RU2417228C1 - Method of producing alkoxysilanes - Google Patents
Method of producing alkoxysilanes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2417228C1 RU2417228C1 RU2009136940/04A RU2009136940A RU2417228C1 RU 2417228 C1 RU2417228 C1 RU 2417228C1 RU 2009136940/04 A RU2009136940/04 A RU 2009136940/04A RU 2009136940 A RU2009136940 A RU 2009136940A RU 2417228 C1 RU2417228 C1 RU 2417228C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkoxysilanes
- butyl
- tert
- producing
- temperature
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к способу получения эфиров кремниевых кислот, а именно к алкоксисиланам общей формулы Si(OR)4, где R-алкильная группа.The present invention relates to a method for producing silicic acid esters, namely alkoxysilanes of the general formula Si (OR) 4 , where R is an alkyl group.
Изобретение наиболее эффективно может быть использовано в химической промышленности для модификации полимерных материалов, для синтеза кремнийорганических продуктов - в качестве исходных соединений и в машиностроении при точном литье - в качестве связующих для литейных формовых масс.The invention can be most effectively used in the chemical industry for the modification of polymeric materials, for the synthesis of organosilicon products as starting compounds, and in mechanical engineering with precision casting as binders for foundry masses.
Известен способ получения алкоксисиланов (Андрианов К.А. Методы элементоорганической химии. - М.: Наука, 1968. с.174-187), заключающийся во взаимодействии хлорсилана со спиртами и протекающий с выделением хлористого водородаA known method of producing alkoxysilanes (Andrianov K.A. Methods of organoelemental chemistry. - M .: Nauka, 1968. p.174-187), which consists in the interaction of chlorosilane with alcohols and proceeding with the release of hydrogen chloride
SiCl4+4 ROH→Si(OR)4+4 HCl↑ SiCl 4 +4 ROH → Si (OR) 4 +4 HCl ↑
Неполное удаление хлористого водорода из сферы реакции приводит к множественным побочным процессам, что снижает выход целевого продукта. Для подавления побочных процессов образующийся хлористый водород удаляют с помощью сухого азота или неполярного растворителя.Incomplete removal of hydrogen chloride from the reaction sphere leads to multiple side processes, which reduces the yield of the target product. To suppress side processes, the resulting hydrogen chloride is removed using dry nitrogen or a non-polar solvent.
Известен способ получения алкоксисиланов (пат. Франции №1234828, кл. C07F 7/04, 1960), заключающийся во взаимодействии органохлорсиланов со спиртами в присутствии в качестве растворителя 3-10% галоидуглеводородов, например CCl4, CHCl3, с последующей отгонкой хлорсилана и хлористого водорода. Для увеличения выхода целевого продукта этерификацию хлорсиланов спиртом проводят в присутствии органических растворителей - хлорпроизводных метана, этана или этилена при непрерывной отгонке растворителя (SU №717058, кл. C07F 7/18, 1976; SU.№1233802, кл. C07F 7/04, 1980).A known method of producing alkoxysilanes (US Pat. France No. 1234828, class C07F 7/04, 1960), which consists in the interaction of organochlorosilanes with alcohols in the presence of 3-10% halocarbons, such as CCl 4 , CHCl 3 , as a solvent, followed by distillation of chlorosilane and hydrogen chloride. To increase the yield of the target product, the esterification of chlorosilanes with alcohol is carried out in the presence of organic solvents - chlorine derivatives of methane, ethane or ethylene with continuous distillation of the solvent (SU No. 717058, class C07F 7/18, 1976; SU. No. 1233802, class C07F 7/04, 1980).
Известен способ получения алкоксисиланов (SU №148054, кл. C07F 7/04, 1961; SU №857140, кл. C07F 7/04, 1979) реакцией этерификации хлорсилана этиловым спиртом с последующей десорбцией хлористого водорода в тонкой пленке.A known method of producing alkoxysilanes (SU No. 148054, class C07F 7/04, 1961; SU No. 857140, class C07F 7/04, 1979) by the esterification of chlorosilane with ethyl alcohol, followed by desorption of hydrogen chloride in a thin film.
