JP2003012677A - シラン中に炭素−ケイ素結合を形成する方法及び装置 - Google Patents
シラン中に炭素−ケイ素結合を形成する方法及び装置Info
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- C07F7/1804—Compounds having Si-O-C linkages
- C07F7/1872—Preparation; Treatments not provided for in C07F7/20
- C07F7/1876—Preparation; Treatments not provided for in C07F7/20 by reactions involving the formation of Si-C linkages
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】１種以上の生成物シランを形成する方法を提供
する。。 【解決手段】１種以上の生成物シランを形成する方法あ
って、触媒の存在下で遷移金属水素化物を出発シラン
（２０）と反応させることを含んでなり、その反応温度
はこの反応に関連する閾値温度を超え、出発シラン（２
０）は化学式ＴｎＳｉ（ＯＲ）４−ｎで表され、１種以
上の生成物シラン（９０）は出発シラン（２０）中には
存在しない１以上のケイ素−炭素結合を含んでおり、各
Ｔは独立に水素原子または一価炭化水素基であり、各Ｒ
は独立に一価炭化水素基を含んであり、ｎは０〜約３の
範囲の整数である。
する。。 【解決手段】１種以上の生成物シランを形成する方法あ
って、触媒の存在下で遷移金属水素化物を出発シラン
（２０）と反応させることを含んでなり、その反応温度
はこの反応に関連する閾値温度を超え、出発シラン（２
０）は化学式ＴｎＳｉ（ＯＲ）４−ｎで表され、１種以
上の生成物シラン（９０）は出発シラン（２０）中には
存在しない１以上のケイ素−炭素結合を含んでおり、各
Ｔは独立に水素原子または一価炭化水素基であり、各Ｒ
は独立に一価炭化水素基を含んであり、ｎは０〜約３の
範囲の整数である。
Description
【０００１】
【発明の技術的背景】本発明は、シラン中に１以上のケ
イ素−炭素結合を形成する方法と装置に関する。
イ素−炭素結合を形成する方法と装置に関する。
【０００２】メチルクロロシラン類は、シリコーンポリ
マーの製造に商業的に用いられる典型的な出発物質であ
る。ケイ素−炭素結合を含むメチルクロロシラン類は、
１９４５年Ｒｏｃｈｏｗが米国特許第２３８０９９５号
に最初に開示した塩化メチルと元素態ケイ素との反応で
形成される。しかし、Ｒｏｃｈｏｗの反応は、二酸化ケ
イ素を元素態ケイ素に還元するという費用とエネルギー
のかかる工程を含む。したがって、二酸化ケイ素を元素
態ケイ素に還元するという費用とエネルギーのかかる工
程を用いないで済むケイ素−炭素結合を形成するための
方法と装置が求められている。
マーの製造に商業的に用いられる典型的な出発物質であ
る。ケイ素−炭素結合を含むメチルクロロシラン類は、
１９４５年Ｒｏｃｈｏｗが米国特許第２３８０９９５号
に最初に開示した塩化メチルと元素態ケイ素との反応で
形成される。しかし、Ｒｏｃｈｏｗの反応は、二酸化ケ
イ素を元素態ケイ素に還元するという費用とエネルギー
のかかる工程を含む。したがって、二酸化ケイ素を元素
態ケイ素に還元するという費用とエネルギーのかかる工
程を用いないで済むケイ素−炭素結合を形成するための
方法と装置が求められている。
【０００３】
【発明の概要】本発明は、１種以上の生成物シランを形
成する方法を提供する。この方法は触媒の存在下で遷移
金属水素化物を出発シランと反応させることを含んでな
り、その反応温度はこの反応に関連する閾値温度を超
え、出発シランは化学式ＴnＳｉ（ＯＲ）(4-n)で表さ
れ、１種以上の生成物シランは出発シラン中には存在し
ない１以上のケイ素−炭素結合を含んでおり、上記化学
式中の各Ｔは独立に水素原子又は一価炭化水素基であ
り、各Ｒは独立に一価炭化水素基を含んでおり、ｎは０
〜約３の範囲の整数である。
成する方法を提供する。この方法は触媒の存在下で遷移
金属水素化物を出発シランと反応させることを含んでな
り、その反応温度はこの反応に関連する閾値温度を超
え、出発シランは化学式ＴnＳｉ（ＯＲ）(4-n)で表さ
れ、１種以上の生成物シランは出発シラン中には存在し
ない１以上のケイ素−炭素結合を含んでおり、上記化学
式中の各Ｔは独立に水素原子又は一価炭化水素基であ
り、各Ｒは独立に一価炭化水素基を含んでおり、ｎは０
〜約３の範囲の整数である。
【０００４】また、本発明は、化学式（Ｒm）（Ｔn）Ｓ
ｉ（ＯＲ）(4-m-n)（式中、各Ｔは独立に一価炭化水素
基を含んでおり、各Ｒは独立に炭化水素基を含んでお
り、ｎは０〜約３の範囲の整数であり、ｍは約１〜約４
−ｎの範囲の整数である）で表される生成物シランを提
供する。この生成物シランは、触媒の存在下反応に関連
する閾値温度を超える反応温度で遷移金属水素化物を化
学式（Ｒm-1）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(5-m-n)で表される
出発シランと吸熱反応させる方法によって形成される。
ｉ（ＯＲ）(4-m-n)（式中、各Ｔは独立に一価炭化水素
基を含んでおり、各Ｒは独立に炭化水素基を含んでお
り、ｎは０〜約３の範囲の整数であり、ｍは約１〜約４
−ｎの範囲の整数である）で表される生成物シランを提
供する。この生成物シランは、触媒の存在下反応に関連
する閾値温度を超える反応温度で遷移金属水素化物を化
学式（Ｒm-1）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(5-m-n)で表される
出発シランと吸熱反応させる方法によって形成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明はシラン中に１以上のケイ
素−炭素結合を形成する方法を提供する。本発明の方法
では、二酸化ケイ素を元素態ケイ素に還元する必要がな
い。遷移金属水素化物を触媒の存在下で出発シランと反
応させて生成物の混合物を得る。この出発シランはケイ
素−酸素結合を含んでいる。生成物の混合物は生成物シ
ランを含んでおり、この生成物シランは出発シラン中に
存在しない１以上のケイ素−炭素結合を含んでいる。触
媒は、例えばフッ化物とすることができる。上記化学反
応は吸熱であり、反応で測定可能な量の生成物シランが
生成するのに必要な最低の温度（以下、「閾値温度」と
いう）が要求される。この化学反応は、閾値温度と等し
いか又はそれ以上の温度（以下、「有効温度」という）
で起こる。
素−炭素結合を形成する方法を提供する。本発明の方法
では、二酸化ケイ素を元素態ケイ素に還元する必要がな
い。遷移金属水素化物を触媒の存在下で出発シランと反
応させて生成物の混合物を得る。この出発シランはケイ
素−酸素結合を含んでいる。生成物の混合物は生成物シ
ランを含んでおり、この生成物シランは出発シラン中に
存在しない１以上のケイ素−炭素結合を含んでいる。触
媒は、例えばフッ化物とすることができる。上記化学反
応は吸熱であり、反応で測定可能な量の生成物シランが
生成するのに必要な最低の温度（以下、「閾値温度」と
いう）が要求される。この化学反応は、閾値温度と等し
いか又はそれ以上の温度（以下、「有効温度」という）
で起こる。
【０００６】出発シランはＴnＳｉ（ＯＲ）(4-n)の形で
あり、式中、ｎ＝０、１、２、又は３である。Ｔnはｎ
＝１、２、又は３の場合にのみ存在する。すなわち、Ｔ
0は存在しない。同様に、（ＯＲ）0は存在しない。各Ｔ
は独立に水素原子又は、アルキル基、アリール基、アラ
ルキル基、アルカリール基、シクロアルキル基、ビシク
ロアルキル基、アルケニル基、アルキルアルケニル基、
アルケニルアルキル基、アルキニル基、アルキルアルキ
ニル基、アルキニルアルキル基、トリフルオロプロピル
基、シアノプロピル基、アクリロイル基、アリールアク
リロイル基、アクリロイルアリール基、アルキルアシル
基、アリールアシル基、アルケニルアシル基及びアルキ
ニルアシル基のような一価炭化水素基を表す。出発シラ
ン中のＴはいずれも、出発シラン中の他のいかなるＴと
同じであっても異なっていてもよいことに注意された
い。一例を挙げると、ｎ＝２の場合、Ｔnは２つの基Ｔ1
とＴ 2を含んでおり、Ｔ1＝Ｔ2又はＴ1である。Ｔ2も同
様である。各Ｒは独立に上記のような一価炭化水素基を
表す。また同様に、出発シラン中のＲはいずれも、出発
シラン中の他のいかなるＲと同じであっても異なってい
てもよい。一例を挙げると、ｎ＝２の場合、（ＯＲ）
4-nは２つの基ＯＲ1とＯＲ2を含んでおり、Ｒ1＝Ｒ2又
はＲ1である。さらに、Ｔはいずれも、出発シラン中の
いずれのＲと同じであっても異なっていてもよいことに
も注意されたい。
あり、式中、ｎ＝０、１、２、又は３である。Ｔnはｎ
＝１、２、又は３の場合にのみ存在する。すなわち、Ｔ
