪拌機および半融ガラスルμガスディストリビユー
タを備えたガラス製竪形円筒形の反応器(径=−sow
n)内に、けい素210 g 、塩化第−絹16.57
11 、塩化セシウムta9gおよび青銅(1,9%の
錫を含有) 2.259よりなる粉末を導入した。
この反応器を窒素流れ下漸次200 ”Cに加熱した。
そのあと、加熱し続けながら、窒素を止め、塩化メチル
の導入を16t/hr (20”C)の流量で開始した
。温度が560 ”Cで安定化してがら2時間後、れ化
メチルの流、f、l k 591 / h r に上げ
、反応か自然に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繋1 kt当り1時
間につき269gという平均生産性を以て、クロルシラ
ンが14時間製造された6 得られた混合物は、メチルトリク四ルシラン対ジメチル
ジクロルシラン(h’l T CS / D M CS
)重五C比0.036およびD M CSの平均モル%
9五2という特性値を示した。
「不揮発物」の割合は13重世襲であった。
気相りpマドグラフィーは次の平均モル選択性栄示した
; Me+、5iC1: 、 177% MaSiC13: 2.91% けい素の最大転化率は82%であった。
例 6 触媒系: CuC1/CsC1/5n(360℃で)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
を備えたガラス製竪形円筒形の反応器(径=+5oz)
内に、けいデぞ2−10#、塩化セシウム1.8911
S塩化第−i1q 16.5779、および竹Nl (
19%の錫を含有) 2.251よりなる粉末を導入し
た。
この反応器をm 9流れ下氾1次200℃に加nした。
そのあと、反応器を昇温しわ夕けながら、室宏バルブを
閉じ、塩化メチルの導入を161/hr(約20℃)の
流量で開始した。次いで、反応器の温度を560°Cに
制御し、反応が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赤1 kf当り1時
間につき167gという平均生産性を以て、クロルシラ
ンが20時間!!!!!造された。
得られた混合物は、M T CS / D M C’8
重量比0、045およびD P、l CSの平均モ/I
/%92.5という特性値を示した。
「不揮発物」の割合は1重量%であった。
気相クロマトグラフィーは次の平均モル選択性を示した
; Mg2SiO4: t 8 1 % MeSiC13: 5.6 5 % けい素の最大転化率は74%であった。
例 4 金属剋橙拌機および半融ガラス製ガスディストリビユー
タを備えたガラス製竪形円筒形の反応器(径= 6’ 
Otrrr:I)内にけい素210.ii+、が(化亜
鉛5.14g、全屈銅粉末22.9 g、Jバ化セシウ
ム1、89 Fおよび青銅(t9%(7) fqを含有
) 1.99gよりなる粉末を導入した。
この反応器を窒素流れ下漸次200°Cに加熱した。そ
のあと、加熱し続けながら、窒素を止め、塩化メチルを
16t/hr の流量で導入した。次いで、反応器の温
度を37+5℃にPa mした。反応開始時から約4時
門徒、ijX化メグ・ルの流R(を591 / h r
に漸次上げた。これらの条件を、反応が完全停止するま
で保持した。この実nで、反応器に導入したけい素1k
F当り1時間につき2151!という平均生産性を以て
、クロルシランが18時間I!i!!造された。
得られた混合物は、M T CS / D M C8重
翫比0、072およびDMC8の平均モル%89.46
という特性値を示した。
「不揮発物」の割合は1,81重量%であった。
気相クロマトグラフィーは次の平均モルjζ択性を示し
た; MesSICl : 3.2% M@5ICII : 5.62% けい素の最大転化率は85%であった。
例 5 金属製(π拌株および半融ガラス製方スデイストリビュ
ータを備えたガラス製竪形円frb形の反応器(径=6
0園)内に、けい素210.p、塩化第−絹16.4g
、塩化セシウムi、 9.9 、塩化亜鉛1.51 t
3ヨヒ*M (1,9%I)fi4に含有) t 99
