制备有机卤代硅烷的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制备有机卤代硅烷的方法，所述方法包括：在大于100℃的温度和至少690kPa的压力下，在包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的催化剂的存在下，使包含卤素取代或未取代的芳族化合物的有机化合物与包含式(I)RnSiHmX4‑m‑n的至少两种不同氢化卤代硅烷的氢化卤代硅烷混合物反应，以产生包含有机卤代硅烷的粗反应产物，其中每个R独立地为C1‑C14烃基或C1‑C14卤素取代的烃基，X为氟、氯、溴或碘，n为0、1或2，m为1、2或3，并且m+n为1、2或3，前提条件是当至少两种不同的氢化卤代硅烷包含其中n＝0且m＝1的式(I)的氢化卤代硅烷和其中n＝0且m＝2的式(I)的氢化卤代硅烷时，催化剂为包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的氧化物的非均相催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备有机卤代硅烷的方法本专利技术涉及制备有机卤代硅烷的方法，并且更具体地涉及包括在包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的催化剂的存在下，使包含卤素取代或未取代的芳族化合物的有机化合物与至少两种不同的氢化卤代硅烷反应的方法。已知通过与氢化卤代硅烷反应来制备芳族有机卤代硅烷的方法。在一种此类方法中，在高于230℃的温度下并且在压力下，在可溶性卤化硼催化剂的存在下，使苯环型烃和烷基取代的苯环型烃与三氯硅烷反应，以制备例如苯基三氯硅烷。该方法的其它变型形式已经使用相似的反应条件描述。例如，使用卤化硼催化剂，使诸如包含一个氢原子和两个键合到硅原子的卤素原子并且硅上的其余化合价被单价烃基占据的那些的多卤代单氢硅烷与苯环型烃反应。又如，已经将硅-硼酸盐催化剂用于三氯硅烷与萘或不含任何脂肪族不饱和基团的苯环型烃之间的反应中以制备芳族氯硅烷。又如，已经使二氯硅烷和三氯硅烷的混合物与苯在可溶性路易斯酸金属卤化物和金属氢化物络合物的存在下反应以比苯基三氯硅烷或二苯基二氯硅烷优选产生苯基二氯硅烷。在另一变型中，在可溶性三氯化硼或可溶性氯化铝的存在下，使芳族卤代烃与甲基二氯硅烷反应以产生芳族卤代烃的有机二氯甲硅烷基衍生物，而不从芳族环结构中置换卤素。还已经通过在负载型异质过渡金属催化剂存在下，使烯烃与氢化卤代硅烷反应来制备有机卤代硅烷。例如，在负载型铂催化剂的存在下，使氢化卤代硅烷与烯烃反应。通过在催化剂的存在下，使诸如芳族化合物的有机化合物与氢化卤代硅烷反应来制备有机卤代硅烷的现有方法在一些方面是有缺陷的。例如，用于上述利用芳族有机化合物的方法中的一些催化剂是均相催化剂，其难以从粗产物中去除。在粗产物中存在催化剂可导致产物回收的问题。例如，产物通常通过蒸馏回收，但上述均相催化剂或可溶性催化剂可催化蒸馏塔中的重排反应以减小收率并增加不希望的副产物。为避免这些催化重排，可通过添加催化剂毒物使催化剂在蒸馏之前失活；然而，添加毒物增加所述方法的成本和复杂性，引入不希望的物质，并且使催化剂不可用并且不可再循环。涉及在过渡金属催化剂存在下的氢化卤代硅烷的反应的硅氢化反应限于烯烃并且对芳基上的Si-H(氢化氯硅烷)或烷基C-H键无效。最终，除了上述与催化剂从反应产物中分离以及芳基和烷基C-H键上的催化剂有效性相关的不足之外，还存在与方法经济性和安全性相关的需要，诸如改善反应收率、催化剂再利用、降低反应压力、和降低反应温度。
技术实现思路
本专利技术涉及用于制备有机卤代硅烷的方法，所述方法包括：在大于100℃的温度和至少690kPa的压力下，在包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的催化剂的存在下，使包含卤素取代或未取代的芳族化合物的有机化合物与包含式(I)RnSiHmX4-m-n的至少两种不同氢化卤代硅烷的氢化卤代硅烷混合物反应，以产生包含有机卤代硅烷的粗反应产物，其中每个R独立地为C1-C14烃基或C1-C14卤素取代的烃基，X为氟、氯、溴或碘，n为0、1或2，m为1、2或3，并且m+n为1、2或3，前提条件是当至少两种不同的氢化卤代硅烷包含其中n＝0且m＝1的式(I)的氢化卤代硅烷和其中n＝0且m＝2的式(I)的氢化卤代硅烷时，催化剂为包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的氧化物的非均相催化剂。与先前已知的方法相比，本专利技术的方法的实施方案以更高的收率并在更低温度和压力下制备有机卤代硅烷。另外，本专利技术的实施方案允许从粗反应产物中容易地分离催化剂，减少对附加处理期间的不期望反应的催化并增加产物纯度。本专利技术方法的有机卤代硅烷产物用作用于制备许多不同商业产品的前体，所述商业产品包括还具有许多商业用途的芳基硅氧烷。具体实施方式以引用的方式将
技术实现思路