0は存在しない。同様に、（ＯＲ）0は存在しない。各Ｔ
は独立に水素原子又は、アルキル基、アリール基、アラ
ルキル基、アルカリール基、シクロアルキル基、ビシク
ロアルキル基、アルケニル基、アルキルアルケニル基、
アルケニルアルキル基、アルキニル基、アルキルアルキ
ニル基、アルキニルアルキル基、トリフルオロプロピル
基、シアノプロピル基、アクリロイル基、アリールアク
リロイル基、アクリロイルアリール基、アルキルアシル
基、アリールアシル基、アルケニルアシル基及びアルキ
ニルアシル基のような一価炭化水素基を表す。出発シラ
ン中のＴはいずれも、出発シラン中の他のいかなるＴと
同じであっても異なっていてもよいことに注意された
い。一例を挙げると、ｎ＝２の場合、Ｔnは２つの基Ｔ1
とＴ 2を含んでおり、Ｔ1＝Ｔ2又はＴ1である。Ｔ2も同
様である。各Ｒは独立に上記のような一価炭化水素基を
表す。また同様に、出発シラン中のＲはいずれも、出発
シラン中の他のいかなるＲと同じであっても異なってい
てもよい。一例を挙げると、ｎ＝２の場合、（ＯＲ）
4-nは２つの基ＯＲ1とＯＲ2を含んでおり、Ｒ1＝Ｒ2又
はＲ1である。さらに、Ｔはいずれも、出発シラン中の
いずれのＲと同じであっても異なっていてもよいことに
も注意されたい。
【０００７】「アルキル基」という用語は直鎖アルキル
基及び枝分れアルキル基のいずれも示す。直鎖又は枝分
れアルキル基には、炭素原子数約１〜約２２のものが含
まれる。直鎖又は枝分れアルキル基としては、例えば、
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブ
チル基、第三級ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル
基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基が
ある。アリール基としては、例えば、フェニル基、アン
トリル基、及びフェナントリル基がある。アラルキル基
には、炭素原子数約７〜約１４のものが含まれる。アラ
ルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルブチ
ル基、フェニルプロピル基、フェニルエチル基及びフェ
ニルアリル基がある。アルカリール基としては、例え
ば、トリル基及びクミル基がある。シクロアルキル基又
はビシクロアルキル基は各々環炭素原子数が約３〜約１
２で、全炭素原子数が約５０以下である。シクロアルキ
ル基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチ
ル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基及び
シクロヘプチル基がある。ビシクロアルキル基として
は、例えば、ノルボルニルがある。アルケニル基として
は、例えば、エテニル基、ブテニル基及びプロパルギル
基がある。アルケニルアルキル基としては、例えば、ア
リル基がある。アルキルアルケニル基としては、例え
ば、４−メチル−３−ブテニルがある。アルケニルフェ
ニル基としては、例えば、ビニルフェニル基がある。ア
リールアルケニル基としては、例えば、スチリル基があ
る。アルキニル基としては、例えば、エチニル基があ
る。アルキニルアルキル基としては、例えば、プロパル
ギル基がある。アルキルアルキニル基としては、例え
ば、４−メチル−３−ブチニル基がある。アクリロイル
基としては、例えば、アクリロイル基及びメタクリロイ
ル基がある。アリールアクリロイル基としては、例え
ば、フェニルアクリロイル基がある。アクリロイルアリ
ール基としては、例えば、アクリロイルフェニル基及び
メタクリロイルフェニル基がある。アシル基及びアルキ
ルアシル基としては、例えば、ホルミル、アセチル、プ
ロパノイル、ブタノイル、ペンタノイル、ヘキサノイ
ル、ヘプタノイル、オクタノイル、イソプロパノイル、
イソブタノイル、イソペンタノイル、２−メチルペンタ
ノイル、３−メチルペンタノイル、２−メチルヘキサノ
イル、３−メチルヘキサノイル、ｔ−ブタノイルがあ
る。アリールアシルとしては、例えば、フェニルアセチ
ル、アントリルアセチル、フェナントリルアセチルがあ
る。アルケニルアシル基としては、例えば、アクリロイ
ル及びメタクリロイルがある。アルキニルアシル基とし
ては、例えば、プロピノイル、ブチノイル、ペンチノイ
ル及びヘキシノイルがある。
基及び枝分れアルキル基のいずれも示す。直鎖又は枝分
れアルキル基には、炭素原子数約１〜約２２のものが含
まれる。直鎖又は枝分れアルキル基としては、例えば、
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブ
チル基、第三級ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル
基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基が
ある。アリール基としては、例えば、フェニル基、アン
トリル基、及びフェナントリル基がある。アラルキル基
には、炭素原子数約７〜約１４のものが含まれる。アラ
ルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルブチ
ル基、フェニルプロピル基、フェニルエチル基及びフェ
ニルアリル基がある。アルカリール基としては、例え
ば、トリル基及びクミル基がある。シクロアルキル基又
はビシクロアルキル基は各々環炭素原子数が約３〜約１
２で、全炭素原子数が約５０以下である。シクロアルキ
ル基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチ
ル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基及び
シクロヘプチル基がある。ビシクロアルキル基として
は、例えば、ノルボルニルがある。アルケニル基として
は、例えば、エテニル基、ブテニル基及びプロパルギル
基がある。アルケニルアルキル基としては、例えば、ア
リル基がある。アルキルアルケニル基としては、例え
ば、４−メチル−３−ブテニルがある。アルケニルフェ
ニル基としては、例えば、ビニルフェニル基がある。ア
リールアルケニル基としては、例えば、スチリル基があ
る。アルキニル基としては、例えば、エチニル基があ
る。アルキニルアルキル基としては、例えば、プロパル
ギル基がある。アルキルアルキニル基としては、例え
ば、４−メチル−３−ブチニル基がある。アクリロイル
基としては、例えば、アクリロイル基及びメタクリロイ
ル基がある。アリールアクリロイル基としては、例え
ば、フェニルアクリロイル基がある。アクリロイルアリ
ール基としては、例えば、アクリロイルフェニル基及び
メタクリロイルフェニル基がある。アシル基及びアルキ
ルアシル基としては、例えば、ホルミル、アセチル、プ
ロパノイル、ブタノイル、ペンタノイル、ヘキサノイ
ル、ヘプタノイル、オクタノイル、イソプロパノイル、
イソブタノイル、イソペンタノイル、２−メチルペンタ
ノイル、３−メチルペンタノイル、２−メチルヘキサノ
イル、３−メチルヘキサノイル、ｔ−ブタノイルがあ
る。アリールアシルとしては、例えば、フェニルアセチ
ル、アントリルアセチル、フェナントリルアセチルがあ
る。アルケニルアシル基としては、例えば、アクリロイ
ル及びメタクリロイルがある。アルキニルアシル基とし
ては、例えば、プロピノイル、ブチノイル、ペンチノイ
ル及びヘキシノイルがある。
【０００８】出発シランの一例として、テトラメトキシ
シラン、すなわちｎが０でＲがＣＨ 3であり、したがっ
て（ＯＲ）4が（ＯＣＨ3）4であるものを挙げることが
できる。テトラメトキシシランに代わるものとしては、
例えば、テトラアルコキシシラン（例えば、テトラエト
キシシラン、テトラプロポキシシラン、など）、テトラ
イソプロポキシシラン、テトラアリールオキシシラン
（例えば、テトラフェノキシシラン）、及びテトラ（ア
ルコキシアリールオキシ）シラン（例えば、ジメトキシ
ジフェノキシシラン）がある。テトラアルコキシシラン
の純度のレベルは少なくとも約８０重量％である。
シラン、すなわちｎが０でＲがＣＨ 3であり、したがっ
て（ＯＲ）4が（ＯＣＨ3）4であるものを挙げることが
できる。テトラメトキシシランに代わるものとしては、
例えば、テトラアルコキシシラン（例えば、テトラエト
キシシラン、テトラプロポキシシラン、など）、テトラ
イソプロポキシシラン、テトラアリールオキシシラン
（例えば、テトラフェノキシシラン）、及びテトラ（ア
ルコキシアリールオキシ）シラン（例えば、ジメトキシ
ジフェノキシシラン）がある。テトラアルコキシシラン
の純度のレベルは少なくとも約８０重量％である。
【０００９】Ｔが水素原子である出発シランとしては、
トリメトキシシラン、すなわちＨＳｉ（ＯＣＨ3）3を挙
げることができ、これはｎ＝１、Ｒ＝ＣＨ3、したがっ
て（ＯＲ）(4-n)＝（ＯＣＨ3）3に相当する。トリメト
