Способ получения органосиланов реакцией перераспределения
Номер патента: 1709
Опубликовано: 25.06.2001
Авторы: Катала Макс, Колен Паскаль, Ижерсем Франсуаз, Дардар Мишель
Формула / Реферат
1. Способ получения органосиланов, включающий
реакцию перераспределения между хлорированным органогидросиланом формулы (I)
(R)a(H)bSiCl4-a-b и органозамещенным и необязательно хлорированным силаном формулы (2) (R')cSiCl4-c, где а=1 или 2; b=1 или 2; a+b=2 или 3; с=1, 2, 3, 4, а значения R и R' одинаковы или различны и каждый представляет собой линейный или разветвленный C1-C6алкил или C6-C12арил; в присутствии эффективного количества катализатора, представляющего собой кислоту Льюиса формулы (3) М(Х)d, в которой М представляет собой металл, выбранный из Ti, Fe, Сu, Аg, Zn, Cd, Нg, Al, Ga, In, В, Sn, Pb, Sb и Bi; X представляет собой атом галогена, a d - валентность металла М;
и выделение дистилляцией полученного в результате перераспределения хлорированного органогидросилана,
отличающийся тем, что после реакции перераспределения вводят, по меньшей мере, одно соединение, которое ингибирует катализатор перераспределения, и соответствующее следующим характеристикам:
оно выбрано из жидких полиорганосилоксанов (РОS), имеющих вязкость при 25шС почти равную 5000 мПаЧс;
оно используется в количествах, при которых соотношение r = количество молей атомов металла М, отданных катализатором/количество молей атомов кислорода, отданных ингибитором равно или менее 0,9.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ингибитор, являющийся кремнийорганическим соединением, используют в количествах, при которых соотношение r находится между 0,6 и 0,9.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что ингибирующее кремнийорганическое соединение может представлять собой
(i) линейный или по существу линейный РОS, состоящий из фрагментов формулы (4), заканчивающийся на одном из концов цепей фрагментом формулы (5), а на другом конце - фрагментом формулы (6),
(2i) циклический РОS, состоящий из фрагментов формулы (4),
(3i) смесь нескольких образцов типа (i) или (2i) друг с другом,
(4i) смесь одного или нескольких образцов типа (i) с одним или несколькими образцами типа (2i)
где значения R1 одинаковы или различны и каждый представляет собой нормальный или разветвленный C1-С8алкил, необязательно замещенный одним или несколькими галогенами; C5-C8циклоалкил;
или C6-C12арил или аралкил, имеющий C6-C12арильную часть и C1-C4алкильную часть, необязательно замещенный в ароматической части одним или несколькими галогенами, C1-С3 алкилом (алкилами) и/или C1-С3алкокси;
значения Y одинаковы или различны и каждый представляет собой либо R1 радикал, либо OR2 радикал, где R2 - атом водорода или нормальный или разветвленный C1-С3алкил.
4. Способ по п.3, отличающbйся тем, что ингибирующее кремнийорганическое соединение представляет собой жидкость типа (i), (2i), (3i) или (4i), с вязкостью при 25шС почти равной 1000 мПаЧс, и, по крайней мере, 60% из числа всех R' являются метилами.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что кислоты Льюиса, используемые в качестве катализаторов, являются хлоридами или бромидами.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что катализатор выбран из группы, включающей TiCl4, FеСl3, CuCl, AgCl, ZnCl2, АlСl3, SnCl2, ВiСl3 и их различные смеси.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что катализатор используют в количествах от 0,1 до 10% по весу по отношению к общему весу загружаемых силанов формул (1) и (2).
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что
реакцию перераспределения проводят при температуре от 50 до 200шС, целесообразно при автогенном давлении,
реакционную смесь затем охлаждают до температуры менее, чем 40шС,
затем вводят ингибитор - кремнийорганическое соединение, и
целевой хлорированный органогидросилан, полученный в результате реакции перераспределения, выделяют дистилляцией.
9. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что
реакцию перераспределения проводят при температуре от 50 до 200шС, целесообразно при автогенном давлении,
вводят ингибитор - кремнийорганическое соединение, таким образом, прерывая реакцию перераспределения,
реакционную смесь затем охлаждают до температуры менее 40шС, и
целевой хлорированный органогидросилан выделяют дистилляцией.
10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что используют силаны, то есть хлорированный органогидросилан формулы (1) и органозамещенный и необязательно хлорированный силан формулы (2), в которых значения R и R' одинаковы или различны и каждый представляет собой нормальный или разветвленный C1-С3алкил или фенил.
11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что реакцию перераспределения осуществляют между хлорированным органогидросиланом (1) формулы RHSiCl2 и органозамещенным и хлорированным силаном (2) формулы R'3SiCl (т.е. а=1, b=1 и с=3).
