Ｓｉ−ハロゲン化合物へのＳｉ−Ｈ化合物の転化法
本発明の対象は、Ｓｉ−ハロゲン結合を有するケイ素化合物（Ｃｌ）へのＳｉ−Ｈ結合を有するケイ素化合物（Ｈ）の転化法であって、ケイ素化合物（Ｈ）を気相中でハロゲン化水素と、γ−酸化アルミニウムの存在で反応させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相中でのハロゲン化水素を用いるＳｉ−ハロゲン化合物へのＳｉ−Ｈ化合物の転化法に関する。
【０００２】
ハロゲンシラン又はオルガノハロゲンシランを製造する際に、Ｓｉ−Ｈ含有シランも含有する混合物がしばしば生じる。これらのシランは、望まれうるものであり、かつ前記混合物から純粋単離されることができる。これらは、しかしまた望まれうるものではなく、故に除去されなければならない。最も一般に使われるシラン混合物を分離する方法は蒸留である。ところでＳｉ−Ｈ含有シラン及びその他の１つ又はそれ以上のシランの沸点が、かなり近くに存在するか又はそれどころかアゼオトロープが形成される場合には、蒸留は費用がかかり、かつ費用集約的になる。
【０００３】
米国特許(US-A)第5336799号明細書には、Ｓｉ−Ｈ含有化合物を、Ｐｔ触媒又はＰｄ触媒上での有機ハロゲン化物との反応により、相応するオルガノシランへ転化させることが記載されている。前記反応速度は、ゆっくりであり、かつ比較的高価な有機ハロゲン化物が必要である。
【０００４】
欧州特許出願公開(EP-A)第423948号明細書には、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉのような金属触媒上でＳｉ−Ｈを有するオルガノシランとハロゲン化水素とを反応させてオルガノハロゲンシランに変換することが記載されている。前記触媒は高価であり、かつ金属ハロゲン化物へのゆっくりとした酸化によって触媒の失活が行われる。
【０００５】
米国特許(US-A)第5302736号明細書には、そのためのＡｇ触媒又はＡｕ触媒が記載されているが、しかし前記反応の進行は遅すぎる。
【０００６】
米国特許(US-A)第3754077号明細書には、１つ又はそれ以上のＳｉ−Ｈ結合を有するハロゲンシランを、気相中でハロゲン化水素を用いて活性炭、Ａｌ2Ｏ3又はＳｉＯ2のような固体触媒上で、テトラハロゲンシランへ転化させることが記載されている。前記方法は、有機基を有しないシランについてのみ開発されており、２００℃以上の温度を必要とする。
【０００７】
本発明の課題は、Ｓｉ−Ｈ含有シランを、変化した沸点を有するシランへ変換するために改善された方法を提供することである。
【０００８】
本発明の対象は、Ｓｉ−ハロゲン結合を有するケイ素化合物（Ｃｌ）へのＳｉ−Ｈ結合を有するケイ素化合物（Ｈ）の転化法であって、ケイ素化合物（Ｈ）を気相中でハロゲン化水素と、γ−酸化アルミニウムの存在で反応させる。
【０００９】
本方法は、低い温度で進行し、かつＳｉ−Ｈ結合を有する全ての蒸発可能なケイ素化合物（Ｈ）に適している。前記γ−酸化アルミニウム触媒は、極めて長い耐用時間を有し、かつ極めて簡単に取り扱うことができる。
【００１０】
Ｓｉ−Ｈ結合を有する好ましいケイ素化合物（Ｈ）は、オルガノポリシロキサン、オルガノポリシラン及び特にモノシランである。
【００１１】
シラン（Ｈ）は、好ましくは、一般式１
ＲxＳｉＨ4-x （１）
を有し、ここで、
Ｒは、ハロゲン基で置換されているか又はハロゲン基で置換されていない一価のＣ1〜Ｃ18−炭化水素基又はハロゲン基を表し、かつ
ｘは値１、２又は３を表す。
【００１２】
好ましくは、Ｃ1〜Ｃ18−炭化水素基Ｒは、フェニル基又はＣ1〜Ｃ6−アルキル基、ビニル基又はアリル基、特にメチル基又はエチル基である。Ｒ上のハロゲン置換基は、好ましくはフッ素、塩素及び臭素、特に塩素である。
【００１３】
ハロゲン基Ｒは、好ましくはフッ素、塩素及び臭素、特に塩素である。
【００１４】
本発明による方法は、メチルクロロシラン類、特に副生物としてケイ素化合物（Ｈ）、特に、ＥｔＨＳｉＣｌ2及び場合により別の副生物を含有するメチルクロロシラン類の直接合成からの粗生成物及び予備精製された生成物を精製する際の使用に適している。
【００１５】