キシシランに代わるものとしては、例えば、トリアルコ
キシシラン（例えば、トリエトキシシラン、トリプロポ
キシシラン、など）、トリイソプロポキシシラン、トリ
アリールオキシシラン（例えば、トリフェニルオキシシ
ラン）、及びトリ（アルコキシアリールオキシ）シラン
（例えば、メトキシジフェニルオキシシラン）がある。
トリアルコキシシランの純度のレベルは少なくとも約８
０重量％である。
トリメトキシシラン、すなわちＨＳｉ（ＯＣＨ3）3を挙
げることができ、これはｎ＝１、Ｒ＝ＣＨ3、したがっ
て（ＯＲ）(4-n)＝（ＯＣＨ3）3に相当する。トリメト
キシシランに代わるものとしては、例えば、トリアルコ
キシシラン（例えば、トリエトキシシラン、トリプロポ
キシシラン、など）、トリイソプロポキシシラン、トリ
アリールオキシシラン（例えば、トリフェニルオキシシ
ラン）、及びトリ（アルコキシアリールオキシ）シラン
（例えば、メトキシジフェニルオキシシラン）がある。
トリアルコキシシランの純度のレベルは少なくとも約８
０重量％である。
【００１０】出発シランがＴnＳｉ（ＯＲ）(4-n)の形で
ある場合、第一の生成物シランは（Ｒ）（Ｔn）Ｓｉ
（ＯＲ）(3-n)の形である。すなわち、本発明の化学反
応では、生成物シラン中にＲ−Ｓｉの形のケイ素−炭素
結合が生成する。生成物シランは出発シランのＲ基の化
学転位の結果であるので、生成物シラン中のＲ基は出発
シラン中の対応するＲ基と同じである。また、生成物シ
ラン中のＴ基は出発シラン中の対応するＴ基と同じであ
る。
ある場合、第一の生成物シランは（Ｒ）（Ｔn）Ｓｉ
（ＯＲ）(3-n)の形である。すなわち、本発明の化学反
応では、生成物シラン中にＲ−Ｓｉの形のケイ素−炭素
結合が生成する。生成物シランは出発シランのＲ基の化
学転位の結果であるので、生成物シラン中のＲ基は出発
シラン中の対応するＲ基と同じである。また、生成物シ
ラン中のＴ基は出発シラン中の対応するＴ基と同じであ
る。
【００１１】表記上、出発シランＴnＳｉ（ＯＲ）(4-n)
をＸで示すことにする。生成物シラン（Ｒ）（Ｔn）Ｓ
ｉ（ＯＲ）(3-n)は、Ｚ1と表される第一の生成物シラン
と考えることができる。ｎ＝２の場合、Ｚ1自体が遷移
金属水素化物と反応してＺ2と表される第二の生成物シ
ラン（Ｒ2）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(2-n)を生成すること
ができることに注意されたい。同様に、ｎ＝１の場合、
Ｚ2が遷移金属水素化物と反応してＺ3と表される第三の
生成物シラン（Ｒ3）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(1-n)を生成
することができる。さらに、ｎ＝０の場合、Ｔnは存在
せず、Ｚ3が遷移金属水素化物と反応してＺ4と表される
第四の生成物シラン（Ｒ4）Ｓｉを生成することができ
る。したがって、生成物の混合物はＺ1、Ｚ2、Ｚ3及び
Ｚ4を含んでいる可能性がある。生成混合物中のＺ1、Ｚ
2、Ｚ3及びＺ4の相対量は化学反応の合計時間及びＸか
らＺ1、Ｚ1からＺ2、Ｚ2からＺ3、及びＺ3からＺ4への
変換に関する反応速度に依存する。これらの反応速度
は、有効温度、触媒、及び反応体が分配される均一さの
程度のような他の要因に依存する。したがって、以上の
変量（反応時間、有効温度、など）を調節してＺ1、
Ｚ2、Ｚ3及びＺ4のいずれかの収率を最大にすることが
できる。例えば、ある用途で２つのケイ素−炭素結合と
２つのケイ素−酸素結合を有する生成物シランが商業上
価値があるのであれば、その用途ではＺ2の収率を最適
化することが望ましいであろう。
をＸで示すことにする。生成物シラン（Ｒ）（Ｔn）Ｓ
ｉ（ＯＲ）(3-n)は、Ｚ1と表される第一の生成物シラン
と考えることができる。ｎ＝２の場合、Ｚ1自体が遷移
金属水素化物と反応してＺ2と表される第二の生成物シ
ラン（Ｒ2）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(2-n)を生成すること
ができることに注意されたい。同様に、ｎ＝１の場合、
Ｚ2が遷移金属水素化物と反応してＺ3と表される第三の
生成物シラン（Ｒ3）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(1-n)を生成
することができる。さらに、ｎ＝０の場合、Ｔnは存在
せず、Ｚ3が遷移金属水素化物と反応してＺ4と表される
第四の生成物シラン（Ｒ4）Ｓｉを生成することができ
る。したがって、生成物の混合物はＺ1、Ｚ2、Ｚ3及び
Ｚ4を含んでいる可能性がある。生成混合物中のＺ1、Ｚ
2、Ｚ3及びＺ4の相対量は化学反応の合計時間及びＸか
らＺ1、Ｚ1からＺ2、Ｚ2からＺ3、及びＺ3からＺ4への
変換に関する反応速度に依存する。これらの反応速度
は、有効温度、触媒、及び反応体が分配される均一さの
程度のような他の要因に依存する。したがって、以上の
変量（反応時間、有効温度、など）を調節してＺ1、
Ｚ2、Ｚ3及びＺ4のいずれかの収率を最大にすることが
できる。例えば、ある用途で２つのケイ素−炭素結合と
２つのケイ素−酸素結合を有する生成物シランが商業上
価値があるのであれば、その用途ではＺ2の収率を最適
化することが望ましいであろう。
【００１２】本発明では、（Ｒm）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）
(4-m-n)の形の化学式を有する生成物シランが生成す
る。各Ｔと各Ｒは独立に前記した一価炭化水素基を含
む。ｎは０〜約３の範囲の整数であり、ｍは約１〜約４
−ｎの範囲の整数であることに注意されたい。したがっ
て、この生成物シラン（Ｒm）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）
(4-m-n )は、触媒の存在下、反応の閾値温度を超える反
応温度で遷移金属水素化物を最初の出発シランと吸熱反
応させる本発明の方法によって形成される。この最初の
出発シランは（Ｒm-1）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(5-m-n)の
形の化学式をもっている。
(4-m-n)の形の化学式を有する生成物シランが生成す
る。各Ｔと各Ｒは独立に前記した一価炭化水素基を含
む。ｎは０〜約３の範囲の整数であり、ｍは約１〜約４
−ｎの範囲の整数であることに注意されたい。したがっ
て、この生成物シラン（Ｒm）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）
(4-m-n )は、触媒の存在下、反応の閾値温度を超える反
応温度で遷移金属水素化物を最初の出発シランと吸熱反
応させる本発明の方法によって形成される。この最初の
出発シランは（Ｒm-1）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(5-m-n)の
形の化学式をもっている。
【００１３】出発シランと生成物シランの以下のリスト
で上述の化学構造を例示する。出発シランがテトラメト
キシシランである場合、生成物シランはメチルトリメト
キシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメ
トキシシラン及びテトラメチルシランを含み得る。出発
シランがメチルトリメトキシシランであれば、生成物シ
ランはジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシ
シラン及びテトラメチルシランを含み得る。出発シラン
がテトラエトキシシランの場合、生成物シランはエチル
トリエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、トリ
エチルエトキシシラン及びテトラエチルシランを含み得
る。出発シランがテトラプロポキシシランを含んでいれ
ば、生成物シランはプロピルトリプロポキシシラン、ジ
プロピルジプロポキシシラン、トリプロピルプロポキシ
シラン及びテトラプロピルシランである。表１に、上記
生成物シランをそれぞれの出発シランによってグループ
分けして示す。例えば、テトラメトキシシランから生成
する生成物シランはテトラメトキシシランと共にグルー
プ分けされる。テトラメトキシシランから生成した生成
物シランのグループ中の第一の生成物シラン、すなわち
メチルトリメトキシシランは実施例１〜４に示されてい
るようにテトラメトキシシランから形成したものである
ことに注意されたい。同様に、メチルトリメトキシシラ
ンから生成した生成物シランのグループ中の第一の生成
物、すなわちジメチルジメトキシシランは実施例７に示
されているようにメチルトリメトキシシランから形成さ
れた。同様に、テトラエトキシシランから生成した生成
物シランのグループ中の第一の生成物、すなわちエチル
トリエトキシシランは実施例５に示されているようにテ
トラエトキシシランから形成された。さらに、テトラプ
ロポキシシランから生成した生成物シランのグループ中
