有机氢氯硅烷的制造工艺制造技术

技术编号:24420924 阅读:90 留言:0更新日期:2020-06-06 14:02
本发明专利技术涉及在硅原子处带有氢和氯两种取代基的有机单硅烷的制造工艺,其通过如下进行:使硅烷底物在充当再分配催化剂的膦或胺的存在下经历再分配反应,所述硅烷底物包含选自有机单硅烷、有机二硅烷和有机碳二硅烷的一种或多种硅烷,条件是这些硅烷的至少一种在硅原子处具有至少一个氯取代基。

Manufacturing process of organohydrochlorosilane

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机氢氯硅烷的制造工艺
本专利技术涉及氢硅烷的制造;特别地涉及氢氯硅烷,特别地单-和二氯氢硅烷,特别地选自Me2Si(H)Cl、MeSi(H)Cl2和MeSi(H)2Cl的甲基氯氢单硅烷的制造。更具体地,本专利技术涉及从有机氯硅烷开始的制造氢氯硅烷的工艺。
技术介绍
有机氢硅烷为有机硅合成化学中非常有用的起始材料,并因此构成工业上有价值的一类化合物。这样的兼具氯-和氢取代基的有机硅烷因它们的双官能性质(这意味着它们具有反应性不同的官能团)而在合成中构成引人注目的起始材料。氯取代基是比氢基团好的离去基团并且容许,例如,在温和条件下在保留Si-H键的情况下其它单体型或低聚物型硅氧烷单元的受控加成,从而使所述氯氢硅烷在限定的低聚硅氧烷合成和聚硅氧烷合成中可用作封闭剂和偶联剂。这样的化合物通常例如在电子、汽车、建筑及更多领域中得到宽范围的应用,例如用于制造胶粘剂、密封剂、模塑物、复合物和树脂。氢氯硅烷中存在的Si-H部分可用于合成后的改性和官能化,例如通过硅氢化反应而用于将有机残基引入至聚有机硅氧烷或者用于交联,这在多种种类的含有聚有机硅氧烷的组合物中是合意的。官能化的聚硅氧烷的如下合成也是可行的:其始于经由Si-H键的转变,然后使Si-Cl键水解或醇解,并且任选地缩合,以形成聚硅氧烷。US2008/0200710A1公开通过使1,2-四甲基二氯二硅烷和氯化氢在a)钯、b)叔胺、和c)叔膦的催化剂混合物的存在下反应而制备二甲基氯硅烷的方法。在这样的工艺中获得的氢硅烷的百分数是比较低的并且该工艺需要昂贵的金属催化剂。US5856548A涉及如下的制备二甲基单氯硅烷(CH3)2Si(H)Cl的工艺:在惰性液体有机载体中建立包括二甲基二氯硅烷(CH3)2SiCl2、氢化镁和氯化铝的反应混合物,和在所述液体有机载体中不断研磨的同时使所述反应混合物中的所述二甲基二氯硅烷部分氢化。该工艺仅是一种氢化过程,其与US2008/0200710A1的工艺(其为用HCl进行催化切断)没有任何共同之处。US5856548的工艺诟病于使用高腐蚀性氯化铝的劣势,据推测氯化铝还催化氯氢甲基硅烷不期望地歧化为氯甲基硅烷和氢甲基硅烷(致使期望的氯氢甲基硅烷的产率降低),并且还促进副产物的形成。US2008/0200710A1或US5856548中描述的工艺均未记载再分配(重分布,redistribution)催化剂的使用。在US2008/0200710A1中,胺和膦仅起到使钯催化剂稳定化的作用。虽然对于这样的具有Si-H和Si-Cl键两者的双官能硅烷存在高的需求,但是尚未公开用于合成这样的基础材料(buildingblock)的实用的、经济上合理的且可持续的工业工艺。特别是对于选自Me2Si(H)Cl、MeSi(H)Cl2和MeSi(H)2Cl(特别地MeSiHCl2和Me2SiHCl)的甲基氯氢单硅烷,对这样的生产工艺存在强烈需要。含有Si-H和Si-Cl键两者的氯硅烷的许多生产程序基于充当起始材料的有机氢硅烷。由有机硅卤化物、特别是有机硅氯化物制备有机硅氢化物和含有Si-H和Si-Cl键两者的有机硅化合物也是本领域中已知的。所要解决的问题本专利技术所要解决的技术问题是提供用于特别是由氯硅烷生产特别是单-和二氯氢有机硅烷的工艺。具体地,本专利技术的目的是提供在反应产率、产物纯度、转化的选择性、反应程序的便利性、整理(work-up)程序的便利性、试剂的易操作性和工艺的成本效率方面相对于常规方法具有改善的性能的新工艺。根据本专利技术,该问题是如下解决的。专利技术详述在一种实施方式中,本专利技术涉及生产氢氯单硅烷的工艺,其优选地从至少一种氯取代的硅烷开始,特别是通过连接至硅原子的取代基的再分配而进行。本专利技术涉及用于制造通式(I)的单硅烷的工艺:RxSiHyClz(I),其中R为有机基团,x=1-3、优选地1-2,y=1-3、优选地1-2,z=0-3、优选地1-2,且x+y+z=4,所述工艺包括:A)使硅烷底物在一种或多种化合物(C)的存在下经历的步骤,所述硅烷底物包括一种或多种选自如下的硅烷:a)通式(II)的单硅烷RaSiHbClc(II)其中R如上定义,a=1-3,b=0-3,c=0-3,且a+b+c=4,和b)经验通式(III)的二硅烷ReSi2HfClg(III)其中R如上定义,e=1-5,f=0-5,g=0-5,且e+f+g=6,c)经验通式(IV)的碳二硅烷Rm(SiCH2Si)HnClo(IV)其中R如上定义,m=1-5,n=0-5,o=0-5,且m+n+o=6所述一种或多种化合物(C)选自:-膦(磷烷,phosphane)R13P,其中R1为氢或有机基团并且能为相同的或不同的;优选为R3P,其中R如上定义并且能为相同的或不同的;例如PPh3,和-胺R13N,其中R1为氢或有机基团并且能为相同的或不同的;优选为叔胺R3N,其中R如上定义并且能为相同的或不同的;例如n-Bu3N或NPh3,和B)任选地,从反应混合物中分离所得的通式(I)的单硅烷的步骤,条件是:(i)式(II)、(III)或(IV)的至少一种硅烷在硅原子处具有至少一个氯取代基,以及以下条件(ii)和(iii)的至少一项,优选一项:(ii)式(II)、(III)或(IV)的硅烷的至少一种在硅原子处具有至少一个氢取代基,(iii)步骤A)在一种或多种氢给体(氢物种给体,hydridedonor)的存在下实施。在本申请中将理解,如果在本说明书中的实施例中或者任何其它地方描述的话,本文中叙述的任何数值范围包含在该范围内的所有子范围以及这样的范围或子范围的各端点的任意组合。在本申请中,在本文中还将理解,本文中本专利技术的任何组分在它们通过任何具体的属(genus)或在说明书的实施例部分中详述的物种(species)描述时,可在一个实施方式中用于限定说明书中其它地方关于该组分描述的范围的任何端点的替代的相应定义,并且可因此在一个非限制性实施方式中用于代替其它地方描述的这样的范围端点。在本申请中将进一步理解,在说明书中被明确地或者隐含地公开或者在权利要求中被叙述为属于在结构、组成和/或功能上相关的化合物、材料或物质的集合的任何化合物、材料或物质包含该集合的单独代表以及其所有组合。虽然本申请含有许多细节,但是这些细节不应被解释为对本专利技术的范围的限制,而是仅作为其优选实施方式的示例。本领域技术人员可展望在如由附于其的权利要求所限定的本专利技术的精神和范围内的许多其它可能变型。在一种优选实施方式中,根据本专利技术的工艺在不供应氯化氢的情况下和/或在不存在金属催化剂、优选地在不存在氯化铝催化剂或钯催化剂下实施。“不存在”意指,没有功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造通式(I)的单硅烷的工艺:/nR