Однако во всех перечисленных способах получения алкоксисиланов из-за наличия хлористого водорода в реакционной смеси в ходе процесса этерификации хлорсиланов образуются значительные количества побочных продуктов.However, in all of the above methods for the production of alkoxysilanes due to the presence of hydrogen chloride in the reaction mixture, significant amounts of by-products are formed during the esterification of chlorosilanes.
К недостаткам известных способов можно также отнести получение целевого продукта недостаточного качества (с повышенным содержанием остаточного HCl) и необходимость удаления органических растворителей по окончании процесса.The disadvantages of the known methods can also include obtaining the target product of insufficient quality (with a high content of residual HCl) and the need to remove organic solvents at the end of the process.
Известен способ получения алкоксисиланов (Пат. США №5527937, 556/470, 1996) взаимодействием кремния со спиртом в присутствии медьсодержащего катализатора в среде высококипящего растворителя при температуре 100-350°С. Недостатком указанного способа получения алкоксисиланов является то, что помимо основной реакции взаимодействия спиртов с металлическим кремнием проходят также побочные реакции, в результате дегидроконденсации которых образуется водаA known method of producing alkoxysilanes (US Pat. US No. 5527937, 556/470, 1996) by the interaction of silicon with alcohol in the presence of a copper-containing catalyst in a medium of high boiling solvent at a temperature of 100-350 ° C. The disadvantage of this method of producing alkoxysilanes is that in addition to the main reaction of the interaction of alcohols with metallic silicon, side reactions also occur, as a result of which dehydrocondensation forms water
2 ROH→ROR+H2O2 ROH → ROR + H 2 O
ROH+H2→RH+H2OROH + H 2 → RH + H 2 O
C2H5OH→С2Н4+H2OC 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O
Вода, образующаяся в сфере реакции, гидролизует алкоксисиланы, в результате чего происходит образование побочных продуктов - олиго- и полиалкоксисилоксановWater generated in the reaction sphere hydrolyzes alkoxysilanes, resulting in the formation of by-products - oligo- and polyalkoxysiloxanes
(n+1)Si(OR)4+n H2O→Sin+1On(OR)n+3+2n ROH(n + 1) Si (OR) 4 + n H 2 O → Si n + 1 O n (OR) n + 3 + 2n ROH
Кроме того, образующаяся вода отравляет используемый в реакции катализатор. В результате указанных побочных процессов выход целевых продуктов - тетраалкоксисиланов заметно уменьшается.In addition, the resulting water poisons the catalyst used in the reaction. As a result of these side processes, the yield of the target products, tetraalkoxysilanes, decreases markedly.
Наиболее близким к настоящему изобретению и принятым в качестве прототипа является способ получения тетраалкоксисиланов взаимодействием измельченного кремния со спиртом в среде высококипящего растворителя в присутствии медьсодержащего катализатора при повышенной температуре с получением триалкоксисилана и последующей его дегидроконденсацией в присутствии в качестве катализатора окиси или гидроокиси кальция (RU №2320666, кл. C07F 7/04, 2005).Closest to the present invention and adopted as a prototype is a method of producing tetraalkoxysilanes by the interaction of crushed silicon with alcohol in a high boiling solvent in the presence of a copper-containing catalyst at an elevated temperature to obtain trialkoxysilane and its subsequent dehydrocondensation in the presence of calcium oxide or hydroxide as a catalyst (RU No. 2320666 Cl. C07F 7/04, 2005).