の第一の生成物、すなわちプロピルトリプロポキシシラ
ンは実施例６に示されているようにテトラプロポキシシ
ランから形成された。出発シランがトリメトキシシラン
ＨＳｉ（ＯＣＨ3）3であると、生成物シランはメチルト
リメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメ
チルメトキシシラン及びテトラメチルシランを含み得
る。
で上述の化学構造を例示する。出発シランがテトラメト
キシシランである場合、生成物シランはメチルトリメト
キシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメ
トキシシラン及びテトラメチルシランを含み得る。出発
シランがメチルトリメトキシシランであれば、生成物シ
ランはジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシ
シラン及びテトラメチルシランを含み得る。出発シラン
がテトラエトキシシランの場合、生成物シランはエチル
トリエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、トリ
エチルエトキシシラン及びテトラエチルシランを含み得
る。出発シランがテトラプロポキシシランを含んでいれ
ば、生成物シランはプロピルトリプロポキシシラン、ジ
プロピルジプロポキシシラン、トリプロピルプロポキシ
シラン及びテトラプロピルシランである。表１に、上記
生成物シランをそれぞれの出発シランによってグループ
分けして示す。例えば、テトラメトキシシランから生成
する生成物シランはテトラメトキシシランと共にグルー
プ分けされる。テトラメトキシシランから生成した生成
物シランのグループ中の第一の生成物シラン、すなわち
メチルトリメトキシシランは実施例１〜４に示されてい
るようにテトラメトキシシランから形成したものである
ことに注意されたい。同様に、メチルトリメトキシシラ
ンから生成した生成物シランのグループ中の第一の生成
物、すなわちジメチルジメトキシシランは実施例７に示
されているようにメチルトリメトキシシランから形成さ
れた。同様に、テトラエトキシシランから生成した生成
物シランのグループ中の第一の生成物、すなわちエチル
トリエトキシシランは実施例５に示されているようにテ
トラエトキシシランから形成された。さらに、テトラプ
ロポキシシランから生成した生成物シランのグループ中
の第一の生成物、すなわちプロピルトリプロポキシシラ
ンは実施例６に示されているようにテトラプロポキシシ
ランから形成された。出発シランがトリメトキシシラン
ＨＳｉ（ＯＣＨ3）3であると、生成物シランはメチルト
リメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメ
チルメトキシシラン及びテトラメチルシランを含み得
る。
【００１４】
【表１】
【００１５】遷移金属水素化物は、例えば、次の水素化
物のいずれか又はそれらの組合せを含む。ＴｉＨx、Ｚ
ｒＨx、ＹＨx、ＹＨ3、ＬａＨx、ＣｕＨ及びＺｎＨx。
ただし、ｘは０より大きく約２以下の実数である。Ｚｒ
Ｈxは一般に原子炉で減速剤として工業的に用いられて
おり、ＴｉＨxは高水素密度材料として使用できる。こ
れらの金属水素化物は両方とも乾燥空気中で安定であ
る。ＴｉＨxは約４００〜約１０００℃の範囲の温度で
分解し、ＺｒＨxは約１０００℃未満で安定である。
物のいずれか又はそれらの組合せを含む。ＴｉＨx、Ｚ
ｒＨx、ＹＨx、ＹＨ3、ＬａＨx、ＣｕＨ及びＺｎＨx。
ただし、ｘは０より大きく約２以下の実数である。Ｚｒ
Ｈxは一般に原子炉で減速剤として工業的に用いられて
おり、ＴｉＨxは高水素密度材料として使用できる。こ
れらの金属水素化物は両方とも乾燥空気中で安定であ
る。ＴｉＨxは約４００〜約１０００℃の範囲の温度で
分解し、ＺｒＨxは約１０００℃未満で安定である。
【００１６】触媒としては、例えば、フッ化カリウム
（ＫＦ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウ
ム（ＮａＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、フッ化
セシウム（ＣｓＦ）及びこれらの組合せのような、前記
閾値温度を超える融点を有する金属フッ化物塩を挙げる
ことができる。別の触媒としては、４−（ジメチルアミ
ノ）ピリジンを含む有機アミン、ホスフィンオキシド
（例えば、トリフェニルホスフィンオキシド）、及びア
ミンＮ−オキシド（例えば、ピリジンＮ−オキシド）が
ある。
（ＫＦ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウ
ム（ＮａＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、フッ化
セシウム（ＣｓＦ）及びこれらの組合せのような、前記
閾値温度を超える融点を有する金属フッ化物塩を挙げる
ことができる。別の触媒としては、４−（ジメチルアミ
ノ）ピリジンを含む有機アミン、ホスフィンオキシド
（例えば、トリフェニルホスフィンオキシド）、及びア
ミンＮ−オキシド（例えば、ピリジンＮ−オキシド）が
ある。
【００１７】添付の図は、出発混合物６０を出発シラン
２０と反応させて生成物混合物９０を生成する装置１の
正面断面図である。出発混合物６０は遷移金属水素化物
と触媒を含んでいる。出発シラン２０は１以上のケイ素
−酸素結合を含んでおり、上述したように式ＴnＳｉ
（ＯＲ）(4-n)に応じた構造をとり得る。生成物混合物
９０はケイ素−炭素結合を有する生成物シランを含んで
いる。触媒は、例えばフッ化物触媒とすることができ
る。
２０と反応させて生成物混合物９０を生成する装置１の
正面断面図である。出発混合物６０は遷移金属水素化物
と触媒を含んでいる。出発シラン２０は１以上のケイ素
−酸素結合を含んでおり、上述したように式ＴnＳｉ
（ＯＲ）(4-n)に応じた構造をとり得る。生成物混合物
９０はケイ素−炭素結合を有する生成物シランを含んで
いる。触媒は、例えばフッ化物触媒とすることができ
る。
【００１８】図を参照して、装置１は、固定床が出発混
合物６０を含んでいる固定床反応器を含んでいる。装置
１は、外側のガラス製ジャケット付きカラム５５と、内
側の加熱金属巻きガラス管７５と、境界３５を有する容
積エンクロージャ８０とを含んでいる。金属巻きガラス
管７５は上部加熱セクション４０と下部加熱セクション
５０とをもっている。容積エンクロージャ８０は内側の
加熱金属巻きガラス管７５の内部にある。出発混合物６
０の遷移金属水素化物と出発シラン２０との反応は、容
積エンクロージャ８０の内部で起こる。容積エンクロー
ジャ８０は、キャリヤーガス導入口１０と、気密な試薬
導入口３７と、多孔質フリット６５と、この多孔質フリ
ット６５上の出発混合物６０と、反応生成物出口１００
と、上部予熱ゾーン５及び下部反応ゾーン４５を有する
熱電対４２とを含んでいる。気密な試薬導入口３７はト
ランスファーライン３０を含んでいる。トランスファー
ライン３０は、容積エンクロージャ３５中に延びる部分
２５と、動力付きシリンジ１５に連結された残りの部分
とを含んでいる。動力付きシリンジ１５は出発シラン２
０を含んでいる。
合物６０を含んでいる固定床反応器を含んでいる。装置
１は、外側のガラス製ジャケット付きカラム５５と、内
側の加熱金属巻きガラス管７５と、境界３５を有する容
積エンクロージャ８０とを含んでいる。金属巻きガラス
管７５は上部加熱セクション４０と下部加熱セクション
５０とをもっている。容積エンクロージャ８０は内側の
加熱金属巻きガラス管７５の内部にある。出発混合物６
０の遷移金属水素化物と出発シラン２０との反応は、容
積エンクロージャ８０の内部で起こる。容積エンクロー
ジャ８０は、キャリヤーガス導入口１０と、気密な試薬
導入口３７と、多孔質フリット６５と、この多孔質フリ
ット６５上の出発混合物６０と、反応生成物出口１００
と、上部予熱ゾーン５及び下部反応ゾーン４５を有する
熱電対４２とを含んでいる。気密な試薬導入口３７はト
ランスファーライン３０を含んでいる。トランスファー
ライン３０は、容積エンクロージャ３５中に延びる部分
２５と、動力付きシリンジ１５に連結された残りの部分
とを含んでいる。動力付きシリンジ１５は出発シラン２
０を含んでいる。
【００１９】キャリヤーガス（例えば、アルゴン、水
素、ヘリウム、窒素）をキャリヤーガス導入口１０中に
導入して、容積エンクロージャ８０と出発混合物６０か
ら空気を除去し反応生成物出口１００を介して追い出
す。容積エンクロージャ３５と混合物６０をキャリヤー
ガスでパージした後、混合物６０を含む固定床反応器１
を約３５０〜約５５０℃の範囲の有効温度に加熱する。
動力付きシリンジ１５により、出発シラン２０を連続的
に調節しながら容積エンクロージャ８０中に送る。或い
は、出発シラン２０を、手動で、また半連続式又はハッ
チ式で容積エンクロージャ８０に送ることもできよう。
出発シラン２０はこの有効温度で出発混合物６０と反応