Текст
1 Настоящее изобретение относится к усовершенствованному способу получения органосиланов, в частности, изобретение относится к усовершенствованному способу получения органосиланов, включающему так называемую реакцию перераспределения. Более подробно,настоящее изобретение касается усовершенствованного способа получения органосиланов,который включает реакцию перераспределения между хлорированным органогидросиланом и органозамещенным и необязательно хлорированным силаном с целью получения продукта,содержащего полученный в результате реакции перераспределения хлорированный органогидросилан, который выделяют перегонкой из реакционной смеси. Настоящее изобретение особенно касается реакции перераспределения между алкилгидродихлорсиланом и триалкилхлорсиланом с получением продукта перераспределения диалкилгидрохлорсилана. Этот перераспределенный диалкилгидрохлорсилан является синтетическим продуктом, представляющим собой весьма ценное средство, применяемое в самых различных областях, например, при получении органокремниевых мономеров или более конденсированных базовых соединений. Диалкилгидрохлорсилан является одним из побочных продуктов синтеза алкилхлорсиланов, осуществляемого в соответствии с общепринятым и хорошо известным способом, который заключается во взаимодействии алкилхлорида с кремнием в присутствии медного катализатора с образованием алкилхлорсиланов. Основным продуктом этой реакции является диалкилдихлорсилан. Получают также соединения типа триалкилхлорсилана, алкилтрихлорсилана и алкилгидродихлорсилана, помимо вышеуказанного побочного продукта-диалкилгидрохлорсилана. Вследствие промышленного интереса к этим побочным продуктам химии соединений кремния, в особенности, диалкилгидрохлорсилана, например, диметилгидрохлорсилана, появилось множество предложений по производству этих побочных продуктов. Одно из них состоит в осуществлении реакции перераспределения между, например, алкилгидродихлорсиланом и триалкилхлорсиланом или между алкилгидродихлорсиланом и тетраалкилсиланом. Это перераспределение приводит к желаемым диалкилгидрохлорсиланам, которые выделяют из реакционной смеси перегонкой (дистилляцией). В этом смысле многочисленные реакции перераспределения органосиланов, разрывания их цепочки и перераспределения связей кремний - алкил, кремний - хлор или кремний - водород в присутствии различных катализаторов,таких как кислоты Льюиса, являются известными. В заявке на патент Франции FR-A-2119477 четко проиллюстрирован этот способ получения 2 диалкилгидрохлорсилана путем перераспределения/дистилляции. В соответствии со способом эти заявки на патент метилгидродихлорсилан подвергают взаимодействию с триметилхлорсиланом при их мольном соотношении порядка 0,5 в присутствии катализатора АlСl3. Реакционную смесь помещают в реактор при автогенном давлении порядка от 3 до 5 х 105 Па и в течение нескольких часов поддерживают в нем температуру порядка 85-170 С. Заявитель воспроизвел этот известный из предшествующих источников способ, и было установлено, что выход при дистилляции, которую проводили в конце процесса для выделения из реакционной смеси перераспределения диметилгидрохлорсилана, является чрезвычайно низким и достигает приблизительно 71%. Такие результаты не удовлетворительны для производства в промышленном масштабе. Задачей настоящего изобретения является развитие и усовершенствование способа получения органосиланов, в основе которого лежит реакция перераспределения между хлорированным органогидросиланом и органозамещенным и необязательно хлорированным силаном с целью получения продукта, содержащего перераспределенный хлорированный органогидросилан, который выделяют из реакционной смеси дистилляцией, а именно, способ, характеризующийся выходом конечного целевого продукта на стадии дистилляции, а именно, перераспределенного хлорированного органогидросилана, в значительной степени превышающим соответствующие показатели известных способов перераспределения/дистилляции. Другой важной задачей изобретения является разработка способа, подобного описанному выше, который был бы более простым в осуществлении и экономичным. Заявитель нашел, что во время дистилляции имеет место побочная реакция, индуцированная катализатором. Было показано, что обычные катализаторы реакции перераспределения, такие как, например, АlСl3, катализируют реакцию дисмутации хлорированного органогидросилана, полученного в результате перераспределения. Такая дисмутация приводит к конверсии указанного продукта перераспределения в побочные продукты типа, необязательно хлорированных органогидросиланов, с одной стороны, и типа хлорированных органосиланов, с другой стороны. Например,Me2HSiCl превращается в MeSiH2 и в Me2SiCl2 вследствие этой побочной дисмутационной реакции (аббревиатура Me означает одновалентный СН 3-радикал). Ясно, что такое явление может оказывать только пагубное влияние на выход получаемого в результате перераспределения хлорированного органогидросилана, такого как, например,Me2HSiCl. 