JPH03188087A - シラン混合物の精製方法 - Google Patents
シラン混合物の精製方法Info
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Abstract
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Description
ン混合物の水素含有シランの含有量を低下させることに
よりオルガノシラン混合物又はシラン混合物を精製する
方法に関する。
ハロシラン類は、シリコーンの製造で利用されるオルガ
ノポリシロキサン類の調製のために必要とされる0例え
ば、高純度の高性能シリコーンエラストマーの調製では
、二官能性オルガノシランがモル基準で二三pp鋤の水
準に至るまでの最小限の水準の三官能性及び四官能性物
質を含有することが必要とされる。
的な源である。シラン分子にある水素原子は、シロキサ
ン類の製造中に使用される塩基性条件下では殊に、開裂
を被りやすい0本発明の目的上、「官能性」なる用語は
、シラン種が線状構造(二官能性)、枝分れ構造(三官
能性)又は網状構造(四官能性)を形成する能力を記述
するために用いられる。
官能性物質及び四官能性物質が最小限の二官能性シラン
単量体が必要である0例えば、(C2H6)HSiC1
z不純物を含有している(CHs)2sIc12は、結
果として水素含有シロキサン単位を有するジメチルシロ
キサンとなろう、水素原子の開裂は、シロキサン鎖の枝
(三官能性)に帰着しよう、そのような技は、この重合
体から後に生成されるシリコーンエラストマーの所望の
物理的特性を低下させかねない。
でケイ素と反応させるという直接法で典型的に製造され
る。結果として得られる混合物は、伝統的に蒸留により
個々の種に分離される。多くの場合、個々のオルガノシ
ラン化合物の沸点は非常に近く、蒸留操作を非常に困難
にする。そのような組み合わせの一例は、ジメチルジク
ロロシラン((CH=)2SiCj’z)とエチルジク
ロロシラン<(CJs)H5:Cl2)との混合物であ
る。ジメチルジクロロシランとエチルジクロロシランの
沸点はおおよそ4℃離れている。ジメチルジクロロシラ
ンのエチルジクロロシラン含有量を低下させるには、理
論段数が100を超える蒸留塔と100:1の範囲の還
流比とが必要であろう。
由来するような混合物からオルガノシラン類を精製する
ための方法である。本発明においては、オルガノシラン
混合物中に不純物として存在している水素含有シランを
水素を含有していないシラン物質に変えて、当該オルガ
ノシラン混合物からのそれらの分離を容易にする。オル
ガノシラン混合物は、公知の方法、例えば蒸留により分
離して、水素含有シラン類の減少したオルガノシラン類
を得ることができる。水素含有シランを転化させ、その
一方で所望のオルガノシラン生成物を変化させないこと
が、本発明の別の目的である。
ノシラン中における水素含有シランの量を最小限にする
ための方法である。そしてここに記載されるのは、炭素
原子数1〜6個のアルキル基及びフェニル基からなる群
より選択された有機置換基を含有するオルガノシランの
混合物の、沸点が当該オルガノシランのそれに近い水素
含有シランの含有量を減少させることによって、当該オ
ルガノシラン混合物を精製するための方法である。
び触媒を接触させることを含む、オルガノシラン混合物
は、より多量な分としてオルガノシランをそしてより少
量な分として水素含有シランを含んでなる。このオルガ
ノシラン混合物中に存在している水素含有シランを、触
媒の存在下でハロゲン化水素と反応させてよりハロゲン
化されなシランを生成させる。この結果、沸点のより高
い、分子量のより大きなシランが生じ、こうして蒸留に
よる分離が容易になる。水素含有シランの含有量の低下
したオルガノシランが、当該オルガノシラン混合物から
単離及び回収される。
くとも1種のオルガノシランと不純物として存在してい
る水素含有シランとからなる。混合物中に多数のオルガ
