KR20110107349A - 오가노할로하이드로실란의 제조 공정 - Google Patents
오가노할로하이드로실란의 제조 공정 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110107349A KR20110107349A KR1020117017323A KR20117017323A KR20110107349A KR 20110107349 A KR20110107349 A KR 20110107349A KR 1020117017323 A KR1020117017323 A KR 1020117017323A KR 20117017323 A KR20117017323 A KR 20117017323A KR 20110107349 A KR20110107349 A KR 20110107349A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hydrogen
- catalyst
- silicon metal
- organohalide
- silicon
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 98
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 51
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 177
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 152
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 113
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 86
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 62
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 claims abstract description 60
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 58
- 239000011232 storage material Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims abstract description 49
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 82
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 81
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 50
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 30
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 29
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 25
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 14
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 claims description 10
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 claims description 8
- 125000002346 iodo group Chemical group I* 0.000 claims description 8
- 125000006659 (C1-C20) hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 7
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical compound ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 239000000047 product Substances 0.000 description 38
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 33
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 32
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 31
- 229940050176 methyl chloride Drugs 0.000 description 21
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 20
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 description 14
- -1 moisture removers Substances 0.000 description 14
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical compound Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000002431 hydrogen Chemical group 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 8
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- NEHMKBQYUWJMIP-NJFSPNSNSA-N chloro(114C)methane Chemical compound [14CH3]Cl NEHMKBQYUWJMIP-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 239000005055 methyl trichlorosilane Substances 0.000 description 5
- JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N methyltrichlorosilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)Cl JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 4
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- COCAUCFPFHUGAA-MGNBDDOMSA-N n-[3-[(1s,7s)-5-amino-4-thia-6-azabicyclo[5.1.0]oct-5-en-7-yl]-4-fluorophenyl]-5-chloropyridine-2-carboxamide Chemical compound C=1C=C(F)C([C@@]23N=C(SCC[C@@H]2C3)N)=CC=1NC(=O)C1=CC=C(Cl)C=N1 COCAUCFPFHUGAA-MGNBDDOMSA-N 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- QABCGOSYZHCPGN-UHFFFAOYSA-N chloro(dimethyl)silicon Chemical compound C[Si](C)Cl QABCGOSYZHCPGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229940045803 cuprous chloride Drugs 0.000 description 3
- LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N dimethyldichlorosilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)Cl LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 2
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 2
- KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N benzyl chloride Chemical compound ClCC1=CC=CC=C1 KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940073608 benzyl chloride Drugs 0.000 description 2
- GZUXJHMPEANEGY-UHFFFAOYSA-N bromomethane Chemical compound BrC GZUXJHMPEANEGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 2
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- HRYZWHHZPQKTII-UHFFFAOYSA-N chloroethane Chemical compound CCCl HRYZWHHZPQKTII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940108928 copper Drugs 0.000 description 2
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 description 2
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940112669 cuprous oxide Drugs 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960003750 ethyl chloride Drugs 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MPPPKRYCTPRNTB-UHFFFAOYSA-N 1-bromobutane Chemical compound CCCCBr MPPPKRYCTPRNTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VFWCMGCRMGJXDK-UHFFFAOYSA-N 1-chlorobutane Chemical compound CCCCCl VFWCMGCRMGJXDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UPMXNNIRAGDFEH-UHFFFAOYSA-N 3,5-dibromo-4-hydroxybenzonitrile Chemical compound OC1=C(Br)C=C(C#N)C=C1Br UPMXNNIRAGDFEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- RVGUKKOLVJDDTN-UHFFFAOYSA-N CC[SiH]([SiH3])Br Chemical compound CC[SiH]([SiH3])Br RVGUKKOLVJDDTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- 102100026816 DNA-dependent metalloprotease SPRTN Human genes 0.000 description 1
- 101710175461 DNA-dependent metalloprotease SPRTN Proteins 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Substances CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- AGEZXYOZHKGVCM-UHFFFAOYSA-N benzyl bromide Chemical compound BrCC1=CC=CC=C1 AGEZXYOZHKGVCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- RDHPKYGYEGBMSE-UHFFFAOYSA-N bromoethane Chemical compound CCBr RDHPKYGYEGBMSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940038926 butyl chloride Drugs 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HFDWIMBEIXDNQS-UHFFFAOYSA-L copper;diformate Chemical compound [Cu+2].[O-]C=O.[O-]C=O HFDWIMBEIXDNQS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 229960003280 cupric chloride Drugs 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 125000004177 diethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000039 hydrogen halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012433 hydrogen halide Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010902 jet-milling Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229940102396 methyl bromide Drugs 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000548 poly(silane) polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000007560 sedimentation technique Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- MYFUFWDRXSSDEO-UHFFFAOYSA-N silicon;trichloro(methyl)silane Chemical compound [Si].C[Si](Cl)(Cl)Cl MYFUFWDRXSSDEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
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 Table
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 실리콘 금속을 할로겐-함유 화합물로 처리하는 단계(여기에서 상기 할로겐-함유 화합물은 RdSiX4 -d(II) 및 RX(III)로부터 선택되는 화학식을 가진다); 촉매 및 증진제를 상기 처리된 실리콘 금속과 결합시키는 단계; 및 상기 결합물을 수소 기체 및 오가노할라이드와 접촉시키는 단계를 통해 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 오가노할라이드 및 수소 기체를 실리콘 금속, 촉매, 증진제 및 수소-저장 물질 재료의 결합물과 접촉시키는 단계를 통해 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 오가노할라이드 및 수소 기체를 실리콘 금속, 촉매, 증진제 및 수소화 촉매와 접촉시키는 단계를 통해 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 오가노할라이드 및 수소 기체를 반응 질량체 잔류물 및 선택적으로는 수소화 촉매와 접촉시키는 단계를 통해 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것이다.
Description
관련 출원 상호 참조 : 없음
본 발명은 오가노할로하이드로실란의 제조방법에 관한 것이다.
실란은 건축에서 자동차까지, 선박에서 스포츠 물품까지, 및 전자장치에서 항공우주 산업까지 광법위한 산업 분야에 유용하다. 이러한 산업 분야에서, 실란은 여러 가지 기능들 중에서도 커플링제, 접착 증진제, 안정화제, 발수첨가제, 분산제, 수분제거제, 및 가교제로서 기능을 한다. 또한, 그 자체만으로도 유용한데, 실란은 실리콘과 같은 다른 물질들의 빌딩 블록으로서의 기능을 할 수도 있다.
실란은 일반적으로 "직접 공정(direct process)"으로 흔히 알려진 방법에 의해 통상 만들어진다. 상기 직접 공정은 Rochow에 의해 처음으로 도입되었으며, 이때부터 상기 공정에 의해 제조되는 실란을 최적화하고 제어하기 위해 개선되어 왔다. 일반적으로, 상기 직접 공정은 실란 혼합물의 제조를 위해 금속 촉매 및 증진제의 존재 하에, 실리콘 금속을 메틸 클로라이드와 같은 유기 할라이드와 반응시키는 것을 포함한다. 상기 공정으로 오가노할로하이드로실란 뿐만 아니라 할로실란, 오가노할로실란을 제조할 수 있으며, 다만 상기 직접 공정에 의해 공업적으로 제조된 주된 실란은 디메틸디클로로실란이다. 상기 제조된 주된 실란이 디메틸디클로로실란이기 때문에, 다른 실란들이 부족할 수 있고, 디오가노디할로실란 외에도 다른 실란들을 제조하기 위해 직접 공정을 제어하는 방법이 필요하다.
본 발명자들은 오가노할로하이드로실란을 제조하는 신규한 방법을 발견하였다. 상기 방법은 상기 직접 공정을 더 잘 제어하도록 함으로써, 몇몇 구현예에서는, 오가노할로하이드로실란에 대한 증가된 선택성과 제조된 특정 오가노할로하이드로실란의 향상된 비율 및 증가된 메틸 효율성을 제공한다.
본 발명은 실리콘 금속을 할로겐-함유 화합물로 처리하는 단계; 촉매적 유효량의 촉매 및 증진제를 상기 처리된 실리콘 금속과 결합시키는 단계; 및 상기 결합물을 수소 기체 및 오가노할라이드와 접촉시키는 단계를 통해 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 여기에서 상기 할로겐-함유 화합물은 RdSiX4-d(II) 및 RX(III)로부터 선택되는 화학식을 가지며, 여기에서 각각의 R은 독립적으로 H 또는 C1-C20 하이드로카빌기이고, X는 플루오로, 클로로, 브로모, 또는 아이오도이며, d는 0, 1, 2, 또는 3이고, 여기에서 상기 할로겐-함유 화합물이 염화수소인 경우, 상기 실리콘 금속은 상기 염화수소 및 상기 촉매로 동시에 처리되지 않는다.
또한, 본 발명은 오가노할라이드 및 수소 기체를 실리콘 금속, 촉매, 증진제 및 수소-저장 물질과 접촉시킴으로써 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 오가노할라이드 및 수소 기체를 실리콘 금속, 촉매, 증진제 및 수소화 촉매의 결합물과 접촉시킴으로써 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 오가노할라이드 및 수소 기체를 반응 질량체 잔류물 및 선택적으로는 수소화 촉매와 접촉시킴으로써 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 하기의 일반 화학식(I)을 갖는 오가노할로하이드로실란의 제조에 관한 것이다:
(I) RaHbSiXc
여기에서 각각의 R은 독립적으로 C1-C20 하이드로카빌기, C1-C12 하이드로카빌기, C1-C6 하이드로카빌기, 에틸기, 또는 메틸기이며; X는 플루오로, 클로로, 브로모, 또는 아이오도이고; a, b, 및 c는 각각 정수 1 또는 2이며; a+b+c=4이다.
화학식(I)은 화학식 RH2SiX, RHSiX2 및 R2HSiX를 포함하며, 여기에서 R 및 X는 상기에서 정의한 바와 동일하다. 화학식(I)의 오가노할로하이드로실란의 구체적인 예들은 메틸클로로디하이드로실란, 메틸디클로로하이드로실란, 디메틸클로로하이드로실란, 에틸클로로디하이드로실란, 에틸디클로로하이드로실란, 디에틸클로로하이드로실란, 메틸브로모디하이드로실란, 메틸디브로모하이드로실란, 디메틸브로모하이드로실란, 메틸아이오도하이드로실란, 메틸디아이오도하이드로실란, 디메틸아이오도하이드로실란, 에틸브로모디하이드로실란, 에틸디브로모하이드로실란, 디에틸브로모하이드로실란, 페닐클로로디하이드로실란, 페닐디클로로하이드로실란, 디페닐클로로하이드로실란을 포함한다.