3 Заявитель не ограничился только этим открытием технической проблемы, имеющей место в известных реакциях перераспределения/дистилляции. Поэтому совершенно удивительным и неожиданным оказалось открытие средства, уменьшающего, фактически устраняющего побочную реакцию дисмутации путем ингибирования катализатора реакции перераспределения сразу же после выполнения им своей роли на первой стадии способа. Таким образом, поставленная задача решается настоящим изобретением, касающимся усовершенствованного способа получения органосиланов, включающим реакцию перераспределения между хлорированным органогидросиланом формулы (I) (R)a(Н)bSiСl4-a-b и органозамещенным и необязательно хлорированным силаном формулы (2)(R')cSiCl4-c, в которых: а=1 или 2; b=1 или 2; а+b=2 или 3; с=1,2,3,4, a радикалы R и R' одинаковы или различны и каждый представляет собой линейный или разветвленный C1-C6 алкил или С 6-С 12 арил; причем упомянутая реакция перераспределения проводится в присутствии эффективного количества катализатора, состоящего из кислот Льюиса формулы (3) МХd, в которой М представляет собой металл, выбранный из: Ti, Fe, Сu, Аg, Zn, Cd, Нg, Аl, Ga, In, В,Sn, Pb, Sb и Bi; X представляет собой атом галогена, a d представляет собой валентность металла М; и выделение дистилляцией хлорированного органогидросилана, полученного в результате реакции перераспределения; данный способ характеризуется тем, что после реакции перераспределения вводится, по крайней мере, одно соединение, которое ингибирует катализатор перераспределения, и это соединение соответствует следующим условиям:- оно выбрано из жидких полиорганосилоксанов (обозначенных как РОS), имеющих вязкость при 25 С максимально до 5000 мПас;r = (количество молей, соответствующих числу атомов металла M, отданных катализатором / количество молей, соответствующих числу атомов кислорода, отданных ингибитором) равно или менее 0,9. Согласно изобретению, преимуществом способа является ингибирование катализатора реакции перераспределения сразу же после выполнения им своей функции. Такая нейтрализация каталитической активности дает возможность уменьшить, насколько это возможно, практически устранить побочные реакции дисмутации, которые имеют место в процессе дистилляции. Таким образом, в конце процесса дистилляции получают требуемые перераспределенные хлорированные органогидросиланы с выходами, превышающими известные. 4 В предпочтительном варианте изобретения ингибирующее вещество используется в таких количествах, при которых значения соотношения r, указанного выше, находится в интервале от 0,6 до 0,9. Другим преимуществом способа является устранение возникновения и отложения накипи в дистилляционных остатках, которые в результате выглядят гомогенными. В случае отсутствия ингибитора или при использовании его в недостаточных количествах (соответствующих величинам r, превышающим 0,9), или в случае использования чрезвычайно высоких количеств ингибитора (соответствующих значениям r менее 0,6) образуются дистилляционные остатки,которые вследствие образования и отложения накипи выглядят как двухфазные. Заявитель считает, что этими твердыми материалами могут быть частицы катализатора в случае использования недостаточных количеств ингибитора; аморфные кристаллы комплекса, образованного катализатором и ингибирующим кремнийорганическим соединением в случае использования исключительно высоких количеств ингибитора. Ингибирующим кремнийорганическим соединением может быть(i) линейный или по существу линейный РОS, состоящий из фрагментов формулы (4),заканчивающийся на одном из концов цепочек фрагментом формулы (5), а на другом конце фрагментом формулы (6),(2i) циклический РОS, состоящий из фрагментов формулы (4);(3i) смесь друг с другом нескольких образцов типа (i) или (2i);(4i) смесь одного или нескольких образцов типа (i) с одним или несколькими образцами типа (2i), в которых значения R1 - одинаковы или различны и каждый представляет собой нормальный или разветвленный C1-C8 алкильный радикал,необязательно замещенный одним или несколькими галогеном (галогенами), например, метил,этил, пропил, октил или 3,3,3-трифторпропил; С 5-С 8-циклоалкильный радикал, такой, как например, циклогексил или циклогептил; или C6C12 арильный радикал или аралкильный радикал, имеющий C6-C12 арильный остаток и C1-C4 алкильный остаток, необязательно замещенный в арильной части одним или несколькими галогеном (галогенами), C1-С 3 алкилом (ами) и/или C1-С 3 алкокси, такой как, например, фенил, ксилил, толил,бензил, фенилэтил, хлорфенил или дихлорфенил; значения