する。
素、ヘリウム、窒素）をキャリヤーガス導入口１０中に
導入して、容積エンクロージャ８０と出発混合物６０か
ら空気を除去し反応生成物出口１００を介して追い出
す。容積エンクロージャ３５と混合物６０をキャリヤー
ガスでパージした後、混合物６０を含む固定床反応器１
を約３５０〜約５５０℃の範囲の有効温度に加熱する。
動力付きシリンジ１５により、出発シラン２０を連続的
に調節しながら容積エンクロージャ８０中に送る。或い
は、出発シラン２０を、手動で、また半連続式又はハッ
チ式で容積エンクロージャ８０に送ることもできよう。
出発シラン２０はこの有効温度で出発混合物６０と反応
する。
【００２０】また、反応は、攪拌床反応器や流動床反応
器のような他のタイプの反応器で行うこともできる。攪
拌床は、この床を一定の運動状態に保つために機械的に
掻き混ぜる点を除いて固定床と同様である。攪拌床反応
器の場合、床の攪拌により、出発混合物６０の粒子の凝
集が防がれるので出発シラン２０と出発混合物６０との
接触が容易になる。一方、流動床反応器は出発混合物６
０が流動化床である。すなわち、出発混合物６０はガス
（例えばアルゴン）中を浮遊し、シラン２０と混合さ
れ、したがってガスが出発混合物６０中を通過する。流
動床では機械的攪拌を用いることなく攪拌床反応器の利
点が得られる。かかる機械的攪拌は、反応に関与する粒
子を破砕し、破砕されてできた粒子の新しい表面が望ま
しくない副反応を促進し得る。
器のような他のタイプの反応器で行うこともできる。攪
拌床は、この床を一定の運動状態に保つために機械的に
掻き混ぜる点を除いて固定床と同様である。攪拌床反応
器の場合、床の攪拌により、出発混合物６０の粒子の凝
集が防がれるので出発シラン２０と出発混合物６０との
接触が容易になる。一方、流動床反応器は出発混合物６
０が流動化床である。すなわち、出発混合物６０はガス
（例えばアルゴン）中を浮遊し、シラン２０と混合さ
れ、したがってガスが出発混合物６０中を通過する。流
動床では機械的攪拌を用いることなく攪拌床反応器の利
点が得られる。かかる機械的攪拌は、反応に関与する粒
子を破砕し、破砕されてできた粒子の新しい表面が望ま
しくない副反応を促進し得る。
【００２１】本発明の反応はハッチ式、連続式又は半連
続式で実施できる。例えばハッチ式の反応の場合、反応
体成分すべてを一緒にし、反応体のほとんどが消費され
るまで反応させる。続けるためには反応を停止し、追加
の反応体を加える必要がある。固定床と攪拌床はいずれ
もバッチ条件下で行うことができる。一方、流動床反応
器は通常連続条件下で作動する。連続条件の場合、追加
の反応体を加えるのに反応を停止する必要はない。
続式で実施できる。例えばハッチ式の反応の場合、反応
体成分すべてを一緒にし、反応体のほとんどが消費され
るまで反応させる。続けるためには反応を停止し、追加
の反応体を加える必要がある。固定床と攪拌床はいずれ
もバッチ条件下で行うことができる。一方、流動床反応
器は通常連続条件下で作動する。連続条件の場合、追加
の反応体を加えるのに反応を停止する必要はない。
【００２２】本発明の反応の生成物は通常の手段で単離
することができる。一般に、生成物は、通常凝縮液とい
われる画分中に凝縮させることによって単離できる。生
成物は蒸留のような通常の手段によって精製することが
できる。画分を収集したら、１以上のケイ素−炭素結合
を有するシランの形成は、ガスクロマトグラフィー（Ｇ
Ｃ）、ガスクロマトグラフィー−質量分析（ＧＣ／Ｍ
Ｓ）及び多核磁気共鳴分光（ＮＭＲ）のような方法によ
って確認することができる。
することができる。一般に、生成物は、通常凝縮液とい
われる画分中に凝縮させることによって単離できる。生
成物は蒸留のような通常の手段によって精製することが
できる。画分を収集したら、１以上のケイ素−炭素結合
を有するシランの形成は、ガスクロマトグラフィー（Ｇ
Ｃ）、ガスクロマトグラフィー−質量分析（ＧＣ／Ｍ
Ｓ）及び多核磁気共鳴分光（ＮＭＲ）のような方法によ
って確認することができる。
【００２３】本発明により得られた生成物シランは様々
な用途に使用できる。例えば、生成物シランは、シリコ
ーン及び有機官能性ケイ素化合物の前駆体、高純度及び
超高純度の二酸化ケイ素の前駆体、カップリング剤、プ
ラスチック製品の添加剤、及び接着促進剤として使用で
きる。
な用途に使用できる。例えば、生成物シランは、シリコ
ーン及び有機官能性ケイ素化合物の前駆体、高純度及び
超高純度の二酸化ケイ素の前駆体、カップリング剤、プ
ラスチック製品の添加剤、及び接着促進剤として使用で
きる。
【００２４】
【実施例】当業者がより容易に本発明を実施することが
できるように、限定ではなく例示として以下に７つの実
施例を掲げる。
できるように、限定ではなく例示として以下に７つの実
施例を掲げる。
【００２５】実施例１〜４は約３５０〜約６００℃の有
効温度で、実施例５〜７は約２５０〜３５０℃の有効温
度で、図面に示した固定床反応器１で実施した。各実施
例で生成混合物９０の画分を集め、ＧＣを用いて特性決
定した。実施例１、２及び４は、本発明の実施形態に従
って１以上のケイ素−炭素結合を有するシランの１種で
あるメチルトリメトキシシランが生成したことを示して
いる。表２〜８の生成シランのパーセントは、未反応の
出発シラン２０を含めて収集した下流反応器流出物の個
々の画分中の割合である。
効温度で、実施例５〜７は約２５０〜３５０℃の有効温
度で、図面に示した固定床反応器１で実施した。各実施
例で生成混合物９０の画分を集め、ＧＣを用いて特性決
定した。実施例１、２及び４は、本発明の実施形態に従
って１以上のケイ素−炭素結合を有するシランの１種で
あるメチルトリメトキシシランが生成したことを示して
いる。表２〜８の生成シランのパーセントは、未反応の
出発シラン２０を含めて収集した下流反応器流出物の個
々の画分中の割合である。
【００２６】実施例１
水素化チタン（２．０グラム（ｇ）、４０ミリモル（ｍ
ｍｏｌ））とフッ化カリウム（２．０ｇ、３４ｍｍｏ
ｌ）を密に混合し、多孔質フリット６５上に載せて混合
物６０を形成した。最初に、４ミリリットル／分（ｍｌ
／ｍｉｎ、２４０ｍｌ／ｈ）の速度のアルゴンキャリヤ
ーガスを用いて、出発混合物中と固定床反応器の容積エ
ンクロージャ６５中の空気をパージした。最初のパージ
後、キャリヤーガスの流速を２０ｍｌ／ｍｉｎに上げ
た。モーター駆動シリンジを用い、出発シランとしてテ
トラメトキシシランをキャリヤーガス流中に供給した
（１．５５ミリリットル／時（ｍｌ／ｈ）、合計１０ｍ
ｌ）。出発シラン２０と水素化チタンとフッ化カリウム
のモル比は約２：１．２：１であった。反応器１を垂直
炉で約４００℃に加熱し、化学反応中約４００℃に維持
した。水冷凝縮器を用いて固定床の下流で反応器流出物
を集め、ガスクロマトグラフィーで分析した。水冷凝縮
器を逃れた反応器流出物の低沸点成分は−７８℃のトラ
ップで集めた。ＧＣ、ＧＣ／ＭＳ及びＮＭＲ法により生
成物シランのメチルトリメトキシシラン、すなわちＭｅ
Ｓｉ（ＯＭｅ）3の生成を確認した。表２に実施例１の
結果を示す。表２に示したメチルトリメトキシシラン
（ＭｅＳｉ（ＯＭｅ）3）のパーセントは０．７８〜
１．２９％の範囲である。
ｍｏｌ））とフッ化カリウム（２．０ｇ、３４ｍｍｏ
ｌ）を密に混合し、多孔質フリット６５上に載せて混合
物６０を形成した。最初に、４ミリリットル／分（ｍｌ
／ｍｉｎ、２４０ｍｌ／ｈ）の速度のアルゴンキャリヤ
ーガスを用いて、出発混合物中と固定床反応器の容積エ
ンクロージャ６５中の空気をパージした。最初のパージ
後、キャリヤーガスの流速を２０ｍｌ／ｍｉｎに上げ
た。モーター駆動シリンジを用い、出発シランとしてテ
トラメトキシシランをキャリヤーガス流中に供給した
（１．５５ミリリットル／時（ｍｌ／ｈ）、合計１０ｍ
ｌ）。出発シラン２０と水素化チタンとフッ化カリウム
のモル比は約２：１．２：１であった。反応器１を垂直
炉で約４００℃に加熱し、化学反応中約４００℃に維持
した。水冷凝縮器を用いて固定床の下流で反応器流出物
を集め、ガスクロマトグラフィーで分析した。水冷凝縮
器を逃れた反応器流出物の低沸点成分は−７８℃のトラ
ップで集めた。ＧＣ、ＧＣ／ＭＳ及びＮＭＲ法により生
成物シランのメチルトリメトキシシラン、すなわちＭｅ
Ｓｉ（ＯＭｅ）3の生成を確認した。表２に実施例１の
結果を示す。表２に示したメチルトリメトキシシラン
（ＭｅＳｉ（ＯＭｅ）3）のパーセントは０．７８〜
１．２９％の範囲である。
【００２７】
【表２】
【００２８】実施例２
条件を変えて実施例１の手順を繰り返した。すなわち、
フッ化カリウム（２ｇ、４０ｍｍｏｌ）の代わりにフッ
化セシウム（１．０１ｇ、６．６ｍｍｏｌ）を用い、最
初の反応器温度を約２５０℃とし、各画分を集めた後反
応器温度が約３５０℃になるまで反応器温度を５０℃ず
つ上げ、テトラメトキシシランの添加速度を約１．５ｍ
ｌ／ｈとし、Ａｒの代わりにＮ2キャリヤーガスを約５
ｍｌ／ｈの流量で用いた。表３に実施例２の結果を示
す。表３のメチルトリメトキシシランのパーセントは、