ノシラン種及び多数の水素含有シラン種が存在していて
もよい。そのほかの物質が存在していても差支えない。
非常に小さくて標準的な方法での分離が困難である場合
に、オルガノシラン混合物から水素含有シラン不純物を
分離するのを容易にする。
換することで蒸留による物質の分離を容易にすることが
できるならば、これらの物質は沸点が似通っている6例
えば、エチルジクロロシランは分子量が129.1で沸
点が74〜76℃である。この不純物を分子量が129
.0、沸点が70〜71’Cのジメチルジクロロシラン
から分離することは、標準の蒸留手段では困難である。
00〜101℃のエチルトリクロロシランへの転化は、
所望のジメチルジクロロシランの分離及び精製を果すた
めの蒸留プロセスを容易にすることができる0本発明の
目的にとって好ましい混合物は、オルガノシランの沸点
の約10℃以内の沸点を有する水素含有シランを含有し
ている混合物であり、そしてこの水素含有シランの沸点
は、水素をハロゲンで置換することによって少なくとも
約5℃だけ上昇させることができる。
リクロロシラン、メチルトリフルオロシラン、エチルト
リブロモシラン、n−プロピルトリクロロシラン、ジメ
チルジブロモシラン、トリメチルクロロシラン、メチル
ジエチルブロモシラン、メチルジ(t−ブチル)クロロ
シラン、テトラメチルシラン、テトラエチルシラン、フ
ェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、
フェニルメチルジクロロシラン及びジフェニルジフルオ
ロシランである。
えば、シラン、クロロシラン、ブロモシラン、フルオロ
シラン、メチルシラン、エチルシラン、ジクロロシラン
、ジブロモシラン、メチルクロロシラン、エチルブロモ
シラン、トリクロロシラン、メチルジクロロシラン、エ
チルジクロロシラン、ジメチルクロロシラン、メチル(
t−ブチル)クロロシラン又はビフェニルジクロロシラ
ンでよい。
で約10ppmから10%までの範囲の濃度で存在する
ことができる0発明者らは、約topp−未満の水素含
有シランを含有しているオルガノシラン混合物を本発明
を利用して処理することができると信じる。とは言うも
のの、転化の効率は低下するかもしれない。
塩化水素でよい、より好ましいのは塩化水素である。ハ
ロゲン化水素は、水素含有シランと反応して水素含有シ
ランのハロシランへの転化を最大限にするのに必要とさ
れる化学量論上の量より多く存在すべきである。
れるハロシランは、例えば、テトラフルオロシラン、テ
トラクロロシラン、テトラブロモシラン、メチルトリク
ロロシラン、メチルトリブロモシラン、エチルトリクロ
ロシラン、エチルトリブロモシラン、ジメチルジクロロ
シラン、メチル(t−ブチル)ジクロロシラン又はビフ
ェニルトリクロロシランでよい。
ッケル、オスミウム、イリジウムからなる金属の群及び
それらの化合物から選択される。
ム及びニッケルである。「それらの化合物」なる用語は
、無機化合物例えば金属の塩類や酸化物類も、有機金属
化合物も包含する。
る。固体基材は、適切な大きさ及び当該金属又は金属化
合物に対する適当な親和力のあるいずれの不活性物質で
もよく、例えば粒状の炭素又はシリカでよい、好ましい
基材は炭素である。
炭素である。金属又はそれらの化合物は、固体基材上に
約0.2〜3重量%の濃度で存在するほうが好ましい6
発明者らは、約0.2重量%未満の金属又は金属化合物
濃度は水素含有シランとハロゲン化水素との反応を促進
するがもしれないと信じるけれども、転化率がより低下
し才な滞留時間がより長くなることにより示されるよう
に効率は低下するかもしれない、逆に、担体物質の約5
重量%より高い濃度の金属又は金属化合物を利用しても
よいが、有意の利益はニッケルの場合を除いて認められ
ない、ニッケル及びニッケル化合物についての有効な濃
度範囲は、担体物質の約5〜15重量%である。ニッケ
ル及びニッケル化合物の好ましい濃度は約10重量%で
ある。
においてやはり同等の触媒として機能を果すことができ
る。不担持触媒は、オルガノシラン混合物に可溶性であ