Y одинаковы или различны и каждый представляет собой: или радикал R1, или радикал OR2, где R2 - атом водорода или нор 5 мальный или разветвленный C1-С 3 алкильный радикал. Под линейным РОS (i) подразумевают РОS, в котором содержится не более 3% фрагментов, отличных от фрагментов формул (4), (5) или (6), например, фрагментов формул R1SiO3/2(Т) и/или SiO2(Q), причем указанная в % величина отражает количество Т и/или Q фрагментов в расчете на 100 атомов Si. Кремнийорганическое соединение, обладающее свойствами ингибитора, предпочтительно представляет собой жидкость типа (i),(2i), (3i) или (4i) c вязкостью при 25 С самое большее 1000 мПас, и в которой, по меньшей мере, 60% от общего числа радикалов R1 представлены метилами. Подходящими примерами ингибиторных соединений кремния являются в качестве линейного РОS (i): полидиметилсилоксаны, которые блокированы на каждом из концов цепи триметилсилокси-фрагментом [в формулах (4), (5) и (6): R1=Y=CH3] или гидроксильной группой [в формулах (4), (5) и (6):R1=CH3 и Y=OH], имеющие вязкость при 25 С от 5 до 300 мПас; в качестве циклического РОS (2i): циклические полидиметилсилоксаны, состоящие из 3-9 фрагментов формулы (4), где R1=CH3; и другие различные возможные смеси образцов типа (3i) или (4i). Используемые в заявленном способе в качестве катализаторов кислоты Льюиса предпочтительно являются хлоридами или бромидами. Примерами катализаторов, которые особенно пригодны, являются ТiСl4, FeCl3, CuCl,AgCl, ZnCl2, АlСl3, SnСl2, ВiСl3 и их различные смеси. Особенно подходящим является АlСl3. Катализаторы используются в количествах, составляющих, в основном, от 0,1% до 10% и, предпочтительно, от 0,5 до 5% по отношению к общему весу загружаемых силанов формул (1) и (2). Особенно предпочтительными являются значения взятых количеств от 1 до 4% по отношению к общему весу загрузки. Другим важным параметром способа согласно изобретению является момент введения ингибирующего кремнийорганического соединения. Предпочтительно более позднее введение ингибитора, когда реакция перераспределения уже закончилась. Кроме того известно, что реакцию перераспределения в основном проводят при температуре между 50 С и 200 С (преимущественно под автогенным давлением) и затем реакционную смесь охлаждают перед дистилляцией, отсюда становится возможным планировать введение ингибитора либо при температуре перераспределения, до охлаждения, либо после возврата реакционной смеси к температуре на стадии охлаждения, 001709 6 либо до, либо после указанного охлаждения. Ниже приводятся два предпочтительные варианта осуществления способа согласно изобретению. В соответствии с первым вариантом реакцию перераспределения осуществляют при температуре от 50 С до 200 С, предпочтительно от 80 С до 150 С, желательно под автогенным давлением,реакционную смесь затем охлаждают до температуры менее 40 С, предпочтительно менее 30 С и более предпочтительно все же до значений от 10 до 30 С,затем вводят ингибитор - кремнийорганическое соединение,и, наконец, получают целевой хлорированный органогидросилан, полученный путем реакции перераспределения, выделяя его дистилляцией. В соответствии со вторым вариантом осуществляют реакцию перераспределения при температуре от 50 до 200 С, предпочтительно от 80 до 150 С, желательно под автогенным давлением,вводят ингибитор - кремнийорганическое соединение так, что реакция перераспределения прерывается,реакционную смесь затем охлаждают до температуры менее 40 С, предпочтительно менее 30 С и еще более предпочтительно до значений от 10 до 30 С,и, наконец, целевой хлорированный органогидросилан выделяют дистилляцией. Что касается параметров способа (продолжительности, температуры, давления), следует отметить, что весьма благоприятной температурой при перераспределении являются, например, значения порядка 90-120 С, тогда как идеальное давление имеет значения приблизительно от 3 до 5 х 105 Па. Продолжительность реакции перераспределения зависит от стехиометрии реакции, а также от температуры. Экспериментальным путем определено, что она составляет 1-3 ч. Предпочтительным является охлаждение реакционной смеси после реакции перераспределения до температуры порядка 15 С. Перед введением ингибитора давление реакционной смеси возвращают к атмосферному при необходимости, например, дегазированием. Ингибитор - кремнийорганическое соединение целесообразно вводить медленно, например, в течение одного или нескольких десятков мин, например, от 20 до 30 мин. Ввод ингибитора обычно приводит к небольшому повышению температуры, а также к заметному выделению газа и возможно образование белого осадка. Далее следует стадия дистилляции, проводимая предпочтительно при атмосферном давлении, в результате которой получают дистиллят, содержащий целевой хлорированный