前記メチルクロロシラン類中のケイ素化合物（Ｈ）の好ましい濃度は、１０〜５０００ppmである。
【００１６】
同様にメチルクロロシラン類の直接合成の副生物として生じる炭化水素は、より低沸点の炭化水素へ分解される。
【００１７】
使用されるハロゲン化水素は、好ましくは塩化水素又は臭化水素、特に塩化水素である。
【００１８】
好ましくは、ケイ素化合物（Ｈ）の水素１molあたりハロゲン化水素１．５〜５０mol、特に３〜１０molが使用される。
【００１９】
使用されるγ−酸化アルミニウムは、粉末として又は成形体の形で使用される。細孔容積は好ましくは少なくとも８０％である。ＢＥＴ表面積は好ましくは少なくとも２００m2/g、特に少なくとも３００m2/gである。
【００２０】
圧力及び温度は、幅広い範囲内で変更可能であり、かつ好ましくは前接続された塔の条件に適合され、ここで前記塔は、豊富化されたケイ素化合物（Ｈ）、特にＥｔＨＳｉＣｌ2を有する留分を提供する。
【００２１】
本発明による方法は、好ましくは少なくとも５０℃、特に少なくとも８０℃の温度で及び好ましくは高くとも１９０℃、特に高くとも１５０℃の温度で実施される。
【００２２】
本発明による方法は、好ましくは管形反応器中で実施され、その際に前記混合物は好ましくは蒸気状で供給される。
【００２３】
前記の式の前記の全ての符号は、それらの意味をそれぞれ互いに独立して有する。
【００２４】
以下の例において、それぞれ他に記載されない限り、全ての量及びパーセントの記載は質量に基づいており、全ての圧力は０．１０MPa (abs)であり、かつ全ての温度は２０℃である。
【実施例】
【００２５】
熱媒体で加熱された内径５０mm及び長さ６００mmの管形反応器に、８７％の細孔容積及び２４４m2/gのＢＥＴ表面積を有する市販のγ−酸化アルミニウム押出物1 lが充填されている。
【００２６】
エチルジクロロシラン３６０ppm及びＣ7〜Ｃ8−炭化水素１３００ppmを有するガス状メチルクロロシラン留分６００g/hを、１１０℃の熱媒体温度及び１barの超過圧で塩化水素２l/hと共に前記触媒に導通させる。凝縮された生成物を、ＧＣを用いて分析する。前記生成物は、エチルジクロロシランを含有せず、Ｃ7〜Ｃ8−炭化水素の８５％がプロパン及びブタンに分解されている。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相中でのハロゲン化水素を用いるＳｉ−ハロゲン化合物へのＳｉ−Ｈ化合物の転化法に関する。
【０００２】
ハロゲンシラン又はオルガノハロゲンシランを製造する際に、Ｓｉ−Ｈ含有シランも含有する混合物がしばしば生じる。これらのシランは、望まれうるものであり、かつ前記混合物から純粋単離されることができる。これらは、しかしまた望まれうるものではなく、故に除去されなければならない。最も一般に使われるシラン混合物を分離する方法は蒸留である。ところでＳｉ−Ｈ含有シラン及びその他の１つ又はそれ以上のシランの沸点が、かなり近くに存在するか又はそれどころかアゼオトロープが形成される場合には、蒸留は費用がかかり、かつ費用集約的になる。
【０００３】
米国特許(US-A)第5336799号明細書には、Ｓｉ−Ｈ含有化合物を、Ｐｔ触媒又はＰｄ触媒上での有機ハロゲン化物との反応により、相応するオルガノシランへ転化させることが記載されている。前記反応速度は、ゆっくりであり、かつ比較的高価な有機ハロゲン化物が必要である。
【０００４】
欧州特許出願公開(EP-A)第423948号明細書には、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉのような金属触媒上でＳｉ−Ｈを有するオルガノシランとハロゲン化水素とを反応させてオルガノハロゲンシランに変換することが記載されている。前記触媒は高価であり、かつ金属ハロゲン化物へのゆっくりとした酸化によって触媒の失活が行われる。
【０００５】
米国特許(US-A)第5302736号明細書には、そのためのＡｇ触媒又はＡｕ触媒が記載されているが、しかし前記反応の進行は遅すぎる。
【０００６】