본 발명의 일 구현예는 실리콘 금속을 할로겐-함유 화합물로 처리함으로써 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것으로, 여기에서 상기 할로겐-함유 화합물은 RdSiX4 -d(II) 및 RX(III)로부터 선택되는 화학식을 가지며, 여기에서 각각의 R은 독립적으로 수소, C1-C20 하이드로카빌기, C1-C12 하이드로카빌기, C1-C6 하이드로카빌기, 에틸기, 또는 메틸기이고, X는 플루오로, 클로로, 브로모, 또는 아이오도이며, d는 0, 1, 2, 또는 3이다. 그 다음, 촉매적 유효량의 촉매 및 증진제를 상기 처리된 실리콘 금속과 결합한다. 그 후에 이러한 결합물을 수소 및 오가노할라이드와 접촉시킨다. 그러나, 상기 할로겐-함유 화합물이 염화수소인 경우, 상기 실리콘 금속은 상기 염화수소 및 상기 촉매적 유효량의 촉매로 동시에 처리되지 않는다.
본 발명은 실리콘 금속을 할로겐-함유 화합물로 처리함으로써 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 실리콘 금속은 실리콘 금속의 중량 대비 70 이상 100 미만 중량%의 Si를 포함하며; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 실리콘 금속의 중량 대비 95 이상 100 미만 중량%의 Si를 포함한다. 일 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 화학 등급(chemical grade)의 실리콘이며; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 실리콘 금속의 중량 대비 98 이상 100 미만 중량%의 Si를 포함하고; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 실리콘 금속의 중량 대비 98 내지 99.99중량%의 Si를 포함하며; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 실리콘 금속 중량 대비 98 내지 99중량%의 Si를 포함한다. 상기 실리콘 금속은 Al, Fe, Ca, Ti, Mn, Zn, Sn, Pb, Bi, Sb, Ni, Cr, Co, 및 Cd와 같이 당업계에 알려진 다른 원소들 및 이들의 화합물들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 원소들은 각각 일반적으로 상기 실리콘 금속의 중량 대비 0.0005 내지 0.6중량%로 존재한다. 당업자는 충분한 등급과 순도의 실리콘 금속을 어떻게 선택해야 하는지 알 것이다. 화학 등급의 실리콘은 상업적으로 입수 가능하다.
상기 실리콘 금속은 일반적으로 입자의 형태이다. 상기 실리콘 금속의 입자 크기는 다양할 수 있다. 일 구현예에서, 평균 입자 크기는 1 내지 200㎛이고; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속의 평균 입자 크기는 1 내지 100㎛이며; 또 다른 구현예에서는 5 내지 50㎛이다. 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘은 2.5 내지 4.5㎛의 10th 퍼센타일, 12 내지 25㎛의 50th 퍼센타일, 및 35 내지 45㎛의 90th 퍼센타일로 특징지어지는 입자 크기 질량 분포를 가지는 것이 바람직하다. 더 바람직한 구현예에서, 상기 입자 크기 질량 분포는 1 내지 4㎛의 10th 퍼센타일, 7 내지 20㎛의 50th 퍼센타일, 및 30 내지 45㎛의 90th 퍼센타일로 특징지어진다. 상기 입자 크기는 본 발명의 방법에 필수적인 것은 아니지만 생성물의 최적화를 돕는다. 당업자는 반응기 및 반응물에 따라 본 발명의 공정에 사용할 실리콘 금속의 입자 크기를 어떻게 선택해야 하는지 알 것이다.
본 명세서에 사용되는 "입자 크기 질량 분포"는 세 개의 퍼센타일 크기들에 의해 특징지어진다. 각 퍼센타일은 상기 크기 분포의 질량 퍼센트가 존재하는 곳 미만의 상기 입자 크기 직경을 마이크론(microns)으로 나타낸다. 예를 들면, "10th 퍼센타일"은 10th 퍼센타일 크기보다 작은 10%의 질량 분포를 의미하며; "50th 퍼센타일"은 50th 퍼센타일 크기보다 작은 50%의 질량 분포를 의미하고; "90th 퍼센타일"은 90th 퍼센타일 크기보다 작은 90%의 질량 분포를 의미한다. 상기 "입자 크기 질량 분포"는 침전(sedimentation) 기술에 의해 측정된 입자 크기 분포에 기반한 질량으로 얻거나, 입자 크기 표준을 사용하여 침전 기술을 적절하게 정정하는 레이저 회절/산란 공정을 통해 얻는다는 것을 알아야 한다.
실리콘 금속의 제조방법 및 다양한 입자 크기를 만드는 방법은 당업계에 알려져 있다. 예를 들어, 실리콘 금속은 전기로(electric arc furnace) 내에서 실리콘 이산화물을 탄소원(carbon source)과 함께 가열함으로써 얻을 수 있다. 원하는 입자 크기는 그라인딩(grinding), 롤러 밀링, 제트 밀링, 또는 볼 밀링과 같이 당업계에 알려진 방법을 통해 실리콘 덩어리를 갈아서 얻을 수 있다. 분말화된 실리콘은 예를 들면 스크리닝과 같은 방법을 통해서 또는 회전식 분급기와 같은 기계적인 분급기들을 사용함으로써 입자 크기 분포로 추가 분류될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 할로겐-함유 화합물은 화학식(II)에 따른다:
(II) RdSiX4 -d
여기에서 R, X, 및 d는 상기에서 정의한 바와 동일하다. 일 구현예에서, R은 에틸, 메틸, 또는 페닐이며; 또 다른 구현예에서, R은 메틸이고 X는 클로로이다. 일 구현예에서, R은 에틸, 메틸, 또는 페닐이며, 화학식(II)에 따른 모든 염소-함유 화합물들의 총 중량 대비 화학식(II)에 따른 다른 할로겐-함유 화합물들이 2중량% 미만으로 존재한다. 화학식(II)에 따른 할로실란의 예로는 SiCl4, CH3SiCl3, (CH3)2SiCl2, (CH3)3SiCl, H3SiCl, (CH3)HSiCl2, (CH3)2HSiCl, (CH3)HSiCl2, H2SiCl2, HSiCl3, 및 (CH3)H2SiCl이 있다.
일 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 화학식(III)에 따른 할로겐-함유 화합물로 처리된다:
(III) RX
여기에서 R, X는 상기에서 정의한 바와 동일하다. 화학식(III)에 따른 화합물의 예로는 메틸 클로라이드, 에틸 클로라이드, 부틸 클로라이드, 벤질 클로라이드(C6H5CH2Cl), 메틸 브로마이드, 에틸 브로마이드, 부틸 브로마이드, 벤질 브로마이드(C6H5CH2Br), 염화수소, 및 브롬화수소가 있다. 오가노할라이드 및 수소 할라이드는 상업적으로 입수 가능하다.
상기 실리콘 금속은 당업계에 알려진 방법에 의해 화학식(II) 및 (III)에 따른 상기 할로겐-함유 화합물로 처리된다. 예를 들어, 상기 할로겐-함유 화합물이 기체 또는 액체이고, 상기 실리콘 금속은 고체를 기체 또는 액체로 처리하는 것에 대한 당업계에 알려진 방법에 의해 처리될 수 있다. 상기 할로겐-함유 화합물이 액체 클로로실란인 경우, 상기 실리콘 금속은 배치 탱크(batch tank)에 첨가될 수 있고, 상기 클로로실란은 상기 탱크에 교반하면서 또는 교반 없이 첨가된다. 또는, 상기 실리콘 금속을 상기 클로로실란과 접촉시키기 위해, 상기 클로로실란을 실온에서 인렛(inlet)을 통해 실리콘 금속의 베드(bed)로 흘려보낼 수 있다. 그 다음 상기 클로로실란을 상기 탱크 내의 아웃렛(outlet)을 통해 배출시키나, 상기 실리콘 금속을 여과하여 상기 실리콘 금속으로부터 과량의 클로로실란을 분리할 수 있다. 상기 클로로실란으로 처리한 후에, 예를 들면 질소 기체 흐름 하에 상기 실리콘 금속을 놓아둠으로써 상기 실리콘 금속을 건조시킬 수 있다.
상기 할로겐-함유 화합물이 메틸 클로라이드와 같은 기체인 경우, 상기 실리콘 금속은 고체를 기체로 처리하는 것에 대한 당업계에 알려진 방법을 통해 처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 메틸 클로라이드는 인렛을 지나 상기 실리콘 금속을 함유하는 패킹 베드, 유동화 베드, 교반 베드 또는 진동 베드를 통과함으로써 상기 실리콘 금속이 상기 메틸 클로라이드와 접촉하게 될 수 있다. 그 다음 상기 과량의 메틸 클로라이드는 고갈되거나 아웃렛으로 배출될 수 있다. 당업자는 실리콘 금속을 상기 할로겐-함유 화합물로(기체이든 액체이든) 어떻게 처리해야 하는지 알 것이다.
할로겐-함유 화합물의 양은 다양할 수 있다. 상기 실리콘 금속을 처리하기 위해 사용될 수 있는 할로겐-함유 화합물의 최대량에는 제한이 없다(비용, 시간, 및 다른 실질적인 고려사항과 관련된 사항은 제외). 일반적으로 상기 실리콘 금속은 상기 할로겐 함유 화합물로 완전히 젖기에 충분한 할로겐-함유 화합물로 처리된다. 본 명세서에서 사용되는 "젖음(wet)"은 상기 금속의 표면이 전체적으로 또는 거의 전체적으로 할로겐-함유 화합물로 코팅되어 있음을 의미한다. 상기 할로겐-함유 화합물이 기체인 경우, 상기 실리콘 금속을 완전히 또는 거의 완전히 에워싸서 상기 실리콘 금속과 할로겐-함유 화합물이 접촉되도록 충분한 양의 할로겐 함유 화합물로 실리콘 금속을 처리한다. 상기 실리콘 금속은 일반적으로 상기 실리콘 금속의 중량 대비 1중량%를 초과하는 할로겐-함유 화합물로 처리되며; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 일반적으로 상기 실리콘 금속의 중량 대비 10중량%를 초과하는 할로겐-함유 화합물로 처리되고; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 상기 실리콘 금속의 중량 대비 20 내지 250중량%의 할로겐-함유 화합물로 처리되며; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 상기 실리콘 금속의 중량대비 20 내지 200중량%의 할로겐-함유 화합물로 처리된다. 당업자는 화학식(II) 또는 (III)에 따른 기체나 액체로 실리콘 금속을 어떻게 처리해야 하는지 알 것이다.