орга 7 ногидросилан, полученный в результате перераспределения, и двухфазный или гомогенный дистилляционный остаток, что зависит от количества используемого в качестве ингибитора кремнийорганического соединения. Что касается двух типов силанов, которые вступают во взаимодействие, то есть хлорированного органогидросилана формулы (I) и органозамещенного и необязательно хлорированного силана формулы (2), следует отметить, что R и R' могут быть выбраны, например, из метила,этила, пропила, изопропила, бутила, гексила,фенила, нафтила и дифенила.R и R' - предпочтительно одинаковы или различны, и каждый представляет нормальный или разветвленный C1-С 3 алкил или фенил. Во всяком случае особенно предпочтительно, когда R и R' -одинаковы или различны и каждый представляет собой метил или фенил. В соответствии с настоящим изобретением способ относится к успешному осуществлению реакции перераспределения между хлорированным органогидросиланом (I) формулыRHSiCl2 и органозамещенным и хлорированным силаном (2) формулы R'3SiCl (в этом случае а=1,b=1 и с=3), R и R' имеют значения, указанные выше при описании изобретения для формул (1) и (2). Согласно изобретению способ весьма успешно осуществляет реакцию перераспределения между хлорированным органогидросиланом(1) формулы RHSiCl2 и органозамещенным и хлорированным силаном (2) формулы R'3SiCl (в этом случае а=1, b=1 и с=3), в которых R и R' одинаковы или различны и каждый представляет собой нормальный или разветвленный С 1-С 3 алкил или фенил. В соответствии с изобретением способ особенно успешно позволяет осуществлять реакцию перераспределения между хлорированным органогидросиланом (1) формулы RHSiCl2 и органозамещенным хлорированным силаном(2) формулы R'3SiCl, где R и R' одинаковы или различны и каждый представляет собой метил или фенил. Обычно при осуществлении способа настоящего изобретения реагент, являющийся хлорированным органогидросиланом формулы(1) может присутствовать в реакционной среде при реакции перераспределения в количестве,по меньшей мере, 10% мол. по отношению ко всей реакционной смеси хлорированного органогидросилана формулы (1) + органозамещенного и необязательно хлорированного силана формулы (2). Предпочтительно мольное соотношение: хлорированный органогидросилан формулы (1)/ органозамещенный силан формулы (2) равно от 0,1 до 2. Более предпочтительно это мольное соотношение составляет от 0,3 до 0,7. 8 В ходе реакции перераспределения, осуществление которой происходит весьма успешно с помощью способа настоящего изобретения,с участием, например, MeHSiCl2 и Me3SiCl в качестве исходных силанов (1) и (2), в итоге выделяют продукт перераспределения хлорированный органогидросилан формулы Me2HSiCl и соединение Me2SiCl2. Следует отметить, что этот силан Ме 2SiСl2 является по существу продуктом реакции перераспределения, но он может также получаться в результате упомянутой выше побочной реакции дисмутации (когда это имеет место), когда часть перераспределенного силана Me2HSiCl превращается в Me2SiH2 иMe2SiCl2. Способ данного изобретения позволяет существенно увеличить выход перераспределенного хлорированного органогидросилана(например, Me2HSiCl), несмотря на упрощение процедур синтеза (перераспределение/дистилляция). Средства, используемые для осуществления данного способа, являются обычными инженерными средствами, которыми обычно располагает специалист в данной области. Примеры, которые будут приведены ниже,помогут лучше понять все альтернативные формы и преимущества (технологические возможности) способа согласно изобретению на основе сравнительных опытов и получаемых выходов. Примеры А) В качестве ингибитора используют следующие кремнийорганические соединения:POS 1: ,- дигидроксилированное полидиметилсилоксановое масло с прямой цепочкой с вязкостью при 25 С, равной 50 мПас, формулы и имеющее следующие характеристики: вычисленная молек. масса=283,3 г, количество атомов кислорода на одну молекулу масла = 4,59;POS 2: циклическое полидиметилсилоксановое масло, содержащее 4 диметилсилокси единицы с вязкостью при 25 С, равной 2 мПас,и имеющее следующие характеристики: вычисленная молекулярная масса = 296 г; количество атомов кислорода на одну молекулу масла = 4;POS 3: циклическое полидиметилсилоксановое масло, содержащее 5 диметилсилокси единиц с вязкостью при 25 С, равной 2,5 мПас,и имеющее следующие характеристики: вычисленная молекулярная масса = 370 г; количество атомов кислорода на одну молекулу масла = 5. В) Процедура.I) Опыты без ингибирования катализатора Сравнительный пример 1 913 г Me3SiCl и 483 г MeHSiCl2, т.е. при молярном соотношении МеН/Ме 3, равном 0,5,загружают при перемешивании в 2-литровый реактор из нержавеющей стали, заблаговремен 9 но продутый азотом. К смеси добавляют катализатор, т.