Недостатком этого способа также является образование значительного количества воды, что приводит к образованию большого количества продуктов гидролиза, а, следовательно, снижению выхода целевого продукта - тетраалкоксисилана. Кроме того, наличие дополнительной стадии обработки образующихся на первой стадии продуктов реакции окисью или гидроокисью кальция хотя и приводит к повышению выхода алкоксисиланов, однако существенно усложняет технологию и аппаратурное оформление процесса. К недостаткам этого метода также относится использование высококипящего растворителя, который трудно отделяется от целевого продукта.The disadvantage of this method is the formation of a significant amount of water, which leads to the formation of a large number of hydrolysis products, and, therefore, a decrease in the yield of the target product - tetraalkoxysilane. In addition, the presence of an additional stage of processing the reaction products formed in the first stage with calcium oxide or hydroxide, although it leads to an increase in the yield of alkoxysilanes, nevertheless significantly complicates the technology and apparatus design of the process. The disadvantages of this method also include the use of a high boiling solvent, which is difficult to separate from the target product.
Задачей изобретения является создание усовершенствованного способа получения алкоксисиланов с целью расширения сырьевой базы исходных соединений, а именно замена хлорсиланов и спиртов на простые алифатические несимметричные эфиры, увеличение выхода алкоксисиланов и повышение чистоты целевого продукта.The objective of the invention is to provide an improved method for producing alkoxysilanes with the aim of expanding the raw material base of the starting compounds, namely the replacement of chlorosilanes and alcohols with simple aliphatic asymmetric ethers, increasing the yield of alkoxysilanes and increasing the purity of the target product.
Решение поставленной задачи достигается путем взаимодействия простых алифатических несимметричных эфиров общей формулы R1OR2, где R1=бутил, изо-бутил, трет-бутил, трет-амил и R2=метил, этил, с мелкодисперсным металлическим кремнием в присутствии медьсодержащего катализатора при нагревании в парогазовой фазе в замкнутом реакторе при температуре 200-270°С, причем в качестве катализатора используют однохлористую медь, взятую в количестве 10-20% от массы металлического кремния.The solution of this problem is achieved by the interaction of simple aliphatic asymmetric ethers of the general formula R 1 OR 2 , where R 1 = butyl, isobutyl, tert-butyl, tert-amyl and R 2 = methyl, ethyl, with finely divided metallic silicon in the presence of a copper-containing catalyst when heated in the vapor-gas phase in a closed reactor at a temperature of 200-270 ° C, moreover, copper monochloride taken in an amount of 10-20% by weight of silicon metal is used as a catalyst.
При более низкой температуре (ниже 200°С) процесс оказывается неэффективным, резко снижается конверсия и увеличивается содержание исходного несимметричного диалкилового эфира R1OR2 в продуктах реакции. При более высокой температуре (выше 280°С) резко возрастает вклад пиролитических процессов, в результате чего уменьшается выход целевого продукта.At a lower temperature (below 200 ° C), the process is ineffective, the conversion sharply decreases and the content of the initial asymmetric dialkyl ether R 1 OR 2 in the reaction products increases. At a higher temperature (above 280 ° C), the contribution of pyrolytic processes sharply increases, as a result of which the yield of the target product decreases.
При взаимодействии простых несимметричных эфиров с металлическим кремнием в присутствии менее 10% однохлористой меди от массы кремния также наблюдается резкое снижение конверсии и увеличение содержания исходного эфира в продуктах реакции.In the interaction of asymmetric ethers with metallic silicon in the presence of less than 10% copper monochloride by weight of silicon, a sharp decrease in the conversion and an increase in the content of the initial ether in the reaction products are also observed.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
В стальной автоклав емкостью 50 мл загружают 2,5 г смеси, содержащей 80% порошкообразного металлического кремния и 20% порошкообразной однохлористой меди Cu2Cl2 в качестве катализатора реакции, затем добавляют 20,0 г трет-бутилметилового эфира, после чего автоклав герметично закрывают и нагревают при перемешивании при температуре 220°С в течение 8 часов. По окончании реакции с помощью вентиля стравливают газообразные продукты реакции, содержащие изобутилен и водород. Состав жидких продуктов реакции анализировали методом хроматографии и ЯМР-спектроскопии. Согласно результатам анализа жидкие продукты реакции представляют собой тетраметоксисилан (выход 65,2%), находящийся в смеси с не вступившим в реакцию трет-бутилметиловым эфиром (28,1%) и метанолом (4,4%).A 50 ml steel autoclave is charged with 2.5 g of a mixture containing 80% powdered silicon metal and 20% powdered copper monochloride Cu 2 Cl 2 as a reaction catalyst, then 20.0 g of tert-butyl methyl ether are added, after which the autoclave is sealed and heated with stirring at a temperature of 220 ° C for 8 hours. At the end of the reaction, the gaseous reaction products containing isobutylene and hydrogen are vented with a valve. The composition of the liquid reaction products was analyzed by chromatography and NMR spectroscopy. According to the results of the analysis, the liquid reaction products are tetramethoxysilane (yield 65.2%), which is mixed with unreacted tert-butyl methyl ether (28.1%) and methanol (4.4%).