米国特許(US-A)第3754077号明細書には、１つ又はそれ以上のＳｉ−Ｈ結合を有するハロゲンシランを、気相中でハロゲン化水素を用いて活性炭、Ａｌ2Ｏ3又はＳｉＯ2のような固体触媒上で、テトラハロゲンシランへ転化させることが記載されている。前記方法は、有機基を有しないシランについてのみ開発されており、２００℃以上の温度を必要とする。
【０００７】
本発明の課題は、Ｓｉ−Ｈ含有シランを、変化した沸点を有するシランへ変換するために改善された方法を提供することである。
【０００８】
本発明の対象は、Ｓｉ−ハロゲン結合を有するケイ素化合物（Ｃｌ）へのＳｉ−Ｈ結合を有するケイ素化合物（Ｈ）の転化法であって、ケイ素化合物（Ｈ）を気相中でハロゲン化水素と、γ−酸化アルミニウムの存在で反応させる。
【０００９】
本方法は、低い温度で進行し、かつＳｉ−Ｈ結合を有する全ての蒸発可能なケイ素化合物（Ｈ）に適している。前記γ−酸化アルミニウム触媒は、極めて長い耐用時間を有し、かつ極めて簡単に取り扱うことができる。
【００１０】
Ｓｉ−Ｈ結合を有する好ましいケイ素化合物（Ｈ）は、オルガノポリシロキサン、オルガノポリシラン及び特にモノシランである。
【００１１】
シラン（Ｈ）は、好ましくは、一般式１
ＲxＳｉＨ4-x （１）
を有し、ここで、
Ｒは、ハロゲン基で置換されているか又はハロゲン基で置換されていない一価のＣ1〜Ｃ18−炭化水素基又はハロゲン基を表し、かつ
ｘは値１、２又は３を表す。
【００１２】
好ましくは、Ｃ1〜Ｃ18−炭化水素基Ｒは、フェニル基又はＣ1〜Ｃ6−アルキル基、ビニル基又はアリル基、特にメチル基又はエチル基である。Ｒ上のハロゲン置換基は、好ましくはフッ素、塩素及び臭素、特に塩素である。
【００１３】
ハロゲン基Ｒは、好ましくはフッ素、塩素及び臭素、特に塩素である。
【００１４】
本発明による方法は、メチルクロロシラン類、特に副生物としてケイ素化合物（Ｈ）、特に、ＥｔＨＳｉＣｌ2及び場合により別の副生物を含有するメチルクロロシラン類の直接合成からの粗生成物及び予備精製された生成物を精製する際の使用に適している。
【００１５】
前記メチルクロロシラン類中のケイ素化合物（Ｈ）の好ましい濃度は、１０〜５０００ppmである。
【００１６】
同様にメチルクロロシラン類の直接合成の副生物として生じる炭化水素は、より低沸点の炭化水素へ分解される。
【００１７】
使用されるハロゲン化水素は、好ましくは塩化水素又は臭化水素、特に塩化水素である。
【００１８】
好ましくは、ケイ素化合物（Ｈ）の水素１molあたりハロゲン化水素１．５〜５０mol、特に３〜１０molが使用される。
【００１９】
使用されるγ−酸化アルミニウムは、粉末として又は成形体の形で使用される。細孔容積は好ましくは少なくとも８０％である。ＢＥＴ表面積は好ましくは少なくとも２００m2/g、特に少なくとも３００m2/gである。
【００２０】
圧力及び温度は、幅広い範囲内で変更可能であり、かつ好ましくは前接続された塔の条件に適合され、ここで前記塔は、豊富化されたケイ素化合物（Ｈ）、特にＥｔＨＳｉＣｌ2を有する留分を提供する。
【００２１】
本発明による方法は、好ましくは少なくとも５０℃、特に少なくとも８０℃の温度で及び好ましくは高くとも１９０℃、特に高くとも１５０℃の温度で実施される。
【００２２】
本発明による方法は、好ましくは管形反応器中で実施され、その際に前記混合物は好ましくは蒸気状で供給される。
【００２３】
前記の式の前記の全ての符号は、それらの意味をそれぞれ互いに独立して有する。
【００２４】
以下の例において、それぞれ他に記載されない限り、全ての量及びパーセントの記載は質量に基づいており、全ての圧力は０．１０MPa (abs)であり、かつ全ての温度は２０℃である。
【実施例】
【００２５】
熱媒体で加熱された内径５０mm及び長さ６００mmの管形反応器に、８７％の細孔容積及び２４４m2/gのＢＥＴ表面積を有する市販のγ−酸化アルミニウム押出物1 lが充填されている。
【００２６】