е. 42 г безводного хлорида алюминия. Реактор закрывают и давление доводят азотом до 10 х 105 Па и затем до величины атмосферного давления. Перемешивание обеспечивается с помощью турбины Rushton. Скорость перемешивания устанавливается на 1000 об/мин. Осуществляют нагревание до 100 С и давление устанавливают до 4,5 х 105 Па. Температуру 100 С поддерживают в течение 2 ч. Реактор охлаждают до 20 С и остаточное давление от 1,5 до 2 х 105 Па снижают дегазированием. 1387 г реакционной смеси, содержащей 193 г Me2HSiCl и 3% вес.хлорида алюминия, выделяют дистилляцией при атмосферном давлении. Получают дистиллят, содержащий диметилгидрохлорсилан, и гетерогенный дистилляционный остаток с суспендированным АlСl3. Дистилляты и остатки анализируют парофазной хроматографией. Количество Me2HSiCl в дистилляте составляет 136 г.II) Опыты с ингибированием катализатора Пример 1 915 г Me3SiCl и 483 г MeHSiCl2, т.е. при молярном соотношении МеН/Ме 3, равном 0,5,загружают при перемешивании в 2-литровый реактор из нержавеющей стали, заблаговременно продутый азотом. К этой смеси добавляют катализатор, т.е. 42 г безводного хлорида алюминия. Реактор закрывают и доводят азотом давление до l0x105 Па и затем до величины атмосферного давления. Перемешивание обеспечивается с помощью турбины Rushton. Скорость перемешивания устанавливают на 1000 об/мин. Осуществляют нагревание до 100 С и давление устанавливают до 4,5 х 105 Па. Температуру 100 С поддерживают в течение 2 ч. Реактор охлаждают до 15 С. Остаточное давление 1,5 х 105 Па спускают. 149 г ингибитора - соединения РОS 1 вводят в реактор в течение 20 мин. Температура поднимается до 18,5 С. Наблюдается заметное выделение газа и образование белого осадка. 1557 г реакционной смеси, содержащей 185,7 гMe2HSiCl и неактивный катализатор, отделяют дистилляцией при атмосферном давлении. Получают дистиллят,содержащий диметилгидрохлорсилан, и двухфазный дистилляционный остаток. Дистилляты и остатки анализируют парофазной хроматографией. Содержание Me2HSiCl в дистилляте составляет 185 г. Пример 2 915 г Me3SiCl и 483 г MeHSiCl2, т.е. при молярном соотношении МеН/Ме 3, равном 0,5,загружают при перемешивании в 2-литровый реактор из нержавеющей стали, заблаговременно продутый азотом. К этой смеси добавляют катализатор, т.е. 42 г безводного хлорида алюминия. Реактор закрывают и доводят азотом давление до 10 х 105 Па и затем до величины атмосферного дав 001709 10 ления. Перемешивание обеспечивается с помощью турбины Rushton. Скорость перемешивания устанавливают на 1000 об/мин. Осуществляют нагревание до 100 С и давление устанавливают до 4,5 х 105 Па. Температуру 100 С поддерживают в течение 2 ч. Реактор охлаждают до 15 С. Остаточное давление 1,5 х 105 Па спускают. 66 г ингибитора - соединения РОS 1 вводят в реактор в течение 20 мин. Температура поднимается до 18,5 С. Наблюдается заметное выделение газа и образование белого осадка. 1476 г реакционной смеси, содержащей 199,6 гMe2HSiCl и неактивный катализатор, отделяют дистилляцией при атмосферном давлении. Получают дистиллят,содержащий диметилгидрохлорсилан, и двухфазный дистилляционный остаток. Дистилляты и остатки анализируют парофазной хроматографией. Содержание Me2HSiCl в дистилляте составляет 199 г. Пример 3 915 г Ме 3SiСl и 483 г MeHSiCl2, т.е. при молярном соотношении МеН/Ме 3, равном 0,5 загружают при перемешивании в 2-литровый реактор из нержавеющей стали, заблаговременно продутый азотом. К этой смеси добавляют катализатор, т.е. 42 г безводного хлорида алюминия. Реактор закрывают и давление доводится азотом до 10 х 105 Па и затем до величины атмосферного давления. Перемешивание осуществляется с помощью турбины Rushton. Скорость перемешивания устанавливают на 1000 об/мин. Осуществляют нагревание до 100 С и устанавливают давление до 4,5 х 105 Па. Температуру 100 С поддерживают в течение 2 ч. 58,5 г ингибитора соединения РОS 3 вводят в реактор в течение 10 мин. Повышение давления не отмечается. Затем реактор охлаждают до 20 С. Остаточное давление от 1,5 до 2 х 105 Па спускают. 1462 реакционной смеси, содержащей 196,8 г Me2HSiCl и неактивный катализатор, отделяют дистилляцией при атмосферном давлении. Получают дистиллят, содержащий диметилгидрохлорсилан, и двухфазный дистилляционный остаток. Дистилляты и остатки анализируют парофазной хроматографией. Содержание Me2HSiCl в дистилляте составляет 196,4 г. Пример 4 915 г Me3SiCl и 483 MeHSiCl2, т.е. при молярном соотношении МеН/Ме 3, равном 0,5, загружают при перемешивании в 2-литровый реактор из нержавеющей стали, заблаговременно продутый азотом. К этой смеси добавляют катализатор, т.