상기 실리콘 금속이 상기 화학식(II) 및 (III)의 할로겐-함유 화합물로 처리되는 온도는 다양할 수 있다. 상기 온도는 상기 할로겐-함유 화합물의 특성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 상기 할로겐-함유 화합물이 화학식(II)에 따른 화합물인 경우, 처리 온도는 일반적으로 대략 실온 부근이다. 일 구현예에서, 상기 할로겐-함유 화합물은 화학식(II)에 따른 화합물이며, 상기 실리콘 금속이 처리되는 온도는 15 내지 60℃이고; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 20 내지 30℃의 온도에서 화학식(II)에 따른 화합물로 처리되며; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 22 내지 28℃의 온도에서 할로실란으로 처리된다. 당업자는 실리콘 금속이 할로실란으로 처리되는 온도를 어떻게 변화시켜야 하는지 알 것이다.
일 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 고온에서 화학식(III)에 따른 할로겐-함유 화합물로 처리된다. 일 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 250 내지 350℃의 온도에서 화학식(III)에 따른 할로겐-함유 화합물로 처리되며; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 280 내지 320℃의 온도에서 화학식(III)에 따른 할로겐-함유 화합물로 처리되고; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 295 내지 305℃의 온도에서 화학식(III)에 따른 할로겐-함유 화합물로 처리되며; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 300℃의 온도에서 화학식(III)에 따른 할로겐-함유 화합물로 처리된다. 당업자는 상기 실리콘 금속이 화학식(III)에 따른 할로겐-함유 화합물로 처리되는 온도를 어떻게 변화시켜야 하는지 알 것이다.
상기 실리콘 금속이 상기 할로겐-함유 화합물로 처리되는 압력은 다양할 수 있다. 상기 실리콘 금속이 화학식(II)에 따른 할로겐-함유 화합물로 처리되는 경우, 상기 실리콘 금속이 처리되는 압력은 대략 대기압 부근이다. 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속이 화학식(II)에 따른 화합물로 처리되는 게이지 압력(gauge pressure)은 101 내지 506kPa이다. 상기 실리콘 금속이 화학식(III)에 따른 화합물로 처리되는 경우, 상기 실리콘 금속이 처리되는 게이지 압력은 101 내지 304kPa이며; 또 다른 구현예에서, 상기 게이지 압력은 101 내지 202kPa이다.
상기 실리콘 금속이 상기 할로겐-함유 화합물로 처리되는 시간은 다양할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 할로겐-함유 화합물로 240분까지 처리되며; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속은 상기 할로겐-함유 화합물로 >1분간 처리되고; 또 다른 구현예에서, 1분 내지 240분간 처리되며; 또 다른 구현예에서, 5분 내지 120분간 처리된다. 당업자는 상기 할로겐-함유 화합물로 실리콘 금속을 처리하는 시간을 어떻게 변화시켜야 하는지 알 것이다.
상기 처리된 실리콘 금속은 촉매적 유효량의 촉매 및 증진제와 결합된다. 당업계에 알려진 직접 공정에 사용되는 촉매들은 본 발명의 방법에 따른 오가노할로하이드로실란을 제조하기 위한 촉매로써 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 촉매는 구리 또는 은 금속 및 이들의 화합물들을 포함하며; 또 다른 구현예에서, 상기 촉매는 분말화된 금속성 구리, 임의의 구리 화합물, 또는 이들의 혼합물들을 포함하고; 또 다른 구현예에서, 상기 촉매는 제1구리 산화물, 제1구리 클로라이드, 제2구리 클로라이드, 구리 나이트라이드, 구리 하이드록사이드, 구리 포르메이트와 같은 구리 카복실레이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 구리 화합물을 포함하며; 또 다른 구현예에서, 상기 촉매는 제1구리 클로라이드이다.
촉매의 양은 다양할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 촉매는 촉매적 유효량으로 접촉된다. 본 명세서에서 사용되는 "촉매적 유효량"은, 본 발명에 따른 오가노할로하이드로실란의 제조에 유효하게 촉매 작용을 하는 양을 의미한다. 예를 들어, 촉매적 유효량은 상기 촉매, 실리콘 금속, 및 증진제의 총 중량 대비 0.01 내지 약 10중량%이다. 일 구현예에서, 상기 촉매는 상기 실리콘 금속, 촉매 및 증진제의 총 중량대비 0.01 내지 8중량%로 접촉되며; 또 다른 구현예에서는, 상기 실리콘 금속, 촉매 및 증진제의 총 중량 대비 2 내지 8중량%로 접촉된다. 당업자는 반응물의 양에 대해 촉매의 양을 어떻게 조정해야 하는지 알 것이다.
상기 촉매는 일반적으로 입자의 형태이며, 상기 촉매의 입자 크기는 다양할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 촉매는 평균 입자 크기 직경 1 내지 200㎛를 가지며; 또 다른 구현예에서, 상기 촉매는 평균 입자 크기 직경 1 내지 100㎛를 가지고; 또 다른 구현예에서, 상기 촉매는 평균 입자 크기 직경 5 내지 50㎛를 가진다. 더 낮은 촉매 입자 크기를 가질수록 반응 효율성이 개선된다는 것은 당업계에 알려져 있다. 원하는 입자 크기의 상기 촉매는 원하는 입자 크기는 큰 입자들의 크기를 줄이거나 제조시 상기 촉매 입자들을 원하는 크기로 형성함으로써 만들 수 있다. 큰 크기의 촉매 입자들은 그라인딩, 볼 밀링, 또는 고체 촉매의 입자 크기를 줄이는 것에 대해 당업계에 알려진 적절한 임의의 다른 방법에 의해 줄일 수 있다. 원하는 크기의 촉매 입자는 예를 들면 원자화와 같은 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 촉매는 당업계에 알려진 방법들에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매는, 적절하기만 하다면, 용융 금속의 원자화 및 부분적 산화를 통해서, 또는 전기분해 또는 화학적으로 제조된 금속의 부분적 산화를 통해서, 또는 상기 금속 산화물의 불완전 환원을 통해 제조될 수 있다. 시멘테이션(cementation)에 의해 제조된 구리 및 구리 산화물의 혼합물은 다량의 Zn, Cd, 및 Sn을 함유할 수 있다. 시멘테이션 중에, 수성 구리-함유 용액은 Al, Fe, Zn 또는 구리보다 높은 전위 서열인 그 밖의 금속과 접촉된다. 상기 구리는 침전되고 상기 금속은 용해된다. 부분적 공기 산화의 결과로서, 상기 침전물은 구리, 제1구리 산화물 및 제2구리 산화물이다. 이 방법으로 제조된 구리 촉매들은 시멘트 촉매들로 알려져 있다. 잘 제조되지 못한 부분적으로 산화된 구리 촉매들은 비-시멘트 촉매들로 불리운다.
상기 촉매는 Al, Fe, Ca, Ti, Mn, Zn, Sn, Bi, Sb, Ni, Cr, Co, 및 Cd과 같은 추가적인 원소들 및 이들의 화합물을 포함할 수 있으며, 이들은 일반적으로 상기 촉매의 중량 대비 0.0005 내지 0.6중량%이다. 상기 공정에서 사용하기에 적절한 촉매들은 상업적으로 입수 가능하다.
증진제는 촉매적 유효량의 촉매 및 처리된 실리콘 금속과 결합된다. 본 명세서에 사용되는 "증진제"는, 상기 직접 공정 내에서 활성 및/또는 실리콘 컨버젼(conversion) 및/또는 선택성을 높이는 것으로 알려져 있는 임의의 금속 및 다른 원자들을 의미한다. 본 명세서에 사용되는 "선택성"은 오가노할로하이드로실란 대 오가노할로실란, 디오가노하이드로할로실란 대 오가노하이드로디할로실란; 또는 디메틸디클로로실란 대 메틸트리클로로실란과 같이 상기 직접 공정에서 제조되는 특정 실란의 중량비를 의미한다. 상기 직접 공정 내에서 증진제로 작용하는 것으로 알려진 금속들의 예로는 주석, 아연, 인, 카드뮴, 세슘, 및 비스무트가 있다.
일 구현예에서, 상기 증진제는 주석, 아연, 인, 또는 이들의 조합을 포함한다. 존재하는 임의의 증진제는 일반적으로 실리콘 금속, 촉매, 및 존재하는 모든 증진제의 중량대비 5 내지 10,000ppm로 존재한다. 일 구현예에서, 상기 증진제는 하기 양을 갖는 하나 또는 그 이상의 하기의 물질을 포함한다: 상기 공정 내 실리콘 금속 대비 50 내지 10,000ppm의 아연; 5 내지 200ppm의 주석, 안티몬 또는 비소; 10 내지 1000ppm의 세슘; 및 25 내지 2,500ppm의 인을 포함할 수 있다. 상기 증진제는 상기 실리콘 금속 내의 분순물로서, 상기 촉매 내의 불순물로서 상기 공정 내에 개별적으로 첨가하여 주입되거나, 또는 몇몇 불순물 및 개별적 첨가물의 조합을 통해 주입될 수 있다. 당업자는 상기 촉매 내의 증진제 및 실리콘 금속의 양을 어떻게 결정해야 하는지, 그리고 어떻게 추가적인 증진제를 접촉해야 하는지 알 것이다.
수소 및 오가노할라이드는 처리된 실리콘 금속, 증진제, 및 촉매의 결합물과 접촉된다. 상기 수소는 수소 기체, H2이다. 상기 수소 기체의 순도는 다양할 수 있다. 당업자는 본 발명의 방법에 사용할 적절한 등급 또는 순도의 수소를 어떻게 선택해야 하는지 알 것이다. 예를 들어, >25ppmw(parts per million by weight)에서 >99%의 H2 및 물과 수소와 같은 불순물로 이루어진 수소가 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 적절한 순도의 수소 기체는 상업적으로 입수가능하며, 또는 다른 산업 공정이나 직접 공정으로부터 얻어서 본 발명에서 사용할 수 있도록 재전환하거나 재순환할 수 있다.
상기 오가노할라이드는 전술한 화학식(III)에 따르며, 여기에서 R은 Cl-C20 하이드로카빌기, C1-C12 하이드로카빌기, C1-C6 하이드로카빌기, 에틸기, 페닐기, 또는 메틸기이고, X는 플루오로, 브로모, 클로로, 또는 아이오도이다.
화학식(III)에 따른 본 발명의 방법에 유용한 오가노할라이드의 예로는, 메틸 클로라이드, 에틸 클로라이드, 및 벤질 클로라이드가 있다. 일 구현예에서, 상기 오가노할라이드는 메틸 클로라이드이다.