9よりなる粉末を導入した。
この反応器を窒素流れ下漸次200℃に加熱した。その
あと、加熱し続けながら、窒素を止め、塩化メチルのス
;入を161/hrの流量で開始した。
次イテ、反応器’、)WiI度を345”CにFJ f
、Ij L/、この値に約1時間保持しブこのちこれを
530 ’cに低番)だ。
次いで、塩化メチルの流量を267/hrに上げた。
反応が自然に完全停止するまで330″Cで加熱投拌し
続けた。
この実駒で、反応器に導入した【Jい素1 k11当り
1時間につき175gという平均生産性を以て、り四ル
シランが20時間製浩された。
得られた混合物は、MTC8/DMC8重量比α042
およびDMCSの平均モル%9t7Bという特性値を示
した。
「不揮発物」のtit合は2,3重量%であった。
気相りpマドグラフィーは次の平均モル選択性を示した
; R4e、5iC1: 2.5% MeSiC13: 3.56% MsSi011 :9t7B% けい素の最大転化率は77%であった。
例 6〜? けい素2109を用いて例1と同機に反応を行なったが
、反応温度と触媒tit或は変えた。
その結果を下記表Iに要約する。
表 1 ※示した数値は、使用せる青舶(1,9%のSnを含有
)の重量である。
比較例 けい紫210 gを用いて例5の方法に従い、反応を行
なったが、触県紹成は変えた。その結果を下記表Hに要
約する: 表 ■ この比較例は、セシウムの存在下口および(又は)アン
チモンの不在では、活tIこの非常に低い接触素材か得
られることを示している。
1、−1 代理人の氏名 倉 内 基 弘 、! 同 風 間 弘 ti) ゛・−/′

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 塩化メチルとけい素とをfM Teat IA
    ’:の存在で接触させることよりなり、しかも該銅jj
    !j (Nkが、けい素と触媒との合泪爪量に対し60
    〜1000 ppmの錫および(又は)アンチモンを含
    有し且つけい素と触媒との合計重量に対し0.05〜4
    %のセシウム又は、セシウムとリチウム、ナトリウム、
    カリウム若しくはルビジウムとの混合物(該混合物中に
    占める後者成分の割合は90重量%までとする)を含有
    するものとする、ジメチル−ジクロルシランの製造方法
  2. (2)錫および(又↓よ)アンチモンの卯1合が80〜
    250 ppmである、特許請求の範囲第1項記載の方
    法。
  3. (3) セシウムの割合が0.1〜15%である、特n
    ’s’ 請求の範囲第1項又は2項記N+の方法。
  4. (4)触媒が更に亜鉛をけい紫とll’j!媒との合計
    重量に対し0.1〜3%のV]合で含有する、!i′!
    1′訂請求の範囲fi′S1項〜5項いずれか記載の方
    法。
  5. (5)触媒が更に、儒の3′i(素化を触媒し且つ(或
    いは)、銅塩および(又は)セシウム化合物と共r、;
    ・iI混合物又は低jQB点相を形成する金属と亜鉛と
    の)R5合物(該混合物中に占める前記金属成分の割合
    は90重世襲までとする)を、りい緊と611!媒との
    合11重幻に対し0.1〜6%のvj合で含有する、特
    j′F 請求の範囲第1項〜5項いずれか記載の方法。
  6. (6)金L1がアルミニウム、カドミウム、マンガン、
    ニッケル又は銅である、特8′1′請求の範囲第5項記
    載の方法。
  7. (7)亜鉛又は亜鉛と他の金HSとの重量割合が0.2
    〜1%である、特許請求の範囲第4項、5項又は6項記
    載の方法。
  8. (8)触媒が金Hm1塩化第−日および(又は)塩化ん
    二鉤を特徴する特許請求のれ門弟1項〜7項いずれか記
    載の方法。
  9. (9)塩化メチルとけい朱およびfa w’、とを28
    0〜450°Cで接触さぜる、特許請求の範囲第1項〜
    8項いずれか記載の方法。
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