り又はこの混合物中において細かく分割した粒状物質で
あることができる。
.000ppmである。もっと高い濃度の触媒がこのプ
ロセスにおいて機能を果すとは言っても、認められる利
点はない、約500ppm未満の濃度の触媒は機能を果
すかもしれないけれども、転化速度はより遅くなろう。
は、液相かあるいは気相で果すことができる。担持され
た触媒を使用する場合には、接触と反応とを気相で行う
ほうが好ましい。一般に、接触及び反応温度は30〜1
50℃の範囲内であるべきである。接触及び反応は、オ
ルガノシラン混合物の沸点よりも高い温度で行うほうが
好ましい。
物は約70〜100℃の温度で、5〜10分の接触時間
で処理すべきである。担持されていない触媒を使用する
場合には、反応を同様の担持された触媒の場合に必要と
される温度よりも高い温度で行うことがしばしば望まし
い、不担持触媒にとって好ましい温度範囲は約100〜
200℃である。
応は非常に急速である。オルガノシラン混合物中の水素
含有シランの濃度に応じて、数秒又は数分以内に反応す
ることができる。水素含有シランの濃度が混合物の約1
0pp−から約10%までである場合、触媒との接触時
間は約1分より長いのが好ましい、より好ましくは、接
触時間は約5〜30分であるべきである。より短い滞留
時間を利用することができるが、オルガノシラン混合物
中の水素含有シランの濃度に応じて、水素含有シランの
転化率はより低くなることがある。より長い滞留時間に
はより以上の利益がないことが分る。
ガノシラン混合物と触媒との接触は、液体又は蒸気を触
媒と接触させるための公知の装置で実施することができ
る。そのような装置の例は、充填塔、流動床反応器、そ
して触媒が液体とその中で混ぜ合わされる撹拌タンク反
応器である。オルガノシラン混合物とハロゲン化水素と
がその中を通過する担持触媒の充填塔が、好ましい装置
である。気相反応の場合には、オルガノシラン混合物が
触媒を通過する前にそれを蒸発させるための手段を用意
しなくてはならない、蒸発用の手段には、例えば、タン
ク型蒸発器、多管式熱交換器その地間種類のものの如き
公知の手段を含めることができる。
段により液体として供給される。ハロゲン化水素は、ガ
ス類を供給及び制御する慣用的手段によりガスとして供
給される。
水素との反応によりオルガノハロシランに転化されたな
らば、水素含有シランの含有量が低下した所望のオルガ
ノシランの単離及び回収を果すことができる。所望のオ
ルガノシランの単離及び回収は、通常の蒸留により果す
ことができる。
るシラン混合物からテトラクロロシランを精製するため
に利用することもできる。このシラン混合物は、例えば
、オルガノシラン類、オルガノハロシラン類、テトラク
ロロシラン及び水素含有シラン類を含有することができ
る。テトラクロロシランは、分離することが所・望され
る水素含有シランに間してより多量な分としてシラン混
合物に存在している。
できるように、以下に掲げる例を提供する。これらの例
は、例示として提供するものであって、特許請求の範囲
を限定するものと解釈すべきではない。
物中に含有されている水素含有シラン不純物と塩化水素
との反応を評価するために、装置を設置しそして手順を
確立した。
その中に支持プレートを有し、そしてその上に担持され
た触媒を配置した。この反応器には電気加熱器を取付け
た0反応器の上部には、オルガノシラン混合物を供給す
るためのものとハロゲン化水素を供給するためのものの
二つの入口を用意した。
供給した。触媒より上方の反応管内の帯域は予熱器とし
て働いた0反応管流出物を凝縮させ、試料を採取し、そ
してガスクロマトグラフィーによって分析した。
エチルジクロロシラン(EtH)を含有するジメチルジ
クロロシラン(Ne2)であった、触媒は、炭素上に0
.2重量%のパラジウム(Pd/C)であった。
る前に600℃で4時間乾燥させた。
管へ供給した0反応管は、約30℃の温度に維持された
。
e2)中に25pp−のエチルジクロロシラン(Eta
)が示された。