당업자는 처리된 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제의 결합물을 수소 및 오가노할라이드와 어떻게 접촉시켜야 하는지를 알 것이다. 예를 들어, 상기 수소 및 오가노할라이드는 실리콘 금속, 촉매 및 증진제를 함유하는 유동화, 교반, 또는 진동 베드 반응기 내의 인렛을 통해 접촉될 수 있다. 일반적으로, 수소가 상기 반응기에 주입될 때, 상기 수소 및 오가노할라이드는 동시에 또는 거의 동시에 상기 반응기에 주입된다. 상기 오가노할라이드의 유동률(flow rate)은 다양할 수 있다. 상기 오가노할라이드의 유동률에 대한 제한은 실제로 없다(비용, 안전성, 및 실리콘 컨버젼의 최적화과 관련된 실질적 제한은 제외). 일반적 원리로서, 상기 유동률은 일반적으로 상기 실리콘 금속의 중량 대비 시간당 >5중량%이고; 또 다른 구현예에서, 상기 오가노할라이드의 유동률은 일반적으로 상기 실리콘 금속의 중량 대비 시간당 >140중량%이며; 또 다른 구현예에서, 상기 유동률은 상기 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제의 중량대비 시간당 5 내지 250중량%이고; 또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제의 중량대비 시간당 20 내지 200중량%이며; 또 다른 구현예에서, 상기 오가노할라이드의 유동률은 상기 실리콘 금속, 촉매 및 증진제의 중량대비 시간당 100 내지 200중량%이다.
수소의 양은 선택성과 실리콘 컨버젼 모두에 영향을 줄 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "실리콘 컨버젼"은 반응한 실리콘의 중량을 초기 실리콘 금속의 중량으로 나누어 100을 곱한 것을 의미한다. 일 구현예에서, 상기 수소는 수소 및 오가노할라이드의 몰 대비 5 내지 85몰%이고; 또 다른 구현예에서, 상기 수소는 수소 및 오가노할라이드의 몰 대비 5 내지 60몰%이며; 또 다른 구현예에서, 상기 수소는 수소 및 오가노할라이드의 몰 대비 5 내지 40몰%이고; 또 다른 구현예에서, 상기 수소는 수소 및 오가노할라이드의 몰 대비 10 대지 20몰%이다. 당업자는 상기 오가노할라이드의 함량에 따라 수소 함량이 어떻게 변화시켜야 하는지 알 것이다.
상기 유동화 베드 반응기가 사용되는 경우, 수소 및 오가노할라이드의 총 양은 일반적으로, 최소한, 상기 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제 입자 반응물을 유동화하기에 충분하고, 상기 실리콘 입자가 반응하기 전에 상기 반응기로부터 반응물을 완전히 내보내거나 씻어내는 유출량보다는 적다. 유동화를 위한 최소 유출량은 기체 밀도, 상기 실리콘 금속의 밀도 및 입자 크기 분포, 및 상기 반응의 온도에 관한 지식으로부터 계산될 수 있다. 당업자는 충분한 반응물 유동화를 위한 최소 유출량을 어떻게 계산해야 하는지 알 것이다. 최소 유출량을 초과하는 양으로 유동화 베드를 작동시키면서도, 여전히 유동화 상태에서 상기 실리콘 금속을 상기 반응기 내에서 유지시킬 수 있다.
상기 수소 기체 및 오가노할라이드가 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제의 결합물과 접촉될 때의 최소 반응기 온도는 상기 오가노할라이드와 상기 결합물간 반응의 개시 온도에 의해 맞추어진다. 당업자는 최소 개시 온도를 어떻게 정해야 하는지 알 것이다. 일반적으로, 상기 반응기 온도는 260 내지 320℃; 또 다른 구현예에서는, 280 내지 315℃; 그리고 또 다른 구현예에서는, 300 내지 315℃이다. 최대 수용 가능한 온도는 오가노할라이드 열분해의 발생에 의해 정해질 수 있다. 이러한 열분해는 일반적으로 현저히 증가된 부산물의 형성에 의해 수반된다. 380℃를 초과하는 온도는 낮은 R2SiHX 형성 및/또는 R2SiHX 분해를 유도한다.
상기 수소 및 오가노할라이드가 상기 결합물과 접촉될 때의 압력은 다양할 수 있다. 상기 접촉은 대기압 또는 초-대기압에서 수행될 수 있다. 상기 합성은 압력 하에 수행하는 것이 좋은데, 이는 반응의 속도를 증가시키고 상기 수소, 오가노할라이드, 및 실리콘 금속의 사용을 더 효율적으로 만들어주기 때문이다. 약 306kPa 또는 그 미만의 게이지 압력은 제어 가능한 반응 속도를 보장한다. 일 구현예에서, 상기 접촉 게이지 압력은 101 내지 306kPa이며, 이는 상기 공정이 원활하게 작동되고 수용할만한 선택성으로 조절가능하게 작동되도록 한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 오가노할로하이드로실란은 실리콘 금속을 오가노할라이드 및 수소 기체와 실리콘 금속, 촉매, 증진제 및 수소-저장 물질의 결합물과 접촉시킴으로써 생성되며, 여기에서 상기 수소-저장 물질은 선택적으로 수소로 포화된다. 상기 제조된 오가노할로하이드로실란은 화학식(I)에 따른다. 상기 오가노할라이드는 상기 구현예들에 기재되고 예시된 화학식(III)에 따르며, 여기에서 R은 C1-C20 하이드로카빌기, C1-C12 하이드로카빌기, C1-C6 하이드로카빌기, 에틸기, 또는 메틸기이고, X는 플루오로, 클로로, 브로모, 또는 아이오도이다. 일 구현예에서, R은 C1-C12 하이드로카빌기이고 X는 클로로이며; 또 다른 구현예에서, R은 메틸이고 X는 클로로이다. 상기 실리콘 금속 및 상기 수소 기체는 상기 구현예들에 기재되고 예시된 바와 같다.
상기 수소-저장 물질은 탄소 또는 금속수소화물이다. 일 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 500 내지 1500㎡/g의 BET 표면적을 갖는 활성 탄소이며; 또 다른 구현예에서, 상기 활성 탄소는 700 내지 1400㎡/g의 BET 표면적을 가지고; 또 다른 구현예에서, 상기 활성 탄소는 1000 내지 1400㎡/g의 BET 표면적을 갖는다.
상기 활성 탄소는 입자 크기를 가지며, 이 입자 크기는 다양할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 활성 탄소의 입자 크기는 0.1 내지 2mm이다. 본 발명에 유용한 활성 탄소의 예들은 Norit America의 Norit® 및 Darco® 및 Carbon Resources Corporation의 Sabre® 및 Spartan®으로 판매되는 것들과 본 명세서에 기재된 내용을 만족시키는 것들을 포함한다. 당업자는 상기 BET 표면적 및 입자크기를 기초로 하여 어떻게 활성 탄소를 선택해야 하는지 알 것이다.
일 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 금속 수소화물이다. 또 다른 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 상기 금속 수소화물 NaBH4, KBH4, Al(BH4)3 또는 NaAlH4이다. NaBH4, KBH4, Al(BH4)3 및 NaAlH4와 같은 금속 수소화물들은 상업적으로 입수 가능하다. 상기 금속 수소화물의 입자 크기는 10 내지 100㎛, 10 내지 50㎛, 또는 10 내지 30㎛이다. 또한, 상기 금속 수소화물은 본 명세서에 기재된 반응 온도에서 완전히 분해되지 않는다.
상기 수소-저장 물질은 상기 실리콘 금속, 촉매 및 증진제와 결합되고, 당업계에 알려진 방법에 의해 상기 수소 및 오가노할라이드와 접촉된다. 예를 들어, 상기 실리콘 금속, 상기 촉매, 상기 증진제, 및 상기 수소-저장 물질을 쉐이커(shaker)에 첨가한 다음 완전히 혼합될 때까지 함께 흔들거나, 진동 베드 또는 교반 베드에 함께 첨가하여 혼합할 수 있다. 당업자는 어떻게 상기 수소-저장 물질을 혼합해야 하는지, 그리고 상기 실리콘 금속, 촉매, 증진제 및 수소-저장 물질이 완전히 혼합되는 때를 어떻게 정해야 하는 것인지를 알 것이다.
일 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 상기 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제와 결합하기 전에 선택적으로 수소 기체로 포화된 다음, 상기 오가노할라이드 및 수소 기체와 접촉된다. 본 명세서에 사용된 "포화된"은, 상기 수소 기체의 최대 흡수가 이루어지는 시간 동안 상기 수소-저장 물질이 수소와 접촉되는 것을 의미한다. 예를 들어, 상기 수소-저장 물질은 상기 수소-저장 물질을 >1초간 수소와 접촉시킴으로써 수소로 포화될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 수소를 4시간까지 상기 수소-저장 물질과 접촉시킴으로써 수소 기체로 포화되며; 또 다른 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 1초 내지 4시간 동안 수소 기체와 접촉되고; 또 다른 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 5분 내지 2시간 동안 수소 기체로 포화된다. 상기 수소-저장 물질의 접촉은 수소 기체를 상기 수소-저장 물질에 주입하여, 예를 들면 수소 기체를 상기 수소-저장 물질을 함유하는 레저부아(reservoir) 또는 혼합 탱크에 흘려보냄으로써 수행될 수 있다.
수소-저장 물질이 수소 기체로 포화되는 온도는 다양할 수 있다. 상기 수소 기체는 주위 온도 내지 400℃, 100 내지 300℃, 또는 250 내지 300℃일 수 있다. 유사하게, 상기 수소-저장 물질은 주위 온도 내지 400℃, 100 내지 300℃, 또는 250 내지 300℃일 수 있다. 상기 수소-저장 물질이 주위 온도를 초과하는 온도에서 접촉되는 경우, 상기 수소-저장 물질은 일반적으로 고온에서 흐르는 질소 기체에 의해 가열된다. 상기 수소-저장 물질이 고온에 있는 경우, 주위 온도에 있는 수소 기체와 접촉하여 상기 수소-저장 물질이 주위 온도가 될 수 있다. 당업자는 수소-저장 물질과 수소가 접촉되는 온도를 어떻게 조정해야 하는지 알 것이다.
상기 수소-저장 물질이 수소로 포화되는 압력은 다양할 수 있다. 상기 수소-저장 물질은 대기압 또는 초-대기압에서 수소로 포화될 수 있다. 최적의 성능을 위해, 상기 수소-저장 물질은 초-대기압에서 상기 수소로 포화된다. 일 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 101kPa 내지 306kPa의 게이지 압력에서 수소로 포화되며; 또 다른 구현예에서는, 101kPa 내지 202kPa 게이지 압력; 또 다른 구현예에서는, 101kPa 내지 105kPa 게이지 압력에서 수소로 포화된다. 당업자는 상기 수소-저장 물질과 수소가 접촉되는 압력을 어떻게 변화시켜야 하는지 알 것이다.