Пример 2.Example 2
Аналогично вышеприведенному примеру после загрузки всех компонентов автоклав нагревают при перемешивании при температуре 270°С в течение 8 часов. По окончании реакции стравливают газообразные продукты реакции, содержащие изобутилен и водород. Жидкие продукты реакции представляют собой тетраметоксисилан (выход 94,2%), находящийся в смеси с не вступившим в реакцию трет-бутилметиловым эфиром (2,3%) и метанолом (1,8%).Similarly to the above example, after loading all the components, the autoclave is heated with stirring at a temperature of 270 ° C for 8 hours. At the end of the reaction, gaseous reaction products containing isobutylene and hydrogen are vented. The liquid reaction products are tetramethoxysilane (yield 94.2%), which is mixed with unreacted tert-butyl methyl ether (2.3%) and methanol (1.8%).
Пример 3.Example 3
Аналогично вышеприведенному примеру в автоклав загружают 2,5 г смеси, содержащей 80% порошкообразного металлического кремния и 20% однохлористой меди Cu2Cl2, добавляют 20,0 г бутилметилового эфира и автоклав нагревают при перемешивании при температуре 270°С в течение 8 часов. По окончании реакции стравливают газообразные продукты реакции, содержащие бутилен и водород. Жидкие продукты реакции представляют собой тетраметоксисилан (выход 93,3%), находящийся в смеси с не вступившим в реакцию бутилметиловым эфиром (2,6%) и метанолом (2,8%).Similarly to the above example, 2.5 g of a mixture containing 80% powdered silicon metal and 20% Cu 2 Cl 2 monochloride were loaded into the autoclave, 20.0 g of butyl methyl ether were added and the autoclave was heated with stirring at a temperature of 270 ° C for 8 hours. At the end of the reaction, gaseous reaction products containing butylene and hydrogen are vented. The liquid reaction products are tetramethoxysilane (yield 93.3%) mixed with unreacted butyl methyl ether (2.6%) and methanol (2.8%).
Пример 4.Example 4
Аналогично вышеприведенному примеру в автоклав загружают 2,5 г смеси, содержащей 80% порошкообразного металлического кремния и 20% однохлористой меди Cu2Cl2, добавляют 20,0 г бутилэтилового эфира и автоклав нагревают при перемешивании при температуре 270°С в течение 8 часов. По окончании реакции стравливают газообразные продукты реакции, содержащие бутилен и водород. Жидкие продукты реакции представляют собой тетраэтоксисилан (выход 90,2%), находящийся в смеси с не вступившим в реакцию бутилэтиловым эфиром (4,6%) и этанолом (3,8%).Similarly to the above example, 2.5 g of a mixture containing 80% powdered silicon metal and 20% Cu 2 Cl 2 monochloride were charged into an autoclave, 20.0 g of butyl ethyl ether were added and the autoclave was heated with stirring at a temperature of 270 ° C for 8 hours. At the end of the reaction, gaseous reaction products containing butylene and hydrogen are vented. The liquid reaction products are tetraethoxysilane (90.2% yield), which is mixed with unreacted butyl ethyl ether (4.6%) and ethanol (3.8%).