３００℃以下の最初の反応器温度ではゼロであり、３５
０℃の有効温度では０．６８％である。
フッ化カリウム（２ｇ、４０ｍｍｏｌ）の代わりにフッ
化セシウム（１．０１ｇ、６．６ｍｍｏｌ）を用い、最
初の反応器温度を約２５０℃とし、各画分を集めた後反
応器温度が約３５０℃になるまで反応器温度を５０℃ず
つ上げ、テトラメトキシシランの添加速度を約１．５ｍ
ｌ／ｈとし、Ａｒの代わりにＮ2キャリヤーガスを約５
ｍｌ／ｈの流量で用いた。表３に実施例２の結果を示
す。表３のメチルトリメトキシシランのパーセントは、
３００℃以下の最初の反応器温度ではゼロであり、３５
０℃の有効温度では０．６８％である。
【００２９】
【表３】
【００３０】実施例３
条件を変えて実施例１の手順を繰り返した。すなわち、
金属フッ化物源の代わりに水素化チタンを用い、最初の
反応器温度を約２５０℃とし、各画分を集めた後反応器
温度を５０℃ずつ約４００℃の温度まで上げ、テトラメ
トキシシランの添加速度を約１．５５ｍｌ／ｈの代わり
に約１．５ｍｌ／ｈとし、アルゴンキャリヤーガスの流
量を約７．５ｍｌ／ｈとした。合計で６個の画分を集め
たが、メチルトリメトキシシランは測定できなかった。
金属フッ化物源の代わりに水素化チタンを用い、最初の
反応器温度を約２５０℃とし、各画分を集めた後反応器
温度を５０℃ずつ約４００℃の温度まで上げ、テトラメ
トキシシランの添加速度を約１．５５ｍｌ／ｈの代わり
に約１．５ｍｌ／ｈとし、アルゴンキャリヤーガスの流
量を約７．５ｍｌ／ｈとした。合計で６個の画分を集め
たが、メチルトリメトキシシランは測定できなかった。
【００３１】実施例４
条件を変えて実施例１の手順を繰り返した。すなわち、
水素化チタン（２．０ｇ、４０ｍｍｏｌ）の代わりに水
素化ジルコニウム（２．０ｇ、２１．５ｍｍｏｌ）を用
い、ＫＦの重量（１．０ｇ、１７ｍｍｏｌ）を実施例１
より５０％少なくし、最初の反応器温度を３００℃と
し、各画分を集めた後反応器温度を５０℃ずつ約５５０
℃まで上げ、テトラメトキシシランの添加速度を約１．
５５ｍｌ／ｈの代わりに約１．５ｍｌ／ｈとし、Ａｒの
代わりにＮ2キャリヤーを５ｍｌ／ｈのガス流量で用い
た。表４に実施例４の結果を示す。表４のメチルトリメ
トキシシランのパーセントは、４５０℃以下の反応器温
度ではゼロであり、約５００〜約５５０℃の有効温度で
は０．７５〜０．７７％である。
水素化チタン（２．０ｇ、４０ｍｍｏｌ）の代わりに水
素化ジルコニウム（２．０ｇ、２１．５ｍｍｏｌ）を用
い、ＫＦの重量（１．０ｇ、１７ｍｍｏｌ）を実施例１
より５０％少なくし、最初の反応器温度を３００℃と
し、各画分を集めた後反応器温度を５０℃ずつ約５５０
℃まで上げ、テトラメトキシシランの添加速度を約１．
５５ｍｌ／ｈの代わりに約１．５ｍｌ／ｈとし、Ａｒの
代わりにＮ2キャリヤーを５ｍｌ／ｈのガス流量で用い
た。表４に実施例４の結果を示す。表４のメチルトリメ
トキシシランのパーセントは、４５０℃以下の反応器温
度ではゼロであり、約５００〜約５５０℃の有効温度で
は０．７５〜０．７７％である。
【００３２】
【表４】
【００３３】実施例５
条件を変えて実施例１の手順を繰り返した。すなわち、
水素化チタン（２．０ｇ、４０ｍｍｏｌ）の代わりに水
素化ナトリウム（純度９５％、１．００ｇ、３９．６ｍ
ｍｏｌ）を用い、テトラエトキシシランの流量を約０．
５ｍｌ／ｈとし、テトラメトキシシランの流量を２．２
ｍｍｏｌ／ｈとし、Ａｒの代わりにＮ2キャリヤーガス
を約１ｍｌ／ｍｉｎ（６０ｍｌ／ｈ）の流量で用いた。
最初の反応器温度を約２５０℃とし、最初の画分を集め
た後反応器温度を約５０℃上げて約３００℃の温度とし
た。この場合の生成シランであるエチルトリエトキシシ
ランの重量％は表５に見られるように約１％から約２．
１％まで変化した。
水素化チタン（２．０ｇ、４０ｍｍｏｌ）の代わりに水
素化ナトリウム（純度９５％、１．００ｇ、３９．６ｍ
ｍｏｌ）を用い、テトラエトキシシランの流量を約０．
５ｍｌ／ｈとし、テトラメトキシシランの流量を２．２
ｍｍｏｌ／ｈとし、Ａｒの代わりにＮ2キャリヤーガス
を約１ｍｌ／ｍｉｎ（６０ｍｌ／ｈ）の流量で用いた。
最初の反応器温度を約２５０℃とし、最初の画分を集め
た後反応器温度を約５０℃上げて約３００℃の温度とし
た。この場合の生成シランであるエチルトリエトキシシ
ランの重量％は表５に見られるように約１％から約２．
１％まで変化した。
【００３４】
【表５】
【００３５】実施例６
条件を変えて実施例１の手順を繰り返した。すなわち、
水素化チタン（２．０ｇ、４０ｍｍｏｌ）の代わりに水
素化ナトリウム（純度９５％、１．００ｇ、３９．６ｍ
ｍｏｌ）を用い、流量約１．５５ｍｌ／ｈ、１０ｍｍｏ
ｌ／ｈのテトラメトキシシランの代わりにテトラプロポ
キシシランの流量を約１．５ｍｌ／ｈ、５．２ｍｍｏｌ
／ｈとし、アルゴンキャリヤーガスの流量を約５ｍｌ／
ｍｉｎ、３００ｍｌ／ｈとした。反応は約２５０℃で開
始し、最初の画分を集めた後反応終了まで約３００℃に
上げた。この場合の生成シランであるプロピルトリプロ
ポキシシランの重量％は表６に見られるように約０．２
％から約４．４％まで変化した。
水素化チタン（２．０ｇ、４０ｍｍｏｌ）の代わりに水
素化ナトリウム（純度９５％、１．００ｇ、３９．６ｍ
ｍｏｌ）を用い、流量約１．５５ｍｌ／ｈ、１０ｍｍｏ
ｌ／ｈのテトラメトキシシランの代わりにテトラプロポ
キシシランの流量を約１．５ｍｌ／ｈ、５．２ｍｍｏｌ
／ｈとし、アルゴンキャリヤーガスの流量を約５ｍｌ／
ｍｉｎ、３００ｍｌ／ｈとした。反応は約２５０℃で開
始し、最初の画分を集めた後反応終了まで約３００℃に
上げた。この場合の生成シランであるプロピルトリプロ
ポキシシランの重量％は表６に見られるように約０．２
％から約４．４％まで変化した。
【００３６】
【表６】
【００３７】実施例７
条件を変えて実施例１の手順を繰り返した。すなわち、
水素化チタン（２．０ｇ、４０ｍｍｏｌ）の代わりに水
素化ナトリウム（純度９５％、１．００ｇ、３９．６ｍ
ｍｏｌ）を用い、メチルトリメトキシシランの流量を約
２．１３ｍｌ／ｈとし、テトラメトキシシランを約１．
５５ｍｌ／ｈ、１０ｍｍｏｌ／ｈの流量で用い、アルゴ
ンキャリヤーガスの流量を約７．５ｍｌ／ｍｉｎ、４５
０ｍｌ／ｈとした。反応器を約３５０℃に維持したまま
で６つの画分を集めた。この場合の生成シランであるジ
メチルジメトキシシランの重量％は表７から分かるよう
に約２．３％から約３．３％まで変化した。
水素化チタン（２．０ｇ、４０ｍｍｏｌ）の代わりに水
素化ナトリウム（純度９５％、１．００ｇ、３９．６ｍ
ｍｏｌ）を用い、メチルトリメトキシシランの流量を約
２．１３ｍｌ／ｈとし、テトラメトキシシランを約１．
５５ｍｌ／ｈ、１０ｍｍｏｌ／ｈの流量で用い、アルゴ
ンキャリヤーガスの流量を約７．５ｍｌ／ｍｉｎ、４５
０ｍｌ／ｈとした。反応器を約３５０℃に維持したまま
で６つの画分を集めた。この場合の生成シランであるジ
メチルジメトキシシランの重量％は表７から分かるよう
に約２．３％から約３．３％まで変化した。
【００３８】
【表７】
【００３９】実施例７で、水素化ナトリウムの代わり
に、例えば、水素化リチウム、水素化カリウム、水素化
ルビジウム、水素化セシウム、水素化マグネシウム、水
素化カルシウム、水素化ストロンチウム、水素化バリウ
ム、水素化アルミニウム、及びこれらの組合せのような
他の金属水素化物を含ませることができよう。
に、例えば、水素化リチウム、水素化カリウム、水素化
ルビジウム、水素化セシウム、水素化マグネシウム、水
素化カルシウム、水素化ストロンチウム、水素化バリウ
ム、水素化アルミニウム、及びこれらの組合せのような
他の金属水素化物を含ませることができよう。
【００４０】表８に、上記実施例１、２及び４〜７のシ
ラン２０のＲ基、Ｔ基及びｎの整数値を示す。ここで、
Ｒ基、Ｔ基及びｎの整数値は一般式ＴnＳｉ（ＯＲ）4-n
に対応する。また、表８には、生成したシランのＲ基と
Ｔ基も示してある。ここで、生成シランのＲ基とＴ基は
上記実施例１〜７で（Ｒ）ＴnＳｉ（ＯＲ）3-nに対応す
る。
ラン２０のＲ基、Ｔ基及びｎの整数値を示す。ここで、
Ｒ基、Ｔ基及びｎの整数値は一般式ＴnＳｉ（ＯＲ）4-n
に対応する。また、表８には、生成したシランのＲ基と
Ｔ基も示してある。ここで、生成シランのＲ基とＴ基は
上記実施例１〜７で（Ｒ）ＴnＳｉ（ＯＲ）3-nに対応す
る。
【００４１】
【表８】
【００４２】Ｔが水素である出発シラン２０の一例はＨ
Ｓｉ（ＯＣＨ3）3である。ＨＳｉ（ＯＣＨ3）3をＮａＨ
の混合物中に通したところ、２００℃もの低い温度でＧ
Ｃ分析で決定した生成物として（ＣＨ3）Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ3）3が認められた。（ＣＨ3）Ｓｉ（ＯＣＨ3）3の相
対量は反応器１の温度の上昇に伴って増大した。３２５
℃で、反応器下流混合物の３７％が（ＣＨ3）Ｓｉ（Ｏ
ＣＨ3）3を含んでいた。また、ＧＣ分析で（ＣＨ3）2Ｓ
ｉ（ＯＣＨ3）2の存在が示された。水素化ナトリウム