상기 수소-저장 물질이 수소로 포화되는 경우, 상기 수소-저장 물질이 수소와 접촉되는 시간은 다양할 수 있다. 상기 수소-저장 물질과 수소 기체가 접촉되는 시간에 대한 한 가지 제한은 상기 수소-저장 물질이 적절한 양의 수소를 흡수하거나 보유하는 데에 충분한 시간이 있어야 한다는 점이다. 그러나, 일반적인 원리로서, 상기 수소-저장 물질은 일반적으로 4시간까지 수소와 접촉되며; 또 다른 구현예에서, 상기 수소와 수소-저장 물질은 1분 내지 4시간 동안 접촉되고; 또 다른 구현예에서, 5분 내지 4시간 동안 접촉되며; 또 다른 구현예에서, 상기 수소와 수소-저장 물질은 1 내지 2시간 동안 접촉되고; 또 다른 구현예에서, 상기 수소와 수소-저장 물질은 1 내지 1.5시간 동안 접촉된다. 상기 수소-저장 물질을 수소로 포화시키는 데에 4시간보다 긴 접촉 시간은 일반적으로 불필요한데, 이는 최대 수소 적재 또는 흡수가 이미 이루어질 것이기 때문이다. 상기 수소-저장 물질 및 수소 기체가 접촉되는 온도가 증가할수록 이들이 접촉되는 시간은 감소할 수 있다. 예를 들어, 250 및 300℃ 사이로 접촉되는 경우, 접촉 시간은 일반적으로 수 분 내지 2시간이다. 당업자는 상기 수소-저장 물질 및 수소의 접촉 시간의 어떻게 변화시켜야 하는지 알 것이다.
상기 수소-저장 물질은 상기 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제와 결합되고, 그 결합물은 수소 및 오가노할라이드와 접촉된다. 상기 결합물은 상기 구현예들에 기재하고 예시한 상기 결합물을 함유하는 반응기에 주입함으로써 상기 수소 기체 및 오가노할라이드를 수소 및 오가노할라이드와 접촉될 수 있다. 본 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 또한 실리콘 금속, 증진제, 및 촉매와 결합되며, 상기 실리콘 금속은 상기 구현예들에 기재하고 예시한 바와 같이 전처리되거나 전처리되지 않을 수 있다.
상기 실리콘 금속과 결합되는 수소-저장 물질의 양은 다양할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 상기 실리콘 금속, 증진제 및 촉매의 중량 대비 1ppm 내지 5중량%이고; 또 다른 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 상기 실리콘 금속, 증진제 및 촉매의 중량 대비 0.01중량% 내지 4중량%이며; 또 다른 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 상기 실리콘 금속, 증진제 및 촉매의 중량 대비 0.5 내지 4중량%이고; 또 다른 구현예에서, 상기 수소-저장 물질은 상기 실리콘 금속, 증진제 및 촉매의 중량 대비 1 내지 2중량%이다.
또 다른 구현예에서, 본 발명은 오가노할라이드 및 수소 기체를 실리콘 금속, 촉매, 증진제 및 수소화 촉매의 결합물과 접촉함으로써 오가노할로하이드로실란을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 실리콘 금속, 촉매, 증진제, 수소 및 오가노할라이드는 상기 구현예들에서 기재하고 예시한 바와 같다. 본 명세서에 사용되는, 상기 수소화 촉매는, 전술한 촉매를 포함하며, 다만 전술한 촉매뿐만 아니라 수소화 화학에 사용되는 당업계에 알려진 임의의 촉매를 포함하고자 한다. 일 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 구리 분말이다. 또 다른 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 지지된 금속 촉매이다. 본 명세서에 사용되는 "지지된 금속 촉매"는 실리카겔 및 활성 탄소와 같이 당업계에 알려진 지지 금속상에 Pd, Pt, Al, 및 Ni과 같은 금속을 포함하는 촉매를 의미한다. 당업자는 지지된 금속 촉매가 무엇인지 이해할 것이다. 일 구현예에서, 상기 지지된 금속 촉매는 예를 들어 Pd 및 SiO2(SiO2상에 지지된 Pd)의 중량 대비 1중량%와 같이 SiO2상에 지지된 Pd를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 상기 수소화 촉매는, Pt 및 Al2O3(Al2O3상에 지지된 Pt)의 중량 대비 0.5중량%의 Pt와 같이 Al2O3상에 지지된 Pt를 포함하는 지지된 금속 촉매이다. 그리고, 또 다른 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 Ni 및 Al2O3(Al2O3상에 지지됨)의 중량 대비 10중량%의 Ni를 포함하는 지지된 금속 촉매이다. 수소화 촉매는 상업적으로 입수 가능하며, 또는 지지체 상에 금속 염을 주입한 후에 하소(calcination) 및 환원하는 것과 같은 일반적인 촉매 제조 기술에 의해 제조될 수 있다.
상기 수소화 촉매는 일반적으로 입자의 형태이다. 상기 입자의 크기는 다양할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 1㎚ 내지 250㎛의 입자 크기를 가지며; 또 다른 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 1㎚ 내지 100㎛의 입자크기를 가지고; 또 다른 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 1㎚ 내지 200㎚의 입자크기를 가지며; 또 다른 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 5 내지 100㎚의 입자크기를 가지고; 또 다른 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 20 내지 50㎚의 입자크기를 갖는다.
일 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 상기 실리콘 금속, 촉매, 증진제, 및 수소화 촉매의 중량 대비 0.1 내지 2중량%로 존재하며; 또 다른 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 상기 실리콘 금속, 촉매, 증진제, 및 수소화 촉매의 중량 대비 0.2 내지 1중량%로 존재하고; 또 다른 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 실리콘 금속, 촉매, 증진제, 및 수소화 촉매의 중량 대비 0.2 내지 0.8중량%로 존재하며; 또 다른 구현예에서, 상기 수소화 촉매는 실리콘 금속, 촉매, 증진제, 및 수소화 촉매의 중량 대비 약 0.6중량%로 존재한다.
상기 수소화 촉매를 전술한 촉매에서와 같이 상기 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제에 첨가한다. 당업자는 어떻게 수소화 촉매를 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제와 결합하는지 알 것이다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 반응 질량체 잔류물을 오가노할라이드 및 수소와 접촉시킨다. 본 명세서에 사용되는 "반응 질량체 잔류물"은 상기에서 기재하고 예시한 바와 같이, 촉매의 존재 하에 실리콘 금속 및 오가노할라이드(또는 수소 할라이드) 사이의 직접 공정 반응 후에 반응기의 베드 내에 남아있는 물질을 의미한다(선택성 및 제조 수율이 더 이상 상업적으로 매력적이지 않게 되는 때). 당업자는 제조 수율 및 선택성이 더 이상 상업적으로 매력적이지 않게 되는 때와 상기 반응 질량체 잔류물이 형성되는 때를 알 것이다. 상기 반응 질량체 잔류물은 구리와 같은 촉매, 미반응 유기 할라이드, 실리콘, 구리, 아연, 및 알루미늄과 같은 금속, 실리콘 산화물, 탄소 잔류물, 불순물, 및 반응 생성물을 포함할 수 있다. 일반적인 반응 질량체 잔류물은 주로 실리콘 금속 및 실리콘 산화물, 및 소량의 구리 촉매, 철, 탄소, 알루미늄 클로라이드, 메틸 클로라이드, 클로로실란 및 폴리실란을 포함한다.
실리콘 금속, 촉매, 및 증진제를 직접 공정 내에서 오가노 할라이드와 접촉시켜 상기 반응 질량체 잔류물을 형성하는 시간은 다양할 수 있다. 당업자는 반응 질량체 잔류물이 언제 형성되는지를 알 것이며, 직접 공정에 의해 상기 반응 질량체 잔류물을 형성하는 시간에 실제로 상한은 없다. 일반적인 원리로서, 상기 반응 질량체 잔류물은 직접 공정 반응을 수행하는 >20시간 동안 접촉시킨 후에 형성될 수 있고; 또 다른 구현예에서, 상기 반응 질량체 잔류물은 >36시간 동안 접촉한 후에 생성되며; 또 다른 구현예에서, 상기 반응 질량체 잔류물은 >72시간 동안 접촉한 후에 생성되고; 또 다른 구현예에서, 상기 반응 질량체 잔류물은 20시간 내지 60일 동안 접촉시킨 후에 생성된다. 당업자는 반응 질량체 잔류물이 무엇인지, 그리고 언제 어디서 이것이 생성되는지 알 것이다.
상기 반응 질량체 잔류물과 접촉하는 상기 수소 기체 및 오가노할라이드는 전술한 상기 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제와의 접촉과 동일하다. 상기 접촉된 오가노할라이드는 화학식(III)을 따르며, 여기에서 R은 C1-C20 하이드로카빌기, C1-C12 하이드로카빌기, C1-C6 하이드로카빌기, 에틸기, 페닐기, 또는 메틸기이고, X는 플루오로, 브로모, 클로로, 또는 아이오도이다.
상기 반응 질량체 잔류물은 전술한 수소 기체와 오가노할라이드를 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제와 접촉한 것과 같은 방법에 의해 수소 및 오가노할라이드로 접촉된다. 상기 수소 기체 및 오가노할라이드는 상기 반응 질량체 잔류물을 함유하는 패킹, 유동화, 진동 또는 교반 베드 반응기와 같은 적절한 반응기에 동시에 또는 거의 동시에 주입된다. 상기 수소 기체 및 오가노할라이드는 전술한 실리콘 금속, 촉매 및 증진제와 접촉시키는 것과 동일한 조건 하에, 그리고 동일한 양으로 상기 반응기에 주입된다.
일 구현예에서, 상기 반응 질량체 잔류물은 수소화 촉매와 결합되며 수소 기체 및 오가노할라이드와 접촉된다. 상기 수소화 촉매는 상기에서 기재하고 예시한 바와 같다. 일 구현예에서 상기 촉매는 제1구리 클로라이드 또는 구리 분말이며, 상기 반응 질량체 잔류물의 중량 대비 0.1 내지 10중량%이며; 또 다른 구현예에서, 상기 반응 질량체 잔류물의 중량 대비 0.2 내지 0.8중량%이고; 또 다른 구현예에서, 상기 반응 질량체 잔류물의 중량 대비 0.6중량%이다.
상기 반응 질량체 잔류물 및 수소화 촉매는 당업계에 알려진 방법에 의해 결합된다. 예를 들어, 상기 반응 질량체 잔류물 및 상기 수소화 촉매는 쉐이커 내에 함께 첨가되어 혼합될 수 있다. 또는, 상기 반응 질량체 잔류물 및 수소화 촉매는 패킹, 유동화, 교반, 또는 진동 베드 반응기에 함께 첨가될 수 있다. 당업자는 상기 반응 질량체 잔류물과 상기 수소화 촉매를 어떻게 결합시키는지 알 것이다. 일단 상기 반응 질량체 잔류물 및 상기 수소화 촉매가 결합되면, 상기 수소 기체 및 오가노할라이드는 전술한 상기 수소 기체 및 오가노할라이드를 오직 상기 반응 질량체 잔류물과만 접촉시키는 것과 같이 상기 반응 질량체 잔류물 및 수소화 촉매와 접촉될 수 있다.
