ジシランの転化方法
本発明の主題は、一般式（１） ＲaＳｉ2Ｃｌ6-a （１）のジシランの製造方法において、一般式（２） ＲbＳｉ2Ｃｌ6-b （２）［前記式中、Ｒは、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基を表し、ａは、１、２又は３の値を表し、ｂは、４、５又は６の値を表す］のジシランを含有する混合物を、酸化アルミニウム触媒の存在でハロゲン化水素と反応させ、前記酸化アルミニウム触媒は、酸化アルミニウム１００質量部に対して、塩化アルミニウム１〜１０質量部、及び酸化マグネシウム、酸化銅、酸化亜鉛及びそれらの混合物から選択される金属酸化物０〜１０質量部を含有するジシランの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハロゲン化水素を用いて塩素基及びアルキル基を有するジシランからアルキル基を接触分解する方法に関する。
【０００２】
７０℃を超える沸点を有する、塩化メチルとケイ素との反応からの高沸点留分（高沸点物）は、いわゆる「分解可能なジシラン」であるジメチルテトラクロロジシラン及びトリメチルトリクロロジシランを含有し、これらのジシランは公知の方法で簡単に、ハロゲン化水素を用いてアミン接触によりモノシランに分解することができる。４、５又は６個のメチル基を有する他のジシランは、この方法では使用できず、従って「分解不能のジシラン」とも言われる。多数の特許が、上記高沸点物をモノマーのアルキルクロロシランへ転化させることに取り組んでいる。記載された全ての方法は極めて手間がかかり、高い装置的な困難性と関連している。例えば、ＥＰ６３５５１０Ａには、ハロゲン化水素及び塩化アルミニウム含有触媒を用いて２５０℃より高い温度で、前記高沸点物を分解させてモノシランにすることを記載している。
【０００３】
H. Sakurei et. al.（Aluminium chloride-catalyzed reactions of organosilicon Compounds II, tetrahydron letters no. 45, pp. 5493-5497, 1966, pergamon press ltd.）は、部分的に塩化アセチルの添加下での液相でのジシランの不連続的転化を記載している。
【０００４】
本発明の主題は、一般式（１）
ＲaＳｉ2Ｃｌ6-a （１）
のジシランの製造方法において、
一般式（２）
ＲbＳｉ2Ｃｌ6-b （２）
［前記式中、
Ｒは、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基を表し、
ａは、１、２又は３の値を表し、
ｂは、４、５又は６の値を表す］のジシランを含有する混合物を、酸化アルミニウム触媒の存在でハロゲン化水素と反応させ、前記酸化アルミニウム触媒は、酸化アルミニウム１００質量部に対して、塩化アルミニウム１〜１０質量部、及び酸化マグネシウム、酸化銅、酸化亜鉛及びそれらの混合物から選択される金属酸化物０〜１０質量部を含有する、ジシランの製造方法である。
【０００５】
上記方法は、アルキル富有のジシラン、例えばヘキサメチルジシラン、ペンタメチルクロロジシラン及びテトラメチルジクロロジシランの活用を簡単に、障害が少なくかつ連続的に行うことを可能にする。
【０００６】
この方法の場合に上記アルキル基はハロゲン化水素を用いてルイス酸性に接触させて分解されるため、いわゆる分解可能なジシランが生じ、アミン分解の循環路に供給することができる。この反応は発熱性に進行するため、この反応器には、熱の搬出を保証する条件が課せられるだけである。
【０００７】
好ましくは、この方法の場合に、ハロゲン化水素として塩化水素が使用される。
【０００８】
好ましくは、基Ｒは、１〜６個の炭素原子を有する。特に、基Ｒはメチル基又はエチル基である。上記シラン（２）は、相互に任意の比率で存在することができる。同様に、上記シランは、上記転化を妨害しない、蒸発可能な他の物質との混合物の形で存在することもできる。
【０００９】
好ましい生成物は、ジアルキルテトラクロロジシラン及びトリアルキルトリクロロジシランである。上記酸化アルミニウムは、アルファ−酸化アルミニウム又は好ましくはガンマ−酸化アルミニウムであることができる。この酸化アルミニウム触媒は、粉末として又は好ましくは成形品として使用することができる。
【００１０】