Пример 5.Example 5
Аналогично вышеприведенному примеру в автоклав загружают 2,5 г смеси, содержащей 80% порошкообразного металлического кремния и 20% однохлористой меди Cu2Cl, добавляют 20,0 г трет-амилметилового эфира и автоклав нагревают при перемешивании при температуре 270°С в течение 8 часов. По окончании реакции газообразные продукты реакции стравливают. Жидкие продукты реакции представляют собой тетраметоксисилан (выход 92,6%), находящийся в смеси с не вступившим в реакцию трет-амилметиловым эфиром (3,2%) и метанолом (2,3%).Similarly to the above example, 2.5 g of a mixture containing 80% powdered silicon metal and 20% Cu 2 Cl copper chloride were charged into an autoclave, 20.0 g of tert-amyl methyl ether was added and the autoclave was heated with stirring at a temperature of 270 ° C for 8 hours . At the end of the reaction, the gaseous reaction products are vented. The liquid reaction products are tetramethoxysilane (yield 92.6%), in a mixture with unreacted tert-amyl methyl ether (3.2%) and methanol (2.3%).
Пример 6.Example 6
Аналогично вышеприведенному примеру в автоклав загружают 2,5 г смеси, содержащей 90% порошкообразного металлического кремния и 10% однохлористой меди Cu2Cl, добавляют 20,0 г трет-бутилметилового эфира и автоклав нагревают при перемешивании при температуре 270°С в течение 8 часов. По окончании реакции газообразные продукты реакции стравливают. Жидкие продукты реакции представляют собой тетраметоксисилан (выход 87,4%), находящийся в смеси с не вступившим в реакцию трет-бутилметиловым эфиром (9,3%) и метанолом (2,1%).Similarly to the above example, 2.5 g of a mixture containing 90% powdered silicon metal and 10% Cu 2 Cl copper chloride were charged into an autoclave, 20.0 g of tert-butyl methyl ether was added, and the autoclave was heated with stirring at a temperature of 270 ° C. for 8 hours . At the end of the reaction, the gaseous reaction products are vented. The liquid reaction products are tetramethoxysilane (87.4% yield), which is mixed with unreacted tert-butyl methyl ether (9.3%) and methanol (2.1%).
Пример 7.Example 7
Аналогично вышеприведенному примеру в автоклав загружают 2,5 г смеси, содержащей 80% порошкообразного металлического кремния и 20% однохлористой меди Cu2Cl2, добавляют 20,0 г трет-бутилметилового эфира и автоклав нагревают при перемешивании при температуре 190°С в течение 8 часов. По окончании реакции стравливают газообразные продукты реакции, содержащие бутилен и водород. Жидкие продукты реакции представляют собой тетраэтоксисилан (выход 35,2%), находящийся в смеси с не вступившим в реакцию трет-бутилметиловым эфиром (52,1%) и метаноломSimilarly to the above example, 2.5 g of a mixture containing 80% powdered silicon metal and 20% Cu 2 Cl 2 monochloride were charged into an autoclave, 20.0 g of tert-butyl methyl ether was added and the autoclave was heated with stirring at a temperature of 190 ° C for 8 hours. At the end of the reaction, gaseous reaction products containing butylene and hydrogen are vented. The liquid reaction products are tetraethoxysilane (yield 35.2%), in a mixture with unreacted tert-butyl methyl ether (52.1%) and methanol
(9,4%),(9.4%),
Пример 8.Example 8
Аналогично вышеприведенному примеру после загрузки всех компонентов автоклав нагревают при перемешивании при температуре 300°С в течение 8 часов. По окончании реакции стравливают газообразные продукты реакции, содержащие изобутилен, водород и другие газы. Выход жидких продуктов реакции резко снижается за счет пиролитических процессов.Similarly to the above example, after loading all the components, the autoclave is heated with stirring at a temperature of 300 ° C for 8 hours. At the end of the reaction, the gaseous reaction products containing isobutylene, hydrogen and other gases are vented. The yield of liquid reaction products is sharply reduced due to pyrolytic processes.