物は6 ppm未満のEtHを含有していた。
供給流量がジメチルジクロロシラン(Ne2)中のエチ
ルジクロロシラン(EtH)の転化に及ぼす効果を評価
した。供給混合物は4100ppmのEtHを含有する
Ne2であった8表1においては、社/hで表したNe
2の供給流量が「供給流量」として指示され、ppmで
表した反応器流出物のEtH含有量がr EtHJとし
て指示されている。
ように改造した。内径12−輪及び長さ約50cmの反
応管に、先に説明した2%Pd/C触媒を30cc充填
した。この反応管を、加熱マントルが周囲を取巻いてい
る10100Oのフラスコの上部に接続した。この加熱
されるフラスコは、液体のアルキルシラン供給原料のた
めの予熱器及び蒸発器として働いた。蒸気は、フラスコ
から上昇して触媒床を通過した。
有している供給原料混合物を加熱されたフラスコへ88
m1/ hの流量で供給した。流出物を凝縮させ、そし
て分析によりこのNe2混合物が5 ppin未満のE
tHを含有していることが示された。
有しているケイ素化合物と塩化水素との反応のための触
媒として評価した。
た。
類の金属塩とを、触媒活性について評価した。そしてま
た、比較のために、これらの金属物質のために用いた担
体と同様の活性炭の試料を試験した。評価を行った担持
された金属触媒は、パラジウム(Pd/C)、白金(P
t/C)、ロジウム(Rh/C)、ルテニウム(Ru/
C)及びニッケル(Ni/C)であった、評価を行った
金属塩は、炭素に担持された塩化パラジウム(PdC1
z/ C)であった、 Pd/C、PdC(12/C及
びNi/C触媒は、米国モートン・サイオコール社のア
ルファ・プロダクツ部門より購入しな。Pt/C、Rh
/C及びRu/C触媒は、いずれも表面積が約1000
s2/gであって、エンゲルハルト社より購入したもの
であった。
℃までの範囲であった。オルガノシラン混合物は、約3
30〜440ppmのエチルジクロロシラン(EtH)
を含有しているジメチルジクロロシラン(New)であ
った、液体オルガノシランの供給流量と触媒床内の触媒
の容積とに基づいて、触媒床におけるオルガノシラン蒸
気の滞留時間を計算した。
容積を「触媒容積」とし、液体オルガノシランの供給流
量を「供給流量」とし、滞留時間を「滞留時間」とし、
反応器から出てくる蒸気の温度を「温度」とし、そして
エチルジクロロシラン(EtH)のエチルトリクロロシ
ランへの転化率を「転化率」として報告する。
の不純物としてのPhMeHSiCj!の転化のための
触媒として評価した。これらのフェニルメチルクロロシ
ランを反応器内でPdCl2触媒と混合し、そしてこの
混合物を液面より下方に注入された(IC1ガスの流れ
にさらした。流量は、FIClが液体を通ってバブリン
グするのを保つのに十分なだけ大きかった。
グラフィー及びガスクロマトグラフィー/質量分光分析
により分析した。具体的な実験条件及び結果は表3に提
示される。
験時間」とは、試料を分析のために採取した、実験を開
始してからの時間のことである。
たPdC1,の濃度を掲載する。 r PhMeHSi
Cl 」と表記された欄は、水素含有シラン不純物の濃
度を掲載する。「転化率」と表記された欄は、種々の反
応条件下でのPhMeHSiClの減少率を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、炭素原子数1〜6個のアルキル基及びフェニル基か
らなる群より選択された少なくとも一つの置換基を有す
るオルガノシラン種をより多量な分として含有している
オルガノシラン混合物の、当該オルガノシラン種のうち
の少なくとも一つの沸点と似通った沸点を有する水素含
有シランの含有量を低下させることによりオルガノシラ
ン混合物を精製するための方法であって、 (A)オルガノシラン種をより多量な分としてそして水
素含有シランをより少量な分として含んでなるオルガノ
シラン混合物と、ハロゲン化水素と、そしておのおの固
体基材に担持されたニッケル及びニッケル化合物からな
る群より選択された触媒とを接触させる工程、 (B)上記触媒の存在下において上記オルガノシラン混
合物中の上記水素含有シランを上記ハロゲン化水素と反
応させて、よりハロゲン化されたシランを含有してなる
改変されたオルガノシラン混合物を作る工程、 (C)この改変されたオルガノシラン混合物から上記オ
ルガノシラン種を単離及び回収する工程、を含む、オル
ガノシラン混合物の精製方法。 2、前記触媒が前記固体基材上に当該固体基材の約5〜
約15重量%の濃度で存在しており、当該固体基材が炭
素である、請求項1記載の方法。 3、前記触媒の存在下で前記水素含有シランを前記ハロ
ゲン化水素と接触させる工程が気相で行われる、請求項
1記載の方法。 4、前記触媒の存在下で前記水素含有シランを前記ハロ
ゲン化水素と接触させる工程が液相で行われる、請求項
1記載の方法。 5、炭素原子数1〜6個のアルキル基及びフェニル基か
らなる群より選択された少なくとも一つの置換基を有す
るオルガノシラン種をより多量な分として含有している
オルガノシラン混合物の、当該オルガノシラン種のうち
の少なくとも一つの沸点と似通った沸点を有する水素含
有シランの含有量を低下させることによりオルガノシラ
ン混合物を精製するための方法であって、 (A)オルガノシラン種をより多量な分としてそして水
素含有シランをより少量な分として含んでなるオルガノ
シラン混合物と、ハロゲン化水素と、そしてパラジウム
、白金、ロジウム、ルテニウム、ニッケル、オスミウム
、イリジウムからなる金属の群及びそれらの化合物より
選択された担持されていない触媒とを接触させる工程、 (B)上記触媒の存在下において上記オルガノシラン混
合物中の上記水素含有シランを上記ハロゲン化水素と反
応させて、よりハロゲン化されたシランを含有してなる
改変されたオルガノシラン混合物を作る工程、 (C)この改変されたオルガノシラン混合物から上記オ
ルガノシラン種を単離及び回収する工程、を含む、オル
ガノシラン混合物の精製方法。 6、テトラクロロシランをより多量な分として含有して
いるシラン混合物の、テトラクロロシランの沸点と似通
った沸点を有する水素含有シランの含有量を低下させる
ことによりシラン混合物からテトラクロロシランを精製
するための方法であって、 (A)テトラクロロシランをより多量な分としてそして
水素含有シランをより少量な分として含んでなるシラン
混合物と、ハロゲン化水素と、そしてパラジウム、白金
、ロジウム、ルテニウム、ニッケル、オスミウム、イリ
ジウムからなる金属の群及びそれらの化合物より選択さ
れた担持されていない触媒とを接触させる工程、 (B)上記触媒の存在下において上記シラン混合物中の
上記水素含有シランを上記ハロゲン化水素と反応させて
、よりハロゲン化されたシランを含有してなる改変され
たシラン混合物を作る工程、(C)この改変されたシラ
ン混合物から水素含有シランの含有量の低下したテトラ
クロロシランを単離及び回収する工程、 を含む、テトラクロロシランの精製方法。 7、テトラクロロシランをより多量な分として含有して
いるシラン混合物の、テトラクロロシランの沸点と似通
った沸点を有する水素含有シランの含有量を低下させる
ことによりシラン混合物からテトラクロロシランを精製
するための方法であって、 (A)テトラクロロシランをより多量な分としてそして
水素含有シランをより少量な分として含んでなるシラン
混合物と、ハロゲン化水素と、そしておのおの固体基材
に担持されたニッケル及びニッケル化合物からなる群よ
り選択された触媒とを接触させる工程、 (B)上記触媒の存在下において上記シラン混合物中の
上記水素含有シランを上記ハロゲン化水素と反応させて
、よりハロゲン化されたシランを含有してなる改変され
たシラン混合物を作る工程、(C)この改変されたシラ
ン混合物から水素含有シランの含有量の低下したテトラ
クロロシランを単離及び回収する工程、 を含む、テトラクロロシランの精製方法。
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