エチルジクロロシラン３６０ppm及びＣ7〜Ｃ8−炭化水素１３００ppmを有するガス状メチルクロロシラン留分６００g/hを、１１０℃の熱媒体温度及び１barの超過圧で塩化水素２l/hと共に前記触媒に導通させる。凝縮された生成物を、ＧＣを用いて分析する。前記生成物は、エチルジクロロシランを含有せず、Ｃ7〜Ｃ8−炭化水素の８５％がプロパン及びブタンに分解されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ−ハロゲン結合を有するケイ素化合物（Ｃｌ）へのＳｉ−Ｈ結合を有するケイ素化合物（Ｈ）への転化法であって、
ケイ素化合物（Ｈ）を気相中でハロゲン化水素と、γ−酸化アルミニウムの存在で反応させる
ことを特徴とする、ケイ素化合物（Ｃｌ）へのケイ素化合物（Ｈ）への転化法。
【請求項２】
ケイ素化合物（Ｈ）は、一般式１
ＲxＳｉＨ4-x （１）
で示されるシランであり、ここで、
Ｒは、ハロゲン基で置換されているか又はハロゲン基で置換されていない一価のＣ1〜Ｃ18−炭化水素基であるか、又はハロゲン基であり、かつ
ｘは、値１、２又は３を意味する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
使用されるハロゲン化水素が塩化水素である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
γ−酸化アルミニウムのＢＥＴ表面積が少なくとも２００m2/gである、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】
温度が５０℃〜１９０℃である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１】
Ｓｉ−ハロゲン結合を有するケイ素化合物（Ｃｌ）へのＳｉ−Ｈ結合を有するケイ素化合物（Ｈ）への転化法であって、
ケイ素化合物（Ｈ）を気相中でハロゲン化水素と、γ−酸化アルミニウムの存在で反応させる
ことを特徴とする、ケイ素化合物（Ｃｌ）へのケイ素化合物（Ｈ）への転化法。
【請求項２】
ケイ素化合物（Ｈ）は、一般式１
ＲxＳｉＨ4-x （１）
で示されるシランであり、ここで、
Ｒは、ハロゲン基で置換されているか又はハロゲン基で置換されていない一価のＣ1〜Ｃ18−炭化水素基であるか、又はハロゲン基であり、かつ
ｘは、値１、２又は３を意味する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
使用されるハロゲン化水素が塩化水素である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
γ−酸化アルミニウムのＢＥＴ表面積が少なくとも２００m2/gである、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】
温度が５０℃〜１９０℃である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【公表番号】特表２０１０−５３１８３２（Ｐ２０１０−５３１８３２Ａ）
【公表日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１３８３６（Ｐ２０１０−５１３８３６）
【出願日】平成２０年６月１１日（２００８．６．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５７２５６
【国際公開番号】ＷＯ２００９／００３８０５
【国際公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【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２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１１日（２００８．６．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５７２５６
【国際公開番号】ＷＯ２００９／００３８０５
【国際公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【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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