е. 42 г безводного хлорида алюминия. Реактор закрывают и давление доводят азотом до 10 х 105 Па и затем до величины атмосферного давления. Перемешивание обеспечивается с помощью турбины Rushton. Скорость перемешивания устанавливают 1000 об/мин. Осуществляют нагревание до 100 С и устанавливают давление до 4,5 х 105 Па. Температуру 100 С поддерживают в течение 2 ч. Реактор охлаждают до 20 С. Остаточное давление от 1,5 до 2 х 105 Па опускают. 46,2 ингибитора - соединения РОS 2 вводят в реактор в течение 10 мин. Наблюдается слабый разогрев без выделения газа. 1416 г реакционной смеси, содержащей 206 г Me2HSiCl и неактивный катализатор, выделяют дистилляцией при атмосферном давлении. Получают дистиллят, содержащий диметилгидрохлорсилан, и двухфазный дистилляционный остаток. Дистилляты и остатки анализируют парофазной хроматографией. Содержание Me2HSiCl в дистилляте составляет 200 г. Пример 5 915 г Ме 3SiСl и 483 MeHSiCl2, т.е. при молярном соотношении МеН/Ме 3, равном 0,5, загружают при перемешивании в 2-литровый реактор из нержавеющей стали, заблаговременно продутый азотом. К этой смеси добавляют катализатор, т.е. 42 г безводного хлорида алюминия. Реактор закрывают и давление доводят азотом до 10 х 105 Па и затем до величины атмосферного давления. Перемешивание обеспечивается с помощью турбины Rushton. Скорость перемешивания устанавливают 1000 об/мин. Осуществляют нагревание до 100 С и давление понижают до 5 х 105 Па. Температуру 100 С поддерживают в течение 2 ч. 45 г ингибитора - соединения РОS 3 вводят в реактор в течение 10 мин. Затем реактор охлаждают до 20 С. Остаточное давление от 1,5 до 2 х 105 Па спускают. 1424 г реакционной смеси, содержащей 194,3 г Me2HSiCl и неактивный катализатор, отделяют дистилляцией при атмосферном давлении. Получают дистиллят,содержащий диметилгидрохлорсилан, и двухфазный дистилляционный остаток. Дистилляты и остатки анализируются парофазной хроматографией. Содержание Me2HSiCl в дистилляте составляет 190,4 г. Пример 6 915 г Me3SiCl и 491 г MeHSiCl2, т.е. при молярном соотношении МеН/Ме 3, равном 0,5,загружают при перемешивании в 2-литровый реактор из нержавеющей стали, заблаговременно продутый азотом. К этой смеси добавляют катализатор, т.е. 42 г безводного хлорида алюПримеры Сравнительный пример 1 Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6 Сравнительный пример 2 Пример 7 12 миния. Реактор закрывают и давление доводят азотом до 10 х 105 Па и затем до величины атмосферного давления. Перемешивание обеспечивается с помощью турбины Rushton. Скорость перемешивания устанавливают 1000 об/мин. Осуществляют нагревание до 100 С и давление понижают до 5 х 105 Па. Температуру 100 С поддерживают в течение 2 ч. 36 г ингибитора - соединения РОS 3 вводят в реактор в течение 10 мин. Затем реактор охлаждают до 20 С. Остаточное давление от 1,5 до 2 х 105 Па спускают. 543,8 г реакционной смеси, содержащей 71 гMe2HSiCl и неактивный катализатор, отделяют дистилляцией при атмосферном давлении. Получают дистиллят, содержащий диметилгидрохлорсилан, и гомогенный дистилляционный остаток. Дистилляты и остатки анализируются парофазной хроматографией. Содержание Me2HSiCl в дистилляте составляет 69,3 г. Сравнительный пример 2 909 г Ме 3SiСl и 476 MeHSiCl2, т.е. при молярном соотношении МеН/Ме 3, равном 0,5, загружают при перемешивании в 2-литровый реактор из нержавеющей стали, заблаговременно продутый азотом. К этой смеси добавляют катализатор, т.е. 42 г безводного хлорида алюминия. Реактор закрывают и давление доводят азотом до 10 х 105 Па и затем до величины атмосферного давления. Перемешивание обеспечивается с помощью турбины Rushton. Скорость перемешивания устанавливают 1000 об/мин. Осуществляют нагревание до 100 С и давление понижают до 5 х 105 Па. Температуру 100 С поддерживают в течение 2 ч. 23,7 г ингибитора - соединения РОS 3 вводят в реактор в течение 10 мин. Затем реактор охлаждают до 20 С. Остаточное давление от 1,5 до 2 х 105 Па спускают. 518 г реакционной смеси, содержащей 73,5 г Me2HSiCl и неактивный катализатор, отделяют дистилляцией при атмосферном давлении. Получают дистиллят, содержащий диметилгидрохлорсилан, и двухфазный дистилляционный остаток. Дистилляты и остатки анализируются парофазной хроматографией. СодержаниеMe2HSiCl в дистилляте составляет 41,2 г. Полученные результаты объединены в нижеследующей таблице 1. RY показывает выход при дистилляции.Me2HSiCl Моли атомов Вес Моли Молярное соотношение г (RY %) Природа ингибитора Вес (г) кислорода 13 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения органосиланов,включающий реакцию перераспределения между хлорированным органогидросиланом формулы (I)(R)a(H)bSiCl4-a-b и органозамещенным и необязательно хлорированным силаном формулы (2)(R')cSiCl4-c,где а=1 или 2; b=1 или 2; a+b=2 или 3; с=1, 2, 3,4, а значения R и R' одинаковы или различны и каждый представляет собой линейный или разветвленный C1-C6 алкил или C6-C12 арил; в присутствии эффективного