본 발명에 따른 반응물과 생성물의 분리는 당업계에 알려진 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 고체는 사이클론(cyclone) 및/또는 여과기를 통해 기체로부터 분리될 수 있고, 액체는 여과를 통해 고체로부터 분리될 수 있으며, 액체는 증류를 통해 액체 및 기체로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 방법은 화학식(I)에 따르지 않은 실란들에 대한 화학식(I)에 따른 생성물의 선택성, 및 오가노디할로하이드로실란에 대한 디오가노할로하이드로실란의 선택성, CH3Cl이 상기 오가노할라이드인 경우, 메틸디클로로하이드로실란에 대한 디메틸클로로하이드로실란의 선택성을 개선시킨다. 본 발명의 방법으로 제조된 화학식(I)에 따른 실란은 본 명세서에 전부 화학식 SiH로 나타내었으며, 화학식(I)에 따르지 않은 실란은 본 명세서에 전부 화학식 RSiX로 나타내었다. 본 명세서세 사용된 "SiH"는 실리콘과 수소의 결합을 포함하는 실란을 의미하며, 화학식 R2HSiCl 및 RHSiCl2 화합물들을 포함한다. 화학식(I)에 따르지 않은 실란(RSiX)에 대한 화학식(I)에 따른 실란(SiH)의 선택성은 본 명세서에서 중량% 비율 SiH/RSiX로 나타내었다. CH3Cl이 상기 오가노할라이드인 경우 제조된 상기 화학식(I)에 따른 실란들 중에, 메틸디클로로하이드로실란(본 명세서에서 "MD"라 함)에 대한 디메틸클로로하이드로실란(본 명세서에서 "DM"이라 함)의 선택성은 중량% 비율 DM/MD(생성물 선택성 DM/MD)으로 나타낸다.
전부일 필요는 없지만, 몇몇 본 발명의 구현예에서, 상기 방법은 SiH/RSiX 생성물 선택성을 개선시킨다. 일 구현예에서, 상기 방법은 0.05를 초과하는 SiH/RSiX 선택성을 갖는 생성물을 제조하며; 또 다른 구현예에서, SiH/RSiX 생성물 선택성은 >0.10이고; 또 다른 구현예에서, SiH/RSiX 생성물 선택성은 >0.40이며; 또 다른 구현예에서, SiH/RSiX 생성물 선택성은 0.05 내지 1.0이고; 또 다른 구현예에서, SiH/RSiX 생성물 선택성은 0.1 내지 0.95이며; 또 다른 구현예에서, SiH/RSiX 생성물 선택성은 0.4 내지 0.95이다.
전부일 필요는 없지만, 몇몇 본 발명의 구현예에서, DM/MD 생성물 선택성은 개선된다. 일 구현예에서, 상기 방법으로 0.10을 초과하는 DM/MD 생성물 선택성을 갖는 DM 및 MD가 제조되고; 또 다른 구현예에서, 0.30을 초과하는 DM/MD 생성물 선택성; 또 다른 구현예에서, 0.45를 초과하는 DM/MD 생성물 선택성; 또 다른 구현예에서, 0.10 내지 1.5의 DM/MD 생성물 선택성; 또 다른 구현예에서, 0.45 내지 1.25의 DM/MD 생성물 선택성; 또 다른 구현예에서, 0.5 내지 1.10의 DM/MD 생성물 선택성을 갖는 DM 및 MD가 제조된다.
상기 방법은 선택성을 개선시킬 뿐만 아니라, 몇몇 구현예에서는 또한 메틸 효율성을 개선시킨다. 본 명세서에 사용되는 "메틸 효율성"은 메틸 클로라이드가 스타팅 오가노할라이드인 경우, 기체 크로마토그래피로 정하는 것과 같이 상기 방법의 생성물 내에 있는 염의 총 몰에 대한 메틸기의 총 몰의 비율(CH3의 총 몰/Cl의 총 몰)을 의미한다. 이론에 한정하는 것은 아니지만, 메틸 효율성은 상기 실리콘-수소 결합 내에 있는 H 원료를 측정하는 것이고, 상기 공정 내에서 SiH 화합물이 어떻게 제조되는가이다. 몇몇 공정에서, 상기 메틸 또는 오가노, 생성물 실란이나 반응물 상의 기들이 분해되어 수소와 실란을 내놓는 것으로 생각된다. 그러나, 이러한 방법은 원치않는 부산물이 형성되기 때문에 SiH를 생성하는 데에 바람직하지 않다. 따라서, 염소 및 메틸은 모두 같은 반응물인 메틸 클로라이드로부터 생성물을 제조하는 데에 기여하므로, 생성물 내의 염소에 대한 메틸의 비율은 상기 공정에 따른 메틸기의 분해 및 부산물의 형성을 측정하면 된다.
전부일 필요는 없지만, 몇몇 본 발명의 구현예에서, 상기 메틸 효율성(Me/Cl 몰비)은 상기 공정에 의해 개선된다. 일 구현예에서, 상기 메틸 효율성은 0.75를 초과하며; 또 다른 구현예에서, 상기 메틸 효율성은 0.80을 초과하고; 또 다른 구현예에서, 상기 메틸 효율성은 0.95를 초과하며; 또 다른 구현예에서, 상기 메틸 효율성은 0.75 내지 1.00이고; 또 다른 구현예에서, 상기 메틸 효율성은 0.90 내지 1.00이며; 또 다른 구현예에서, 상기 메틸 효율성은 0.96 내지 0.99이다.
하기 실시예들은 본 발명의 구현예들을 설명하기 위한 것이다. 당업자는 본 발명이 실제로 잘 작용하도록 본 발명자에 의해 발견된 기술들을 나타낸 하기 실시예들에 개시된 기술들을 제대로 인식하여야 하며, 실제에 적합하도록 방식을 구성하는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 당업자는, 본 발명의 개시된 내용에 비추어, 본 발명에 개시된 특정 구현예들에 다양한 변화를 주더라도 본 발명의 의도와 범위에서 벗어나지 않으면서도 여전히 이와 비슷하거나 유사한 결과을 얻음에 유의해야 한다. 달리 언급하지 않는한 모든 퍼센트(%)는 중량%이다. 중량은 그램(g)이다. 하기의 약어 및 정의는 본 실시예의 이해를 돕기 위한 것이다:
용어/약어
의미
g 그램.
RSiX 상기 정의한 바와 같이 화학식(I)의 RdSiX4 -d이며, 여기에서 R은 H가 아님.
h 및 hr 시간.
몰% 수소(H2) 수소의 몰 퍼센트는 수소의 몰을 수소의 몰 및 오가노할라이드의 몰의 합으로 나누고 여기에 100을 곱한 것.
SiH 실리콘과 수소의 결합을 포함하는 실란으로, R2HSiCl 및 RHSiCl2를 포함함.
% 퍼센트.
구리 포스파이드 Cu3P.
생성물 선택성-Me2HSiCl/MeHSiCl2 Me2HSiCl의 중량%(상기 모든 공정 생성물 대비)를 MeHSiCl2의 중량%(상기 모든 공정 생성물 대비)로 나눈 비율로, 하기에서 DM/MD으로 정의됨.
생성물 선택성-SiH/RSiX SiH의 중량%(상기 모든 공정 생성물 대비)를 RSiX의 중량%(상기 모든 공정 생성물 대비)로 나눈 비율.
생성물 선택성-D/T D의 중량%(상기 모든 공정 생성물 대비)를 T의 중량%(상기 모든 공정 생성물 대비)로 나눈 비율.
생성물 선택성-DM/MD DM의 중량%(상기 모든 공정 생성물 대비)를 MD의 중량%(상기 모든 공정 생성물 대비)로 나눈 비율.
Me 메틸기(CH3-).
Si 컨버젼 반응한 실리콘의 양으로, 반응한 실리콘 금속의 중량을 초기 실리콘 금속 중량으로 나누어 100을 곱하여 계산함.
메틸 효율성 또는 Me/Cl 몰비 형성된 생성물 내에 있는 염소의 총 몰에 대한 메틸기의 총 몰의 비율로 나타낸 메틸기의 사용 측정으로, 여러 생성물들을 분리할 수 있는 임의의 적절한 모세관 컬럼을 이용한 기체 크로마토그래피(GC)로 측정된다.
D (CH3)2SiCl2
T CH3SiCl3
MD CH3HSiCl2
DM (CH3)2HSiCl
반응 질량체 수소 및 오가노할라이드와 접촉된 반응물(예를 들면, 실리콘 금속, 증진제, 및 촉매)
실시예
1(
비교예
)
38.4g의 기초 화학 등급(98.5%) 실리콘, 2.49g CuCl, 0.0768g의 구리 포스파이드, 0.0018g Sn 및 0.0240g 황동을 쉐이커 내에서 30분간 혼합하여 반응 질량체를 제조하였다. 이 반응 질량체를 진동 탄소강 관 반응기로 옮겨 Thermolyne 가열 테이프로 감싼 절연된 가열 쉘에 넣었다. 상기 반응기를 30분간 250℃에서 질소 흐름 하에 가열한 다음, 반응 온도 300 내지 315℃를 유지시키기 위해 온도를 높여 315-320℃로 유지시켰다. 10g/hr의 유동률에서 메틸 클로라이드(MeCl)를 20몰%의 수소(MeCl 및 수소의 양 대비)와 함께 상기 반응기에 주입하였다. 상기 반응기는 반응 중에 뉴매틱 볼 진동기(Vibco, BBS-190)로 22psig 압력의 공기 흐름을 사용하여 진동시켰다. 상기 반응의 생성물은 여러 시간 간격으로 아이스-아세톤 냉각 트랩 내에서 축합을 통해 모았으며, 기체 크로마토그래피(GC)로 분석하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 기록된 실리콘 컨버젼은 세 번째 엔트리 실행 후 6시간 후의 것이다.