好ましくは、上記酸化アルミニウム触媒は、酸化アルミニウム１００質量部に対して、少なくとも１質量部、特に少なくとも３質量部、及び最大で１０質量部、特に最大で６質量部の塩化アルミニウムを有する。上記酸化アルミニウム触媒は、酸化アルミニウム１００質量部に対して、５質量部まで、特に２質量部までの金属酸化物を有することができる。金属酸化物又は混合酸化物として、マグネシウム、銅及び亜鉛の金属の全ての任意の酸化物又は混合酸化物を使用することができる。特に、酸化マグネシウムが好ましい。
【００１１】
上記酸化アルミニウム触媒は、好ましくは少なくとも１００ｍ2／ｇ、特に好ましくは少なくとも２３０ｍ2／ｇ及び好ましくは最大で６００ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積を有する。
【００１２】
上記酸化アルミニウム触媒は、好ましくは少なくとも０．２ｃｍ3／ｇ、特に好ましくは少なくとも０．５ｃｍ3／ｇ及び好ましくは最大で１．５ｃｍ3／ｇの細孔容積を有する。
【００１３】
好ましくは、酸化アルミニウム触媒として、塩化アルミニウムで被覆されている、酸化アルミニウム−金属酸化物担体が使用される。上記塩化アルミニウム被覆は、Ａｌ2Ｏ3の塩化水素での活性化によりin-situで作成することができる。
【００１４】
上記方法は、ハロゲン化水素過剰で実施され、好ましくは最大で、化学量論的に計算される２倍量のハロゲン化水素で実施される。
【００１５】
上記方法は、好ましくは少なくとも１５０℃、特に好ましくは少なくとも１８０℃、殊に少なくとも２００℃及び好ましくは最大で３７０℃、特に好ましくは最大で３５０℃、更に特に好ましくは最大で２８０℃、殊に最大で２４０℃で実施される。上記方法は、好ましくは少なくとも１ｂａｒ、特に好ましくは少なくとも２ｂａｒ、殊に少なくとも４ｂａｒ及び好ましくは最大で３０ｂａｒ、特に好ましくは最大で１５ｂａｒ、殊に最大で１０ｂａｒで実施される。
【００１６】
本発明による方法は、不連続的に又は好ましくは連続的に実施することができる。
【００１７】
上記方法のための反応器として、固体触媒を用いて容易に取り扱うことができる温度調節可能な全ての装置が適している。特に好ましくは、適切な温度管理を行うことができる伝熱体循環路を備えた管型反応器が使用される。
【００１８】
上記の式の上記の全ての記号は、それぞれ相互に無関係に上記式の意味を有する。全ての式中で、ケイ素原子は四価である。
【００１９】
次の実施例及び比較例において、その都度他に記載のない限り、全ての量の記載及びパーセントの記載は質量に対し、かつ全体の反応は６．５ｂａｒ（絶対）の圧力及び３００℃の温度で実施される。
【００２０】
この実施例の反応のために、及び塩化アルミニウム約５質量％を有しかつ２００ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積及び０．５ｃｍ3／ｇの細孔容積を有する、ガンマ−酸化アルミニウムからなる触媒ストランド成形体１リットルを備えた、公称幅５０の伝熱体加熱された管型反応器を使用した。
【００２１】
実施例３の場合には、この触媒は更に０．８質量％のＭｇを酸化物の形で有していた。沸点範囲７０〜１６０℃を有する使用されたシラン留分は、反応されるべき成分及び副生成物、例えば多様なアルキル（Ｃ２及びそれ以上）−メチル−クロロシラン、クロロメチルシロキサン及び炭化水素の変動する割合を有している。
【００２２】
実施例１：
テトラメチルジクロロジシラン、ペンタメチルクロロジシラン及びヘキサメチルジシランからなる混合物７０％及び副成分３０％を有するジシラン含有留分を、分解されるべきメチル基の０．９Ｍｏｌ／ｈの流量（約１７０ｇ／ｈ）で、１．６倍の塩化水素過剰量で２２０℃の反応温度及び５．５ｂａｒの加圧で、ジメチルテトラクロロジシラン及びトリメチルトリクロロジシランについてのジシラン転化率９６％に達する。
【００２３】
実施例２：
テトラメチルジクロロジシラン、ペンタメチルクロロジシラン及びヘキサメチルジシランからなる混合物５５％及び副成分４５％を有するジシラン含有留分を、分解されるべきメチル基の０．７５Ｍｏｌ／ｈの流量（約１７０ｇ／ｈ）で、１．６倍の塩化水素過剰量で２２０℃の反応温度及び５．５ｂａｒの加圧で、ジメチルテトラクロロジシラン及びトリメチルトリクロロジシランについてのジシラン転化率７７％に達する。
【００２４】
実施例３：
テトラメチルジクロロジシラン、ペンタメチルクロロジシラン及びヘキサメチルジシランからなる混合物５５％及び副成分４５％を有するジシラン含有留分を、分解されるべきメチル基の０．６６Ｍｏｌ／ｈの流量（約１５０ｇ／ｈ）で、２倍の塩化水素過剰量で２２０℃の反応温度及び５．５ｂａｒの加圧で、ジメチルテトラクロロジシラン及びトリメチルトリクロロジシランについてのジシラン転化率８７％に達する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハロゲン化水素を用いて塩素基及びアルキル基を有するジシランからアルキル基を接触分解する方法に関する。