количества катализатора, представляющего собой кислоту Льюиса формулы (3) М(Х)d, в которой М представляет собой металл, выбранный из Ti, Fe, Сu, Аg, Zn,Cd, Нg, Al, Ga, In, В, Sn, Pb, Sb и Bi; X представляет собой атом галогена, a d - валентность металла М; и выделение дистилляцией полученного в результате перераспределения хлорированного органогидросилана,отличающийся тем, что после реакции перераспределения вводят, по меньшей мере, одно соединение, которое ингибирует катализатор перераспределения, и соответствующее следующим характеристикам:- оно выбрано из жидких полиорганосилоксанов (РОS), имеющих вязкость при 25 С почти равную 5000 мПас;r = количество молей атомов металла М,отданных катализатором/количество молей атомов кислорода, отданных ингибитором равно или менее 0,9 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ингибитор, являющийся кремнийорганическим соединением, используют в количествах, при которых соотношение r находится между 0,6 и 0,9. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем,что ингибирующее кремнийорганическое соединение может представлять собой(i) линейный или по существу линейный РОS, состоящий из фрагментов формулы (4),заканчивающийся на одном из концов цепей фрагментом формулы (5), а на другом конце фрагментом формулы (6),(2i) циклический РОS, состоящий из фрагментов формулы (4),(3i) смесь нескольких образцов типа (i) или(2i) друг с другом,(4i) смесь одного или нескольких образцов типа (i) с одним или несколькими образцами типа (2i), где значения R1 одинаковы или различны и каждый представляет собой нормальный или раз 001709 14 ветвленный C1-С 8 алкил, необязательно замещенный одним или несколькими галогенами;C5-C8 циклоалкил; или C6-C12 арил или аралкил, имеющий C6C12 арильную часть и C1-C4 алкильную часть,необязательно замещенный в ароматической части одним или несколькими галогенами, C1-С 3 алкилом (алкилами) и/или C1-С 3 алкокси; значения Y одинаковы или различны и каждый представляет собой либо R1 радикал, либоOR2 радикал, где R2 - атом водорода или нормальный или разветвленный C1-С 3 алкил. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что ингибирующее кремнийорганическое соединение представляет собой жидкость типа (i), (2i),(3i) или (4i), с вязкостью при 25 С почти равной 1000 мПас, и, по крайней мере, 60% из числа всех R' являются метилами. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что кислоты Льюиса, используемые в качестве катализаторов, являются хлоридами или бромидами. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что катализатор выбран из группы, включающейTiCl4, FеСl3, CuCl, AgCl, ZnCl2, АlСl3, SnCl2,ВiСl3 и их различные смеси. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что катализатор используют в количествах от 0,1 до 10% по весу по отношению к общему весу загружаемых силанов формул (1) и(2). 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что реакцию перераспределения проводят при температуре от 50 до 200 С, целесообразно при автогенном давлении,реакционную смесь затем охлаждают до температуры менее чем 40 С,затем вводят ингибитор - кремнийорганическое соединение, и целевой хлорированный органогидросилан, полученный в результате реакции перераспределения, выделяют дистилляцией. 9. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что реакцию перераспределения проводят при температуре от 50 до 200 С, целесообразно при автогенном давлении,вводят ингибитор - кремнийорганическое соединение, таким образом, прерывая реакцию перераспределения,реакционную смесь затем охлаждают до температуры менее 40 С, и целевой хлорированный органогидросилан выделяют дистилляцией. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что используют силаны, то есть хлорированный органогидросилан формулы (1) и органозамещенный и необязательно хлорированный силан формулы (2), в которых значенияR и R' одинаковы или различны и каждый пред 15 ставляет собой нормальный или разветвленныйC1-С 3 алкил или фенил. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что реакцию перераспределения 16 осуществляют между хлорированным органогидросиланом (1) формулы RHSiCl2 и органозамещенным и хлорированным силаном (2) формулы R'3SiCl (т.е. а=1, b=1 и с=3).
МПК / Метки
МПК: C07F 7/12
Метки: способ, получения, органосиланов, перераспределения, реакцией
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-1709-sposob-polucheniya-organosilanov-reakciejj-pereraspredeleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения органосиланов реакцией перераспределения</a>
Предыдущий патент: Получение замещенных ароматических аминов
Следующий патент: Радиатор с высоким сопротивлением к внутреннему давлению, в частности, для систем отопления
Случайный патент: Макроциклические ингибиторы вируса гепатита с