（ＮａＨ）が存在しないと、ＨＳｉ（ＯＣＨ3）3は３５
０℃未満の温度で熱的に安定である。この結果は、上記
実施例１、２、４に見られるように、ＨＳｉ（ＯＣ
Ｈ3）3が、テトラメトキシシランから（ＣＨ3）Ｓｉ
（ＯＣＨ3）3と（ＣＨ3）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を形成する
反応の中間体であるかもしれないということを示唆して
いる。
Ｓｉ（ＯＣＨ3）3である。ＨＳｉ（ＯＣＨ3）3をＮａＨ
の混合物中に通したところ、２００℃もの低い温度でＧ
Ｃ分析で決定した生成物として（ＣＨ3）Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ3）3が認められた。（ＣＨ3）Ｓｉ（ＯＣＨ3）3の相
対量は反応器１の温度の上昇に伴って増大した。３２５
℃で、反応器下流混合物の３７％が（ＣＨ3）Ｓｉ（Ｏ
ＣＨ3）3を含んでいた。また、ＧＣ分析で（ＣＨ3）2Ｓ
ｉ（ＯＣＨ3）2の存在が示された。水素化ナトリウム
（ＮａＨ）が存在しないと、ＨＳｉ（ＯＣＨ3）3は３５
０℃未満の温度で熱的に安定である。この結果は、上記
実施例１、２、４に見られるように、ＨＳｉ（ＯＣ
Ｈ3）3が、テトラメトキシシランから（ＣＨ3）Ｓｉ
（ＯＣＨ3）3と（ＣＨ3）2Ｓｉ（ＯＣＨ3）2を形成する
反応の中間体であるかもしれないということを示唆して
いる。
【００４３】具体例に関して本発明を説明して来たが、
当業者には理解されるように、本発明の範囲から逸脱す
ることなく以上の具体例に様々な変更を施すことがで
き、またその要素を均等な要素と置き換えることもでき
る。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することな
く、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるた
めに多くの修正をすることができる。したがって、本発
明は、ここに開示した本発明を実施する際の特定の実施
形態に限定されることはない。本発明は特許請求の範囲
に入るすべての実施形態を包含する。
当業者には理解されるように、本発明の範囲から逸脱す
ることなく以上の具体例に様々な変更を施すことがで
き、またその要素を均等な要素と置き換えることもでき
る。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することな
く、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるた
めに多くの修正をすることができる。したがって、本発
明は、ここに開示した本発明を実施する際の特定の実施
形態に限定されることはない。本発明は特許請求の範囲
に入るすべての実施形態を包含する。
【図１】遷移金属水素化物を出発シランと反応させて、
１以上のケイ素−炭素結合を有する生成物シランを形成
する装置である。
１以上のケイ素−炭素結合を有する生成物シランを形成
する装置である。
１ 反応器（装置）
２０ 出発シラン
６０ 出発混合物（遷移金属水素化物、触媒）
９０ 生成物混合物（生成物シラン）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4H039 CA92 CD40
4H049 VN01 VP01 VQ20 VR21 VR22
VR23 VR41 VR42 VR43 VS02
VS07 VT04 VT07 VT09 VT19
VW02
Claims (40)
- 【請求項１】 １種以上の生成物シランを形成する方法
であって、触媒の存在下で遷移金属水素化物を出発シラ
ン（２０）と反応させることを含んでなり、その反応温
度はこの反応に関連する閾値温度を超え、出発シラン
（２０）は化学式ＴnＳｉ（ＯＲ）(4-n)で表され、１種
以上の生成物シランは出発シラン（２０）中には存在し
ない１以上のケイ素−炭素結合を含んでおり、各Ｔは独
立に水素原子又は一価炭化水素基であり、各Ｒは独立に
一価炭化水素基を含んでおり、ｎは０〜約３の範囲の整
数である、方法。 - 【請求項２】 触媒がフッ化カリウム、フッ化セシウム
又はこれらの組合せからなる、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 触媒の融解温度が閾値温度を超えない、
請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 温度が約３５０〜約６００℃の範囲であ
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 遷移金属水素化物が、ＴｉＨx、Ｚｒ
Ｈx、ＨｆＨx、ＳｃＨx、ＹＨx、ＬａＨx、ＣｕＨ及び
ＺｎＨx並びにこれらの組合せからなる群から選択さ
れ、ｘは０〜約２の範囲である、請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 各Ｔが一価炭化水素基を含んでおり、ｎ
が２を超えず、１種以上の生成物シランが、化学式
（Ｒ）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(3-n)で表される第一の生成
物シランと、化学式（Ｒ2）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(2-n)
で表される第二の生成物シランとを含む、請求項１記載
の方法。 - 【請求項７】 ｎが１を超えず、１種以上の生成物シラ
ンがさらに化学式（Ｒ3）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）(1-n)で
表される第三の生成物シランも含んでいる、請求項６記
載の方法。 - 【請求項８】 ｎが０に等しく、１種以上の生成物シラ
ンがさらに化学式（Ｒ4）Ｓｉで表される第四の生成物
シランも含んでいる、請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 炭化水素基が、アルキル基、アリール
基、アラルキル基、アルカリール基、シクロアルキル
基、ビシクロアルキル基及びこれらの組合せからなる群
から選択される、請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 アルキル基が直鎖又は枝分れアルキル
基を１つ含んでおり、アルキル基の炭素原子数が約１〜
約２２で、アルキル基がメチル基、エチル基、プロピル
基、イソプロピル基、ブチル基、第三級ブチル基、ペン
チル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デ
シル基、ドデシル基、及びこれらの組合せからなる群か
ら選択される、請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 アリール基がフェニル基を含む、請求
項９記載の方法。 - 【請求項１２】 ビシクロアルキル基及びシクロアルキ
ル基の環炭素原子数が約３〜約１２で、ビシクロアルキ
ル基及びシクロアルキル基の炭素原子数が約５０以下
で、ビシクロアルキル基及びシクロアルキル基が各々独
立にシクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシ
ル基、メチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、及
びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項９
記載の方法。 - 【請求項１３】 アラルキル基の炭素原子数が約７〜約
１４で、アラルキル基がベンジル基、フェニルブチル
基、フェニルプロピル基、フェニルエチル基又はこれら
の組合せからなる、請求項９記載の方法。 - 【請求項１４】 出発シラン（２０）がテトラメトキシ
シラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシ
シラン又はこれらの組合せからなる、請求項１記載の方
法。 - 【請求項１５】 出発シラン（２０）がテトラフェノキ
シシラン、ジメトキシジフェノキシシラン又はこれらの
組合せからなる、請求項１記載の方法。 - 【請求項１６】 生成物シランがメチルトリメトキシシ
ラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリプロポ
キシシラン、メチルジメトキシシラン、エチルジエトキ
シシラン、プロピルジプロポキシシラン及びこれらの組
合せからなる群から選択される、請求項１記載の方法。 - 【請求項１７】 反応が、固定床反応器、攪拌床反応器
又は流動床反応器からなる反応器（１）中で反応させる
ことを含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項１８】 反応が、連続式、ハッチ式又は半連続
式からなる方式で反応させることを含む、請求項１記載