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170920 EP 17192242.0;20180615 EP 18177923.21.制造通式(I)的单硅烷的工艺:
RxSiHyClz(I),
其中R为有机基团,
x=1-3、优选地1-2,
y=1-3、优选地1-2,
z=0-3、优选地1-2,和
x+y+z=4,
所述工艺包括:
A)使硅烷底物在一种或多种化合物(C)的存在下经历反应的步骤,所述硅烷底物包括一种或多种选自如下的硅烷:
a)通式(II)的单硅烷
RaSiHbClc(II)
其中R如上定义,
a=1-3,
b=0-3,
c=0-3,且
a+b+c=4,和
b)通式(III)的二硅烷
ReSi2HfClg(III)
其中R如上定义,
e=1-5,
f=0-5,
g=0-5,且
e+f+g=6,
c)通式(IV)的碳二硅烷
Rm(SiCH2Si)HnClo(IV)
其中R如上定义,
m=1-5,
n=0-5,
o=0-5,且
m+n+o=6,
所述一种或多种化合物(C)选自:
-膦R13P,其中R1为氢或有机基团并且能为相同的或不同的;优选为R3P,其中R如上定义并且能为相同的或不同的;例如PPh3,和
-胺R13N,其中R1为氢或有机基团并且能为相同的或不同的;优选为R3N,其中R如上定义并且能为相同的或不同的;例如n-Bu3N或NPh3,和
B)任选地,分离所得的通式(I)的单硅烷的步骤,
条件是:
(i)式(II)、(III)或(IV)的至少一种硅烷在硅原子处具有至少一个氯取代基,
以及以下条件(ii)和(iii)的至少一项:
(ii)式(II)、(III)或(IV)的硅烷的至少一种在硅原子处具有至少一个氢取代基,
(iii)步骤A)在一种或多种氢给体的存在下实施。


2.根据权利要求1所述的工艺,其在不供应氯化氢的情况下和/或在不存在金属催化剂,优选地不存在氯化铝或钯催化剂下实施。


3.根据权利要求1或2所述的工艺,其中步骤A)在有机溶剂,优选地高沸点醚化合物,更优选地1,4-二氧六环、二甘醇二甲醚或四甘醇二甲醚,最优选地二甘醇二甲醚中实施。


4.根据权利要求1-3任一项所述的工艺,其中步骤A)在一种或多种氢给体,优选地一种或多种金属氢化物,更优选地选自碱金属氢化物和碱土金属氢化物的一种或多种金属氢化物,和最优选地氢化锂的存在下实施。


5.根据前述权利要求任一项所述的工艺,其中在通式(II)、(III)或(IV)的一个或多个和通式(I)中,R为烷基或环烷基基团、优选地甲基基团。

【专利技术属性】
技术研发人员:N奥纳T桑托斯基AG斯特姆
申请(专利权)人:莫门蒂夫性能材料股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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