和说明书摘要并入本文。下文进一步描述上文概述的专利技术实施方案、用途和优点。本文中使用各种常见的规则来描述本专利技术的多个方面。例如，所有的物质状态都是在25℃和101.3kPa下测定，除非另外指明。所有％均按重量计，除非另外指明或指示。除非另外指明，否则所有％值均基于用于合成或制备组合物的所有成分的总量，所述总量合计为100％。在其中包括属和亚属的任何马库什群组包括属中的亚属，例如，在“R为烃基或烯基”中，R可以为烯基，或者R可以为烃基，其除了别的亚属外包括烯基。对于美国的实务，本文引用的所有美国专利申请公布和专利或者其一部分(如果仅引用该部分的话)据此在并入的主题不与本说明书相冲突的程度上以引用的方式并入本文，在任何这种冲突的情况下，应以本说明书为准。本文中使用各种专利术语来描述本专利技术的多个方面。例如，“另选地”表示不同的和有区别的实施方案。“比较”如在比较例中使用，比较工艺或比较方法意指非本专利技术的实验，而不应被解释为现有技术。“包含”及其变型(包括、含有)是开放式的。“由…组成”及其变型形式(由…构成)是封闭式的。“接触”意指形成物理接触。“可”提供一个选择，而不是必要的。“任选地”意指不存在或者存在。用于制备有机卤代硅烷的方法，所述方法包括：在大于100℃的温度和至少690kPa的压力下，在包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的催化剂的存在下，使包含卤素取代或未取代的芳族化合物的有机化合物与包含式(I)RnSiHmX4-m-n的至少两种不同氢化卤代硅烷的氢化卤代硅烷混合物反应，以产生包含有机卤代硅烷的粗反应产物，其中每个R独立地为C1-C14烃基或C1-C14卤素取代的烃基，X为氟、氯、溴或碘，n为0、1或2，m为1、2或3，并且m+n为1、2或3，前提条件是当至少两种不同的氢化卤代硅烷包含其中n＝0且m＝1的式(I)的氢化卤代硅烷和其中n＝0且m＝2的式(I)的氢化卤代硅烷时，催化剂为包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的氧化物的非均相催化剂。有机化合物包括卤素取代或未取代的芳族化合物。有机化合物具有6至14个碳原子；或者6至10个碳原子；或者6至8个碳原子；或者6个碳原子。有机化合物可具有环状或多环的结构，诸如稠合的、桥联的或螺结构。未取代的芳族化合物的示例包括但不限于苯、甲苯、1,3-二甲基苯、1,4-二甲基苯、1-苯乙烯、1-苯基-1-丙烯、萘、和1,1-二苯乙烯。卤素取代的芳族化合物的示例包括但不限于：上文例示的芳族化合物，其中氟基团、氯基团、溴基团、或碘基团，另选地氯基团取代芳族化合物中的一个氢原子，诸如氯苯或二氯苯。氢化卤代硅烷混合物包含式(I)RnSiHmX4-m-n的至少两种不同的氢化卤代硅烷，其中每个R独立地为C1-C14烃基或C1-C14卤素取代的烃基，X为氟、氯、溴或碘，或者X为氯，n为0、1或2，或者n为0或1，m为1、2或3，或者m为1或2，并且m+n＝1、2或3。术语“式(I)的至少两种不同的氢化卤代硅烷”是指氢化卤代硅烷混合物包含两种或更多种氢化卤代硅烷，其各自具有根据式(I)的化学结构但彼此的结构不同。式(I)中用R表示的烃基基团通常具有1至14个本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备有机卤代硅烷的方法，所述方法包括：在大于100℃的温度和至少690kPa的压力下，在包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的催化剂的存在下，使包含卤素取代或未取代的芳族化合物的有机化合物与包含式(I)RnSiHmX4‑m‑n的至少两种不同氢化卤代硅烷的氢化卤代硅烷混合物反应，以产生包含有机卤代硅烷的粗反应产物，其中每个R独立地为C1‑C14烃基或C1‑C14卤素取代的烃基，X为氟、氯、溴或碘，n为0、1或2，m为1、2或3，并且m+n为1、2或3，前提条件是当至少两种不同的氢化卤代硅烷包含其中n＝0且m＝1的式(I)的氢化卤代硅烷和其中n＝0且m＝2的式(I)的氢化卤代硅烷时，所述催化剂为包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的氧化物的非均相催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.06 US 62/1128711.用于制备有机卤代硅烷的方法，所述方法包括：在大于100℃的温度和至少690kPa的压力下，在包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的催化剂的存在下，使包含卤素取代或未取代的芳族化合物的有机化合物与包含式(I)RnSiHmX4-m-n的至少两种不同氢化卤代硅烷的氢化卤代硅烷混合物反应，以产生包含有机卤代硅烷的粗反应产物，其中每个R独立地为C1-C14烃基或C1-C14卤素取代的烃基，X为氟、氯、溴或碘，n为0、1或2，m为1、2或3，并且m+n为1、2或3，前提条件是当至少两种不同的氢化卤代硅烷包含其中n＝0且m＝1的式(I)的氢化卤代硅烷和其中n＝0且m＝2的式(I)的氢化卤代硅烷时，所述催化剂为包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的氧化物的非均相催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂是非均相催化剂。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述非均相催化剂包含氧化铝、二氧化锆、或者元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的两种或更多种的氧化物。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述非均相催化剂包含γ-氧化铝，含有元素B、Zr、Ti或Si中的一种和Al的复合氧化物，或含有元素B、Ti或Si中的一种和Zr的复合氧化物。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述非...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·戈恩德隆，
申请(专利权)人：美国道康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国,US