Пример 9.Example 9
Аналогично вышеприведенному примеру в автоклав загружают 2,5 г смеси, содержащей 95% порошкообразного металлического кремния и 5% однохлористой меди Cu2Cl2, добавляют 20,0 г трет-бутилметилового эфира и автоклав нагревают при перемешивании при температуре 270°С в течение 8 часов. По окончании реакции газообразные продукты реакции стравливают. Жидкие продукты реакции представляют собой тетраметоксисилан (выход 61,6%), находящийся в смеси с не вступившим в реакцию трет-бутилметиловым эфиром (28,1%) и метанолом (7,8%).Similarly to the above example, 2.5 g of a mixture containing 95% of powdered silicon metal and 5% of Cu 2 Cl 2 monochloride are charged into an autoclave, 20.0 g of tert-butyl methyl ether are added and the autoclave is heated with stirring at a temperature of 270 ° C for 8 hours. At the end of the reaction, the gaseous reaction products are vented. The liquid reaction products are tetramethoxysilane (61.6% yield), in a mixture with unreacted tert-butyl methyl ether (28.1%) and methanol (7.8%).
Технико-экономическим результатом данного изобретения является расширение сырьевой базы исходных соединений, а именно замена хлорсиланов и спиртов на простые алифатические несимметричные эфиры, увеличение выхода алкоксисиланов (у прототипа 60-70%, получено 90-95%) и повышение чистоты целевого продукта по сравнению с прототипом за счет отсутствия гидрид алкоксисиланов.The technical and economic result of this invention is the expansion of the raw material base of the starting compounds, namely the replacement of chlorosilanes and alcohols with simple aliphatic asymmetric ethers, an increase in the yield of alkoxysilanes (in the prototype 60-70%, 90-95% obtained) and an increase in the purity of the target product compared to prototype due to the absence of alkoxysilane hydride.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009136940/04A RU2417228C1 (en) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Method of producing alkoxysilanes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009136940/04A RU2417228C1 (en) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Method of producing alkoxysilanes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2417228C1 true RU2417228C1 (en) | 2011-04-27 |
Family
ID=44731578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009136940/04A RU2417228C1 (en) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Method of producing alkoxysilanes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2417228C1 (en) |
-
2009
- 2009-10-07 RU RU2009136940/04A patent/RU2417228C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8772525B2 (en) | Method for preparing a diorganodihalosilane | |
KR101362903B1 (en) | Aminosilanes and methods for making same | |
JP5527520B2 (en) | Preparation process of alkoxysilane | |
JPS62918B2 (en) | ||
US9200013B2 (en) | Method for producing solids from alkali salts of silanols | |
EP3275886B1 (en) | Method for producing dialkylaminosilane | |
WO2012011524A1 (en) | Process for producing difluoroacetic esters | |
US20140017155A1 (en) | Process for preparing trichlorosilane | |
CN101039949B (en) | Method of producing silylalkoxymethyl halide | |
KR20180034288A (en) | Method for purifying silane compound containing unsaturated bond and method for producing the same | |
RU2417228C1 (en) | Method of producing alkoxysilanes | |
US4778910A (en) | Method of making alkylalkoxysilanes | |
US5084591A (en) | Method for the preparation of cyclopentyl trichlorosilane | |
TW202348605A (en) | Process for preparing dialkyl aluminum alkoxides | |
JP5807556B2 (en) | Method for producing difluoroacetic acid ester | |
JPS6320834B2 (en) | ||
CN103992343A (en) | Preparation method of dimethylvinylchlorosilane | |
TWI480228B (en) | Method for producing monosilane and tetraalkoxysilane | |
KR101375141B1 (en) | Method for producing alkoxy-substituted 1,2-bissilylethanes | |
WO2018186146A1 (en) | Method for producing hydrogenated product and method for removing boranes | |
WO2011051133A1 (en) | Process for preparing organosilanes | |
JP2013060387A (en) | Method for producing aluminum alkoxide | |
CA2521629A1 (en) | Reactive diluents | |
CN114656497B (en) | Preparation method of phenylsilane | |
JP6665437B2 (en) | Method for producing tertiary alkyl silane and tertiary alkyl alkoxy silane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151008 |