표 1. 수소 공-주입의 존재 하에 진동 베드 반응기(VBR) 내의 직접 공정 반응
실시예
2
1300㎡/g의 표면적을 갖는 활성 탄소 2g을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 반응물, 조건, 방법, 및 장비를 사용하여 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제와 혼합하고, 수소를 메틸 클로라이드와 함께 11, 20, 24, 및 33몰%(MeCl 및 수소의 몰 대비)로 다르게 공-주입하였다. 상기 동일한 반응 질량체는 표에 나타낸 바와 같이 오직 반응물과만 및/또는 반응 조건을 달리하여 각각의 엔트리에 사용하였다. 따라서, 엔트리 2는 엔트리 1의 시료를 얻은 2시간 후에 얻은 시료에 대한 결과를 나타낸다. 엔트리 2는 엔트리 1의 2시간을 포함한 총 4시간의 실행 시간(run time) 후에 얻은 시료를 나타낸다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 실리콘 컨버젼은 모든 엔트리에 사용된 동일한 반응 질량체 반응의 7시간 및 14시간 실행 후에 측정하였다.
표 2. 수소 공-주입 및 높은 표면적 탄소의 존재 하의 기체-고체 진동 베드 반응(VBR)
비교 실시예 1에 비해 실시예 2는 생성물 선택성 비율의 개선을 보여주고 있으며, 이는 MeHSiCl2 및 Me2HSiCl에서 가능하다.
실시예
3
실시예 1과 동일한 반응물, 조건, 방법 및 장비를 사용하였으며, 다만 NaBH4도 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제와 중량%(NaBH4, 실리콘 금속, 촉매, 및 증진제의 중량 대비)로 혼합하였다. 기록된 실리콘 컨버젼은 8시간 후의 것이다. 동일한 반응 질량체를 엔트리 1-4에 대해 사용하였으며, 0.1중량% NaBH4 수치를 함유하는 신규한 반응 질량체를 엔트리 5에 사용하였다. 엔트리 3은 6시간 후의 엔트리 1-3의 동일 반응 질량체에 대한 결과들을 포함한다. 엔트리 4는 엔트리 1-4의 동일 반응 질량체이며, 예를 들면 엔트리 3의 시료로부터 2시간 후에 얻은 시료이다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
표 3. 수소 및 소듐 보로하이드라이드(NaBH4)와의 기체-고체 진동 베드 반응(VBR)
표 3의 결과는 표 1-2에 있는 것보다 더 높은 SiH/RSiX 선택성을 보여준다. 이러한 결과는 또한 상기 반응(엔트리 5)에 사용되는 NaBH4의 양이 감소됨에 따라 SiH/RSiX 선택성이 감소되고 메틸 효율성이 개선됨을 보여준다. 수소 및 NaBH4의 결합물은 실시예 1에서 수소 공-주입만 있는 것보다 더 높은 SiH/RSiX 및 Me2HMeH 선택성(DM/MD)을 모두 제공한다.
실시예
4
실시예 1과 동일한 반응물, 조건, 방법 및 장비를 사용하였으며, 다만 0.25g의 나노-크기(입자크기가 10-50㎚ 사이) 구리 분말도 쉐이커 내에서 30분간 혼합하여 실리콘, 촉매, 및 증진제와 함께 반응질량체를 형성하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 엔트리 1은 주석 없이 수행하였으며, 엔트리 6은 보통의 구리 분말(즉, 평균 입자 크기가 30 내지 50㎛)로 수행하였다. 엔트리 2-3은 2시간 반응 후에 얻은 시료의 결과를 나타내는 엔트리 2 및 20시간 반응 후인 엔트리 3과 동일한 접촉 질량체로부터 얻는다. 유사하게, 엔트리 4-5는 동일한 반응 질량체로부터 얻은 시료를 나타내며, 다만 상이한 반응 조건에서 6시간 동안 처리한 후이다(즉, 엔트리 4의 20 H2 몰%에서 6시간 후에, H2 몰%는 추가의 6시간 동안 10만큼 줄였다) . 엔트리 6은 엔트리 1-5보다 더 상이한 반응 질량체를 사용하였다.
표 4. 진동 베드 반응기 내의 직접 공정 반응에서 나노 구리 촉매의 첨가가 SiH의 생성에 미치는 영향
표 4에 있는 결과는 상기 반응 질량체로부터 주석을 뺌으로써 SiH/RSiX 및 DM/MD 선택성이 향상되었음을 보여준다. 또한, 상기 결과는 더 낮은 H2 몰%에서 메틸 효율성이 더 높다는 것, 첨가된 입자 크기 20 내지 50㎚의 구리 촉매가 첨가된 입자 크기 30-50㎛의 구리 촉매에 비해 실리콘 컨버젼을 증가시킨다는 것, 그리고 첨가된 입자크기 20 내지 50㎚의 첨가된 구리 촉매가 첨가된 입자 크기 30-50㎛의 구리 촉매에 비해 SiH 선택성을 증가시킨다는 것을 보여준다
실시예
5
반응 질량체 잔류물을 쉐이커 내에서 30분간 0.6중량%의 나노 구리 분말(평균 입자 크기 20-50㎚) 촉매(상기 반응 질량체의 중량 대비)와 혼합한 후, 실시예 1에서 기재한 바와 같이 진동 탄소강 관 반응기로 옮겼다. 상기 반응기를 실시예 1에서와 같이 가열하고 실시예 1에서와 같이 메틸 클로라이드 및 수소를 넣었다. 다른 장비 및 방법들은 모두 실시예 1과 동일하다. 상기 구리를 이전의 실행 시료들에 첨가한 결과를 비교 엔트리 5(추가적인 구리가 첨가됨) 및 엔트리 6(추가적인 구리의 첨가가 없으며 반응 온도는 280℃로 줄임)과 함께 표 5에 나타내었다. 기록된 실리콘 컨버젼은 엔트리 1-4 처리 20시간 후에, 그리고 엔트리 5-6에서의 4시간 동안의 처리 후에 기록된 것이다.
표 5. 진동 베드 반응기 내에서 반응 질량체 잔류물을 이용한 구리 촉매가 SiH 생성에 미치는 영향
표 5의 결과는 수소가 메틸 클로라이드와 함께 반응 질량체 잔류물에 공-주입되는 경우 구리 촉매의 첨가가 높은 SiH 선택성을 제공한다는 것을 보여준다. 메틸 효율성은 SiH 선택성의 동시 감소에 따라 시간에 따라 증가한다. 이러한 결과는 메틸 효율성(Me/Cl)이 온도 감소에 따라 증가한다는 것을 알려준다(엔트리 6).
실시예
6
기초 화학 등급(98.5%) 실리콘 금속을 300℃에서 2시간 동안 메틸 클로라이드로, 300℃에서 1시간 동안 HCl 및 질소로, 또는 300℃에서 1시간 동안 HCl로 처리하였다. 실시예 1과 동일한 반응물, 조건, 방법 및 장비를 사용하였으며, 다만 실시예 1의 실리콘 금속은 메틸 클로라이드 또는 HCl 처리된 실리콘 금속으로 치환하고, 수소는 메틸 클로라이드 54몰%(MeCl 및 수소 대비)과 함께 6시간 동안 공주입하였다. 그 결과를 비교예 엔트리 2(HCl 처리된 질소 포함)와 함께 표 6에 나타내었다. 엔트리 1-3에는 상이한 반응 질량체를 사용하였다.
표 6. 진동 베드 반응기 내의 직접 공정에서 실리콘 전-처리가 SiH 생성에 미치는 영향
표 6의 결과는 촉매 및 증진제를 첨가하기 전에 실리콘 금속을 300℃에서 2시간 동안 MeCl로 처리하는 것이 뒤따른 MeCl 및 H2와의 반응 중에 DM/MD 비율을 증가시킨다는 것을 보여준다. 이 결과는 또한 실시예 1에서와 같이 처리하지 않는 것에 비해 Si를 HCl로 전처리하는 것이 SiH 및 DM/MD 선택성을 향상시킨다는 것을 보여주며, N2-HCl의 혼합물 내에서 Si를 가열하는 것이 오직 HCl 내에서 가열하는 것에 비해 SiH 선택성을 감소시킨다는 것을 보여준다.
실시예
7
클로로실란 혼합물을 실온에서 실리콘 금속에 첨가하고 1 내지 2시간 동안 혼합하여 수소 및 메틸 클로라이드와 반응하기 이전에, 기초 화학 등급(98.5%) 실리콘 금속을 D/T 비율이 11.25(모든 클로로실란의 중량 대비 CH3HSiCl2의 중량%가 2% 미만)인 (CH3)2SiCl2, CH3SiCl3, (CH3)3SiCl, 및 CH3HSiCl2의 혼합물로 처리한 다음, 질소 흐름 하에 밤새도록 실리콘을 건조시켰다. 건조 후에, 실시예 1의 실리콘 금속을 38.4g의 클로로실란으로 처리된 실리콘 금속으로 치환함으로써 상기 클로로실란 처리된 실리콘을 사용하여 실시예 1의 반응 질량체를 제조하였다. 그 후에 실시예 1과 동일한 반응물, 조건, 방법, 및 장비로 반응을 수행하였으며, 다만, 메틸 클로라이드와 함께 공-주입되는 수소의 몰%를 다양하게 했으며, 메틸 클로라이드 및 수소는 다양한 시간 동안 주입하였다. 그 결과는 표 7에 나타내었다. 엔트리 2-3은 동일한 반응 질량체를 사용하였다.
표 7. 진동 베드 반응기 내의 직접 공정 반응에서 클로로실란 혼합물 처리된 실리콘이 미치는 영향
* 20시간 후에 측정
표 7의 결과는 클로로실란의 혼합물로 처리함으로써 더 높은 SiH 선택성이 생긴다는 것을 알려준다.
실시예
8
메틸트리클로로실란을 실온에서 1 내지 2시간 동안 실리콘 금속에 첨가함으로써 기초 화학 등급(98.5%) 실리콘 금속을 메틸트리클로로실란으로 처리하였다. 상기 메틸트리클로로실란을 상기 실리콘 금속으로부터 분리하고, 질소 흐름 하에 상기 실리콘 금속을 밤새도록 건조시켰다. 실시예 1에서와 동일한 반응물, 조건, 방법 및 장비를 사용하였으며, 다만 실시예 1의 실리콘 금속 대신 본 실시예의 전술한 메틸트리클로로실란 처리된 실리콘 금속이 사용하였고, 상기 메틸 클로라이드 및 수소의 주입 시간은 표 8의 결과에 나타낸 바와 같이 다양하게 하였다. 엔트리 1-5는 표에 나타낸 여러 시간에서 얻은 시료들에 대해 모두 동일한 반응 질량체를 사용하였다. 상기 실리콘 컨버젼은 엔트리 5의 시료를 얻은 후에 측정하였다.
표 8. 진동 베드 반응기 내의 직접 공정 반응에서 메틸트리클로로실란 실리콘 처리가 미치는 영향
* 20시간 후에 얻음
표 8에 나타낸 바와 같이, 상기 SiH 선택성은 2시간에서 실시예 1에서의 처리되지 않은 것에 비해 좋으며, 상기 DM/MD 선택성은 2 및 4시간에서 실시예 1의 동일한 조건에서보다 높다. 또한, 상기 실리콘 컨버젼은 20시간 동안의 반응 후에 60%이다.