の方法。 - 【請求項１９】 １種以上の生成物シランを形成する方
法であって、触媒の存在下、約３５０〜約６００℃の範
囲の温度で遷移金属水素化物を出発シラン（２０）と吸
熱反応させることを含んでなり、出発シラン（２０）が
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ
イソプロポキシシラン又はこれらの組合せからなる、方
法。 - 【請求項２０】 １種以上の生成物シランを形成する方
法であって、触媒の存在下、約３５０〜約６００℃の範
囲の温度で遷移金属水素化物を出発シラン（２０）と吸
熱反応させることを含んでなり、出発シラン（２０）が
テトラフェノキシシラン、ジメトキシジフェノキシシラ
ン又はこれらの組合せからなる、方法。 - 【請求項２１】 請求項１記載の方法で製造された生成
物シラン。 - 【請求項２２】 請求項１９記載の方法で製造された生
成物シラン。 - 【請求項２３】 請求項２０記載の方法で製造された生
成物シラン。 - 【請求項２４】 化学式（Ｒm）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）
(4-m-n)（式中、各Ｔは独立に一価炭化水素基を含んで
おり、各Ｒは独立に炭化水素基を含んでおり、ｎは０〜
約３の範囲の整数であり、ｍは約１〜約４−ｎの範囲の
整数である）で表される生成物シランであって、触媒の
存在下反応に関連する閾値温度を超える反応温度で遷移
金属水素化物を化学式（Ｒm-1）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）
(5-m-n)で表される出発シラン（２０）と反応させる方
法によって形成される、生成物シラン。 - 【請求項２５】 触媒がフッ化カリウム、フッ化セシウ
ム又はこれらの組合せからなる、請求項２４記載の生成
物シラン。 - 【請求項２６】 触媒の融解温度が閾値温度を超えな
い、請求項２４記載の生成物シラン。 - 【請求項２７】 温度が約３５０〜約６００℃の範囲で
ある、請求項２４記載の生成物シラン。 - 【請求項２８】 遷移金属水素化物が、ＴｉＨx、Ｚｒ
Ｈx、ＨｆＨx、ＳｃＨx、ＹＨx、ＬａＨx、ＣｕＨ及び
ＺｎＨx並びにこれらの組合せからなる群から選択さ
れ、ｘは０より大きく約２以下の実数である、請求項２
４記載の生成物シラン。 - 【請求項２９】 炭化水素基が、アルキル基、アリール
基、アラルキル基、アルカリール基、シクロアルキル
基、ビシクロアルキル基及びこれらの組合せからなる群
から選択される、請求項２４記載の生成物シラン。 - 【請求項３０】 アルキル基が直鎖又は枝分れアルキル
基を１つ含んでおり、アルキル基の炭素原子数が約１〜
約２２で、アルキル基がメチル基、エチル基、プロピル
基、イソプロピル基、ブチル基、第三級ブチル基、ペン
チル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デ
シル基、ドデシル基、及びこれらの組合せからなる群か
ら選択される、請求項２９記載の生成物シラン。 - 【請求項３１】 アリール基がフェニル基を含む、請求
項２９記載の生成物シラン。 - 【請求項３２】 ビシクロアルキル基及びシクロアルキ
ル基の環炭素原子数が約３〜約１２で、ビシクロアルキ
ル基及びシクロアルキル基の炭素原子数が約５０以下
で、ビシクロアルキル基及びシクロアルキル基が各々独
立にシクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシ
ル基、メチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、及
びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項２
９記載の生成物シラン。 - 【請求項３３】 アラルキル基の炭素原子数が約７〜約
１４で、アラルキル基がベンジル基、フェニルブチル
基、フェニルプロピル基、フェニルエチル基又はこれら
の組合せからなる、請求項２９記載の生成物シラン。 - 【請求項３４】 出発シラン（２０）がテトラメトキシ
シラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシ
シラン又はこれらの組合せからなる、請求項２４記載の
生成物シラン。 - 【請求項３５】 出発シラン（２０）がテトラフェノキ
シシラン、ジメトキシジフェノキシシラン又はこれらの
組合せからなる、請求項２４記載の生成物シラン。 - 【請求項３６】 生成物シランがメチルトリメトキシシ
ラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリプロポ
キシシラン、メチルジメトキシシラン、エチルジエトキ
シシラン、プロピルジプロポキシシラン及びこれらの組
合せからなる群から選択される、請求項２４記載の生成
物シラン。 - 【請求項３７】 反応が、固定床反応器、攪拌床反応器
又は流動床反応器からなる反応器（１）中で反応させる
ことを含む、請求項２４記載の生成物シラン。 - 【請求項３８】 反応が、連続式、ハッチ式又は半連続
式からなる方式で反応させることを含む、請求項２４記
載の生成物シラン。 - 【請求項３９】 化学式（Ｒm）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）
(4-m-n)（式中、各Ｔは独立に一価炭化水素基を含んで
おり、各Ｒは独立に炭化水素基を含んでおり、ｎは０〜
約３の範囲の整数であり、ｍは約１〜約４−ｎの範囲の
整数である）で表される生成物シランであって、触媒の
存在下約３５０〜約６００℃の範囲の温度で遷移金属水
素化物をテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラ
ン、テトライソプロポキシシラン又はこれらの組合せか
らなる出発シラン（２０）と吸熱反応させる方法によっ
て形成される、生成物シラン。 - 【請求項４０】 化学式（Ｒm）（Ｔn）Ｓｉ（ＯＲ）
(4-m-n)（式中、各Ｔは独立に一価炭化水素基を含んで
おり、各Ｒは独立に炭化水素基を含んでおり、ｎは０〜
約３の範囲の整数であり、ｍは約１〜約４−ｎの範囲の
整数である）で表される生成物シランであって、触媒の
存在下約３５０〜約６００℃の範囲の温度で遷移金属水
素化物をテトラフェノキシシラン、ジメトキシジフェノ
キシシラン又はこれらの組合せからなる出発シラン（２
０）と吸熱反応させる方法によって形成される、生成物
シラン。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US09/792,337 US6489501B2 (en) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | Method and apparatus for forming a carbon-silicon bond in a silane |
| US09/792337 | 2001-02-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2010128743A1 (ko) * | 2009-05-07 | 2010-11-11 | 주식회사 케이씨씨 | 실란 제조용 수직형 반응기 및 이를 이용한 실란의 연속적 회수방법 |
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-
2001
- 2001-02-26 US US09/792,337 patent/US6489501B2/en not_active Expired - Lifetime
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- 2001-12-10 EP EP01310308A patent/EP1236731B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-25 JP JP2001390759A patent/JP4339538B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010128743A1 (ko) * | 2009-05-07 | 2010-11-11 | 주식회사 케이씨씨 | 실란 제조용 수직형 반응기 및 이를 이용한 실란의 연속적 회수방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US20020161254A1 (en) | 2002-10-31 |
| DE60103122D1 (de) | 2004-06-09 |
| EP1236731A1 (en) | 2002-09-04 |
| US6489501B2 (en) | 2002-12-03 |
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