【０００２】
７０℃を超える沸点を有する、塩化メチルとケイ素との反応からの高沸点留分（高沸点物）は、いわゆる「分解可能なジシラン」であるジメチルテトラクロロジシラン及びトリメチルトリクロロジシランを含有し、これらのジシランは公知の方法で簡単に、ハロゲン化水素を用いてアミン接触によりモノシランに分解することができる。４、５又は６個のメチル基を有する他のジシランは、この方法では使用できず、従って「分解不能のジシラン」とも言われる。多数の特許が、上記高沸点物をモノマーのアルキルクロロシランへ転化させることに取り組んでいる。記載された全ての方法は極めて手間がかかり、高い装置的な困難性と関連している。例えば、ＥＰ６３５５１０Ａには、ハロゲン化水素及び塩化アルミニウム含有触媒を用いて２５０℃より高い温度で、前記高沸点物を分解させてモノシランにすることを記載している。
【０００３】
H. Sakurei et. al.（Aluminium chloride-catalyzed reactions of organosilicon Compounds II, tetrahydron letters no. 45, pp. 5493-5497, 1966, pergamon press ltd.）は、部分的に塩化アセチルの添加下での液相でのジシランの不連続的転化を記載している。
【０００４】
本発明の主題は、一般式（１）
ＲaＳｉ2Ｃｌ6-a （１）
のジシランの製造方法において、
一般式（２）
ＲbＳｉ2Ｃｌ6-b （２）
［前記式中、
Ｒは、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基を表し、
ａは、１、２又は３の値を表し、
ｂは、４、５又は６の値を表す］のジシランを含有する混合物を、酸化アルミニウム触媒の存在でハロゲン化水素と反応させ、前記酸化アルミニウム触媒は、酸化アルミニウム１００質量部に対して、塩化アルミニウム１〜１０質量部、及び酸化マグネシウム、酸化銅、酸化亜鉛及びそれらの混合物から選択される金属酸化物０〜１０質量部を含有する、ジシランの製造方法である。
【０００５】
上記方法は、アルキル富有のジシラン、例えばヘキサメチルジシラン、ペンタメチルクロロジシラン及びテトラメチルジクロロジシランの活用を簡単に、障害が少なくかつ連続的に行うことを可能にする。
【０００６】
この方法の場合に上記アルキル基はハロゲン化水素を用いてルイス酸性に接触させて分解されるため、いわゆる分解可能なジシランが生じ、アミン分解の循環路に供給することができる。この反応は発熱性に進行するため、この反応器には、熱の搬出を保証する条件が課せられるだけである。
【０００７】
好ましくは、この方法の場合に、ハロゲン化水素として塩化水素が使用される。
【０００８】
好ましくは、基Ｒは、１〜６個の炭素原子を有する。特に、基Ｒはメチル基又はエチル基である。上記シラン（２）は、相互に任意の比率で存在することができる。同様に、上記シランは、上記転化を妨害しない、蒸発可能な他の物質との混合物の形で存在することもできる。
【０００９】
好ましい生成物は、ジアルキルテトラクロロジシラン及びトリアルキルトリクロロジシランである。上記酸化アルミニウムは、アルファ−酸化アルミニウム又は好ましくはガンマ−酸化アルミニウムであることができる。この酸化アルミニウム触媒は、粉末として又は好ましくは成形品として使用することができる。
【００１０】
好ましくは、上記酸化アルミニウム触媒は、酸化アルミニウム１００質量部に対して、少なくとも１質量部、特に少なくとも３質量部、及び最大で１０質量部、特に最大で６質量部の塩化アルミニウムを有する。上記酸化アルミニウム触媒は、酸化アルミニウム１００質量部に対して、５質量部まで、特に２質量部までの金属酸化物を有することができる。金属酸化物又は混合酸化物として、マグネシウム、銅及び亜鉛の金属の全ての任意の酸化物又は混合酸化物を使用することができる。特に、酸化マグネシウムが好ましい。
【００１１】
上記酸化アルミニウム触媒は、好ましくは少なくとも１００ｍ2／ｇ、特に好ましくは少なくとも２３０ｍ2／ｇ及び好ましくは最大で６００ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積を有する。
【００１２】
上記酸化アルミニウム触媒は、好ましくは少なくとも０．２ｃｍ3／ｇ、特に好ましくは少なくとも０．５ｃｍ3／ｇ及び好ましくは最大で１．５ｃｍ3／ｇの細孔容積を有する。