Claims (17)
- 실리콘 금속을 할로겐-함유 화합물로 처리하는 단계; 촉매적 유효량의 촉매 및 증진제를 상기 처리된 실리콘 금속과 결합시키는 단계; 및 상기 결합물을 수소 기체 및 오가노할라이드와 접촉시키는 단계를 포함하는 오가노할로하이드로실란의 제조 방법으로서, 여기에서 상기 할로겐-함유 화합물은 RdSiX4 -d 및 RX로부터 선택되는 화학식을 갖고, 여기에서 각각의 R은 독립적으로 H 또는 C1-C20 하이드로카빌기이며, X는 플루오로, 클로로, 브로모, 또는 아이오도이고, d는 0, 1, 2, 또는 3이며, 상기 할로겐-함유 화합물이 염화수소인 경우, 상기 실리콘 금속은 상기 염화수소 및 상기 촉매와 동시에 처리되지 않는,
오가노할로하이드로실란의 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 수소 기체가 상기 오가노할라이드 및 수소 기체의 중량 대비 5 내지 85몰%로 접촉되는 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 처리 단계가 >1분 동안 수행되는 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 처리 단계가 250 내지 350℃에서 수행되는 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 오가노할라이드가 화학식(III)에 따른 것으로,
(III) RX
여기에서 R이 C1-C20 하이드로카빌기이고 X가 플루오로, 클로로, 브로모 또는 아이오도인 오가노할로하이드로실란의 제조방법. - 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 할로겐-함유 화합물이 i) CH3Cl, ii) CH3SiCl3, iii) (CH3)2SiCl2, iv) (CH3)3SiCl, v) SiCl4 또는 i), ii), iii), iv), 및 v)의 조합인 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 실리콘 금속, 촉매, 증진제, 및 수소 저장 물질을 결합시키는 단계; 및 오가노할라이드 및 수소 기체를 상기 결합물과 접촉시키는 단계를 포함하는, 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 수소-저장 재료가 탄소 또는 금속 수소화물인 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 수소-저장 물질이 탄소이고 500 내지 1500㎡/g의 표면적을 갖는 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 수소-저장 물질이 NaBH4인 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수소-저장 물질이 상기 접촉 단계 이전에 수소로 포화되는 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 실리콘 금속, 증진제, 촉매, 및 수소화 촉매를 결합시키는 단계; 및 수소 기체 및 오가노할라이드를 상기 결합물과 접촉시키는 단계를 포함하는 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 수소화 촉매가 구리를 포함하고 1㎚ 내지 250㎛의 입자 크기를 갖는 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 수소화 촉매가 지지된 금속 촉매(supported metal catalyst)인 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 오가노할라이드 및 수소 기체를 반응 질량체 잔류물과 접촉시키는 단계를 포함하는 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 15항에 있어서, 수소화 촉매를 상기 반응 질량체 잔류물과 결합시키는 단계를 더 포함하는 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매가 구리를 포함하는 오가노할로하이드로실란의 제조방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14019308P | 2008-12-23 | 2008-12-23 | |
| US61/140,193 | 2008-12-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110107349A true KR20110107349A (ko) | 2011-09-30 |
Family
ID=41611256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020117017323A KR20110107349A (ko) | 2008-12-23 | 2009-12-14 | 오가노할로하이드로실란의 제조 공정 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8410297B2 (ko) |
| EP (2) | EP2376505B1 (ko) |
| JP (1) | JP5553843B2 (ko) |
| KR (1) | KR20110107349A (ko) |
| CN (1) | CN102292343A (ko) |
| WO (1) | WO2010075013A2 (ko) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102773100A (zh) * | 2011-05-13 | 2012-11-14 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种用于合成二甲基二氯硅烷的三元铜CuO-Cu2O-Cu催化剂及其制备方法 |
| CN104203820A (zh) * | 2012-04-16 | 2014-12-10 | 道康宁公司 | 用于制备含硅的金属间化合物的方法及由其制备的金属间化合物 |
| CN104230975B (zh) * | 2014-08-21 | 2016-07-06 | 乐山师范学院 | 一种制备氯代硅烷的方法 |
| US11319335B2 (en) | 2018-09-07 | 2022-05-03 | Dow Silicones Corporation | Method for preparing hydrocarbylhydrocarbyloxysilanes |
| WO2020050976A1 (en) | 2018-09-07 | 2020-03-12 | Dow Silicones Corporation | Method for preparing alkylalkoxysilanes |
| CN113651844B (zh) * | 2021-08-20 | 2023-09-12 | 唐山偶联硅业有限公司 | 连续法制备二甲基氢氯硅烷的工艺 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3132168A (en) | 1961-05-18 | 1964-05-05 | Gen Electric | Process for preparing organohalosilanes |
| DE1134671B (de) | 1961-06-22 | 1962-08-16 | Wacker Chemie Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Methyl- bzw. AEthylchlorsilanen mit hohem Gehalt an Methyl- bzw. AEthyldichlorsilan |
| US3505379A (en) | 1964-08-28 | 1970-04-07 | Basf Ag | Production of organosilanes |
| GB1089726A (en) * | 1966-09-14 | 1967-11-08 | Nikolai Georgievich Morozov | Method of preparing methylchlorosilanes and methylhydrochlorosilanes |
| BE789535A (fr) | 1971-09-30 | 1973-01-15 | Tokyo Shibaura Electric Co | Procede de fabrication d'alkoxysilanes |
| JPS5395922A (en) * | 1977-02-02 | 1978-08-22 | Kawaken Fine Chem Co Ltd | Preparation of dialkylchlorosilane |
| US4224297A (en) * | 1977-07-22 | 1980-09-23 | Wacker-Chemie Gmbh | Method for reactivating a residue containing elemental silicon |
| 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 |
| US4602101A (en) | 1985-11-12 | 1986-07-22 | Dow Corning Corporation | Method of manufacturing alkylhalosilanes |
| US4762940A (en) | 1987-12-11 | 1988-08-09 | Dow Corning Corporation | Method for preparation of alkylhalosilanes |
| DD288152A5 (de) * | 1988-06-28 | 1991-03-21 | Union Carbide Corporation,Us | Direktsyntheseverfahren zur selektiven produktion von organohalogenhydrosilonen |
| 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 |
| DE19621795A1 (de) | 1996-05-30 | 1997-12-04 | Wacker Chemie Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Methylchlorsilanen |
| US5728858A (en) | 1996-10-10 | 1998-03-17 | Osi Specialties, Inc. | Activation of copper-silicon slurries for the direct synthesis of trialkoxysilanes |
| FR2848211B1 (fr) | 2002-12-09 | 2005-01-14 | Rhodia Chimie Sa | Procede et systeme catalytique comprenant un metal alcalin et du phosphore comme additifs promoteurs pour la synthese directe d'alkylhalogenosilanes |
| FR2848124B1 (fr) | 2002-12-09 | 2006-03-10 | Rhodia Chimie Sa | Utilisation d'une composition comprenant cuivre, metal alcalin et phosphore comme systeme catalytique pour conduire la synthese directe d'alkylhalogenosilanes en attenuant la formation de coke |
| EP1651654A1 (en) * | 2003-07-31 | 2006-05-03 | General Electric Company | Method for making alkyhalosilanes |
| FR2861728B1 (fr) | 2003-11-05 | 2005-12-30 | Rhodia Chimie Sa | Procede de synthese directe d'alkylhalogenosilanes |
| US20070264182A1 (en) * | 2005-03-22 | 2007-11-15 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Reversible hydrogen storage systems |
| US7645894B2 (en) | 2006-04-22 | 2010-01-12 | Bernard Kanner | Direct process for making cyclic dimethylsiloxane oligomers |
-
2009
- 2009-12-14 EP EP09795851.6A patent/EP2376505B1/en not_active Not-in-force
- 2009-12-14 WO PCT/US2009/067803 patent/WO2010075013A2/en active Application Filing
- 2009-12-14 CN CN2009801554261A patent/CN102292343A/zh active Pending
- 2009-12-14 KR KR1020117017323A patent/KR20110107349A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-12-14 JP JP2011542291A patent/JP5553843B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2009-12-14 US US13/141,363 patent/US8410297B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-12-14 EP EP20140181257 patent/EP2826782A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2010075013A3 (en) | 2010-11-18 |
| US8410297B2 (en) | 2013-04-02 |
| EP2376505A2 (en) | 2011-10-19 |
| CN102292343A (zh) | 2011-12-21 |
| EP2826782A2 (en) | 2015-01-21 |
| WO2010075013A2 (en) | 2010-07-01 |
| EP2376505B1 (en) | 2014-09-24 |
| EP2826782A3 (en) | 2015-04-08 |
| JP2012513395A (ja) | 2012-06-14 |
| US20110257422A1 (en) | 2011-10-20 |
| JP5553843B2 (ja) | 2014-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20110107349A (ko) | 오가노할로하이드로실란의 제조 공정 | |
| US6528674B1 (en) | Method for preparing a contact mass | |
| KR20120085812A (ko) | 오가노할로실란을 제조하는 방법 | |
| JP2744106B2 (ja) | アルキルハロゲノシランの製造法 | |
| KR101153590B1 (ko) | 페닐클로로실란의 제조 방법 | |
| JPS60241934A (ja) | 触媒組成物とその用法 | |
| EP2780347B1 (en) | A method for preparing a diorganodihalosilane | |
| KR101435926B1 (ko) | 클로로실란의 하이드로젠 실란으로의 탈염소수소화를 위한 촉매 및 그 촉매를 사용한 하이드로젠실란의 제조 방법 | |
| US7202192B2 (en) | Composite catalysts for the direct synthesis of alkylhalosilanes | |
| KR20150005609A (ko) | 팔라듐 금속간 화합물의 제조 방법 및 유기할로실란을 제조하기 위한 이 화합물의 용도 | |
| US7238638B2 (en) | Composite copper/tin/alkali metal catalysts for the direct synthesis of alkylhalosilanes | |
| TW200400157A (en) | Method for preparing a contact mass | |
| JP3818357B2 (ja) | オルガノハロシランの製造方法 | |
| JPH03109391A (ja) | アルキルハロゲノシランの製造法 | |
| US5625088A (en) | Process for preparing dimethyldichlorosilane | |
| US4824984A (en) | Preparation of a catalyst for composition for the production of organohalosilanes | |
| JPH0356492A (ja) | 有機ハロヒドロシランの直接合成法 | |
| KR100495988B1 (ko) | 사염화규소의제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |