制备烷基卤代硅烷的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备烷基卤代硅烷的方法，包括在加入磷和不加入磷的情况下，在有效量的催化剂和有效量的铜和铝助催化剂的存在下，使烷基卤和粉末状硅反应。所述催化剂一般包括铜、锌和锡。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。更具体地说，本专利技术涉及一种方法，它包括在催化剂和铜-铝助催化剂的存在下，加磷或不加磷时甲基氯和粉末状硅的反应。所述催化剂一般包括铜、锌和锡。在本专利技术之前，正如授权给与本专利技术相同代理人的Ward等人的美国专利号4500724中所述，通过在一种铜-锌-锡催化剂的存在下，进行粉末硅和甲基氯之间的反应来制备甲基氯代硅烷。硅一般与约0.5-10％(重量)的铜(Cu)、约0.01-1％(重量)的锌(Zn)和每百万约10-100份的锡(Sn)混合。在甲基氯代硅烷反应中所用的锌可以锌粉的形式加入或者以含铜、锌和锡的黄铜形式加入。也可使用氧化锌。锡可以锡粉的形式加入，也可以如上所述的黄铜的形式、氧化锡形式或SnCl4注射剂的形式加入。通过现有技术，制备出了烷基卤代硅烷特别是甲基氯代硅烷的混合物。此中所用的术语“甲基氯代硅烷”包括其为优选的甲基氯代硅烷的二甲基二氯代硅烷(Di)和各种其它硅烷如四甲基硅烷、三甲基氯代硅烷(Mono)、甲基三氯代硅烷(Tri)、四氯化硅、三氯硅烷、甲基二氯代硅烷(MH)和二甲基氯代硅烷(M2H)。除了上面的甲基氯代硅烷外，在甲基氯代硅烷粗制品的制备中也形成了残余物。此中所用的术语“粗制品”是指未纯化的甲基氯代硅烷的产品混合物。此中所用的术语“残余物”是指甲基氯代硅烷粗制品中常压下沸点大于70℃的的产物。残余物包括诸如乙硅烷(如对称的1，1，2，2-四氯代二甲基乙硅烷、1，1，2-三氯代三甲基乙硅烷)、二硅氧烷、disilmethylenes以及其它高沸点物质如丙硅烷、三硅氧烷(trisilanes)和trisilmethylenes。一般来说，在甲基氯代硅烷反应中需要得到高的生产率以及选择性产生二甲基二氯代硅烷而非其它产物。人们正不断地探索新技术以改善甲基氯代硅烷反应的选择性以及提高甲基氯代硅烷的收率。本专利技术提供了一种。所述方法要求将烷基卤和粉末状硅在有效量的催化剂和有效量的包括铜和铝的助催化剂的存在下反应。所述催化剂一般包括铜、锌和锡。本专利技术涉及一种包括将甲基卤和粉末状硅在催化剂和铜-铝的助催化剂的存在下，加有或不加有磷时反应的方法。此中所用的术语“助催化剂”是指加入到甲基氯代硅烷反应中的辅助用的铜和铝化合物。此中所用的术语“催化剂”是指常规的铜-锌-锡催化剂。在一种实施方案中，所述助催化剂并不含有磷，在另一种实施方案中，所述助催化剂包括磷。当有效量的加有或不加有磷的铜-铝助催化剂加入到甲基氯代硅烷反应中时，所述助催化剂增加了二甲基二氯代硅烷形成的速率以及降低了甲基三氯代硅烷与二甲基二氯代硅烷的重量比率。加有或不加有磷的铜-铝助催化剂的加入(就铜-锌-锡催化剂来说)保持或降低了甲基氯代硅烷残留物的重量百分比。除非另加说明，此中所用的术语“有效量”是指能提高甲基氯代硅烷产物的收率或提高对二甲基二氯代硅烷的选择性的一种物质的量。所给反应剂的最佳量根据反应条件可有所不同并且其它组分的鉴定可由本领域技术人员容易地完成。所述甲基氯代硅烷反应一般用含催化剂的硅来进行，所述催化剂伴有加有或不加有磷的铜-铝助催化剂。含铝助催化剂以能提供给反应器床每百万约100-1000份(ppm)的量或以能提供给整个反应器床每百万约300-700份的量来加入。助催化剂的铜量在相当于整个反应器床约0.5-10％(重量)的范围。当磷为助催化剂的一个组分时，其一般以整个反应器床的每百万约100-1000份(ppm)的量存在。除了锡以相当于整个反应器床的每百万约10-100份的量存在外，硅也通常与锌结合并以相当于整个反应器床的约0.01-1％(重量)的量存在。所用的铜化合物一般来自几个不同的来源。它们包括金属铜(例如粉末状、片状)，卤化亚铜或卤化铜诸如氯化铜、溴化铜、氯化亚铜、溴化亚铜和其混合物，铜氧化物(包括氧化亚铜、氧化铜和其混合物)或预制备的接触物质。所述接触物质通过将硅和氯化亚铜在一个温度为约280-400℃炉中反应直到四氯化硅(SiCl4)停止逸出的方法来制备。生成的固体含有硅和铜并被称作接触物质。这种接触物质一般在与甲基氯接触前制备以便生产甲基氯代硅烷。在加有或不加有磷的铜-铝助催化剂中所用的铝得自不同的来源。此中所用的术语“源”是指提供给所述助催化剂和催化剂的必需元素的化合物。例如铝源一般包括铝粉、各种合金(包括但不限于铜-铝合金、银-铝合金、硅-铝合金、镁-铝合金)和其混合物。当磷加入到铜-铝助催化剂中时，磷来自不同的来源。例如，典型的磷源有磷化铜、磷化锌、三氯化磷、三烷基膦诸如6三乙膦或三甲膦、或其混合物。尽管在本专利技术的实施中优选使用甲基氯，但也可使用其它C(1-4)烷基氯化物如乙基氯、丙基氯等。在典型的甲基氯代硅烷反应中所用的硅具有相当于硅总量约0.1-1％(重量)的铁(Fe)、相当于硅总量约0.01-0.2％(重量)的钙(Ca)和相当于硅总量约0.02-0.5％(重量)的铝(Al)。在反应器床中存在的硅一般具有低于约700微米的粒径、平均粒径大于约20微米而低于约300微米。优选这种硅颗粒的平均粒径范围为约100到150微米。本专利技术通常在固定床反应器中实施。但是本专利技术的方法也可在其它类型的反应器诸如流化床反应器和搅拌床反应器中使用。更具体地说，所述固定床反应器是内含硅颗粒的塔，甲基氯气体可通过硅颗粒流动。搅拌床类似于固定床，其具有某种机械搅拌以保持所述床不断运动。另一方面，流化床反应器是一种流动的硅颗粒、催化剂颗粒和助催化剂颗粒的床；就是说硅颗粒悬浮在通过反应器的气体(一般为甲基氯)中。反应一般在半连续条件或在分批模式下进行，其温度在约250-350℃之间并优选在约280-320℃之间。谈到在一种催化剂和加有或不加有磷的铜-铝助催化剂的存在下粉末状硅和甲基氯的反应的说明时，短语“半连续条件”是指所述反应在半连续条件下在流化床反应器中进行。在半连续反应情况下，例如，加入固体物并运行反应器直到利用了约50％的硅。在利用了约50％后，再加入另外的硅、催化剂、助催化剂和促进剂的固体物。半连续反应和分批方式反应相反。在分批方式反应情况下，例如，所有的固体组分被混合并且与液体或气体产物反应直到消耗掉大部分固体物。要使其持续进行，要将反应停止并加入另外的固体物。固定床和搅拌床两者均在分批条件下运行。本领域技术人员的兴趣在于甲基氯代硅烷粗制品的T/D重量比率。所述T/D重量比率是在粗制甲基氯代硅烷反应产物中甲基三氯代硅烷(T或Tri)与二甲基二氯代硅烷(D或Di)的比率。因此，T/D比率的增加指明优选的二甲基二氯代硅烷的生产的降低。所述T/D比率伴随着加有或不加有磷的铜-铝催化剂的加入而升高。除了T/D比率外，所述甲基氯代硅烷反应的另一个效能衡量指标是粗制甲基氯代硅烷形成的速率。甲基氯代硅烷形成的反应速率常数通常由本领域技术人员用术语“Kp”定义。Kp是甲基氯代硅烷产生的速率，它以每小时每克硅产生的粗制硅烷的克数来衡量。在本专利技术中所述助催化剂提高了甲基氯代硅烷形成的速率。最后，伴随着加有或不加有磷的铜-铝共催化剂的加入，甲基二氯代硅烷(％MH)的百分比降低。所产生的甲基二氯代硅烷的百分比也是一项甲基氯代硅烷效能的衡量。在甲基二氯代硅烷中的氢化物可能来自甲基氯的裂解，其显示出甲基氯代硅烷反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备烷基卤代硅烷的方法，包括在有效量的催化剂和有效量的包括铜和铝的助催化剂的存在下，使烷基卤和粉末状硅反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H汉奥卡，E奥塔尼，H科雅马，LN路易斯，DC德穆皮德，JM巴布林，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]