【００１３】
好ましくは、酸化アルミニウム触媒として、塩化アルミニウムで被覆されている、酸化アルミニウム−金属酸化物担体が使用される。上記塩化アルミニウム被覆は、Ａｌ2Ｏ3の塩化水素での活性化によりin-situで作成することができる。
【００１４】
上記方法は、ハロゲン化水素過剰で実施され、好ましくは最大で、化学量論的に計算される２倍量のハロゲン化水素で実施される。
【００１５】
上記方法は、好ましくは少なくとも１５０℃、特に好ましくは少なくとも１８０℃、殊に少なくとも２００℃及び好ましくは最大で３７０℃、特に好ましくは最大で３５０℃、更に特に好ましくは最大で２８０℃、殊に最大で２４０℃で実施される。上記方法は、好ましくは少なくとも１ｂａｒ、特に好ましくは少なくとも２ｂａｒ、殊に少なくとも４ｂａｒ及び好ましくは最大で３０ｂａｒ、特に好ましくは最大で１５ｂａｒ、殊に最大で１０ｂａｒで実施される。
【００１６】
本発明による方法は、不連続的に又は好ましくは連続的に実施することができる。
【００１７】
上記方法のための反応器として、固体触媒を用いて容易に取り扱うことができる温度調節可能な全ての装置が適している。特に好ましくは、適切な温度管理を行うことができる伝熱体循環路を備えた管型反応器が使用される。
【００１８】
上記の式の上記の全ての記号は、それぞれ相互に無関係に上記式の意味を有する。全ての式中で、ケイ素原子は四価である。
【００１９】
次の実施例及び比較例において、その都度他に記載のない限り、全ての量の記載及びパーセントの記載は質量に対し、かつ全体の反応は６．５ｂａｒ（絶対）の圧力及び３００℃の温度で実施される。
【００２０】
この実施例の反応のために、及び塩化アルミニウム約５質量％を有しかつ２００ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積及び０．５ｃｍ3／ｇの細孔容積を有する、ガンマ−酸化アルミニウムからなる触媒ストランド成形体１リットルを備えた、公称幅５０の伝熱体加熱された管型反応器を使用した。
【００２１】
実施例３の場合には、この触媒は更に０．８質量％のＭｇを酸化物の形で有していた。沸点範囲７０〜１６０℃を有する使用されたシラン留分は、反応されるべき成分及び副生成物、例えば多様なアルキル（Ｃ２及びそれ以上）−メチル−クロロシラン、クロロメチルシロキサン及び炭化水素の変動する割合を有している。
【００２２】
実施例１：
テトラメチルジクロロジシラン、ペンタメチルクロロジシラン及びヘキサメチルジシランからなる混合物７０％及び副成分３０％を有するジシラン含有留分を、分解されるべきメチル基の０．９Ｍｏｌ／ｈの流量（約１７０ｇ／ｈ）で、１．６倍の塩化水素過剰量で２２０℃の反応温度及び５．５ｂａｒの加圧で、ジメチルテトラクロロジシラン及びトリメチルトリクロロジシランについてのジシラン転化率９６％に達する。
【００２３】
実施例２：
テトラメチルジクロロジシラン、ペンタメチルクロロジシラン及びヘキサメチルジシランからなる混合物５５％及び副成分４５％を有するジシラン含有留分を、分解されるべきメチル基の０．７５Ｍｏｌ／ｈの流量（約１７０ｇ／ｈ）で、１．６倍の塩化水素過剰量で２２０℃の反応温度及び５．５ｂａｒの加圧で、ジメチルテトラクロロジシラン及びトリメチルトリクロロジシランについてのジシラン転化率７７％に達する。
【００２４】
実施例３：
テトラメチルジクロロジシラン、ペンタメチルクロロジシラン及びヘキサメチルジシランからなる混合物５５％及び副成分４５％を有するジシラン含有留分を、分解されるべきメチル基の０．６６Ｍｏｌ／ｈの流量（約１５０ｇ／ｈ）で、２倍の塩化水素過剰量で２２０℃の反応温度及び５．５ｂａｒの加圧で、ジメチルテトラクロロジシラン及びトリメチルトリクロロジシランについてのジシラン転化率８７％に達する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）
ＲaＳｉ2Ｃｌ6-a （１）
のジシランの製造方法において、
一般式（２）
ＲbＳｉ2Ｃｌ6-b （２）
［前記式中、
Ｒは、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基を表し、
ａは、１、２又は３の値を表し、
ｂは、４、５又は６の値を表す］のジシランを含有する混合物を、酸化アルミニウム１００質量部に対して、塩化アルミニウム１〜１０質量部、及び酸化マグネシウム、酸化銅、酸化亜鉛及びそれらの混合物から選択される金属酸化物０〜１０質量部を含有する酸化アルミニウム触媒の存在でハロゲン化水素と反応させる、ジシランの製造方法。
【請求項２】
前記基Ｒは、メチル基又はエチル基である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ハロゲン化水素として塩化水素を使用する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記酸化アルミニウム触媒は、少なくとも０．２ｃｍ3／ｇの細孔容量を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記酸化アルミニウム触媒は、少なくとも１００ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記温度は１８０℃〜２８０℃である、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１】
一般式（１）
ＲaＳｉ2Ｃｌ6-a （１）
のジシランの製造方法において、
一般式（２）
ＲbＳｉ2Ｃｌ6-b （２）
［前記式中、
Ｒは、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基を表し、
ａは、１、２又は３の値を表し、
ｂは、４、５又は６の値を表す］のジシランを含有する混合物を、酸化アルミニウム１００質量部に対して、塩化アルミニウム１〜１０質量部、及び酸化マグネシウム、酸化銅、酸化亜鉛及びそれらの混合物から選択される金属酸化物０〜１０質量部を含有する酸化アルミニウム触媒の存在でハロゲン化水素と反応させる、ジシランの製造方法。
【請求項２】
前記基Ｒは、メチル基又はエチル基である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ハロゲン化水素として塩化水素を使用する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記酸化アルミニウム触媒は、少なくとも０．２ｃｍ3／ｇの細孔容量を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記酸化アルミニウム触媒は、少なくとも１００ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記温度は１８０℃〜２８０℃である、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【公表番号】特表２０１３−５２１２４１（Ｐ２０１３−５２１２４１Ａ）
【公表日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５５３６０（Ｐ２０１２−５５５３６０）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５２４４０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０７３６０
【国際公開日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（３９０００８９６９）ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト (417)
【氏名又は名称原語表記】Ｗａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ−Ｓｅｉｄｅｌ−Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ−８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５２４４０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０７３６０
【国際公開日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（３９０００８９６９）ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト (417)
【氏名又は名称原語表記】Ｗａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ−Ｓｅｉｄｅｌ−Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ−８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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