[发明专利]制备二有机二卤代硅烷的方法

说明书

二有机二卤代硅烷通过水解产生各种各样的聚有机硅氧烷，它们被出售到许多不同的行业。通常，二有机二卤代硅烷通过Mueller-Rochow直接法(Mueller-Rochow Direct Process)进行商业生产，该直接法包括在金属催化剂和多种促进剂的存在下使有机卤化物(如氯甲烷)在零价硅上通过以生成有机卤代硅烷的混合物。直接法中生成的有机卤代硅烷中，二甲基二氯硅烷是最有价值的。

制备零价硅的典型商业方法包括在电弧炉中在极高温度下碳热还原SiO₂。这些极端温度的产生需要大量的能量，这大大增加了制备零价硅的方法的成本。因此，使用零价硅也大大增加了制备二有机二卤代硅烷的成本。

除直接法之外，二有机二卤代硅烷还通过四氯化硅与多种甲基氯硅烷的烷化反应制备而得，该烷化反应是通过在高温下使这些氯硅烷的蒸汽与卤化烷一起从细分的铝或锌上通过而发生的。然而，该方法会产生大量的氯化铝或氯化锌，这在商业规模上的处置成本很高。

因此，需要更经济的制备二有机二卤代硅烷的方法，该方法可减少或免于对通过在极高温度下还原SiO₂而制备的零价硅的需要，并且不需要高代价地对副产物进行处置。

发明内容

本发明涉及一种制备二有机二卤代硅烷的方法，该方法包括如下单独且连续的步骤：(a)在500至1400℃的温度下用包含氢气和有机三卤代硅烷的混合物处理包含选自i)金、ii)金和铜、iii)金、铜和镁、iv)铜、铑和金、v)铜、铑和铼、vi)铼和钯、vii)铜以及viii)铜和镁的金属的金属催化剂以形成含硅金属中间体；以及(b)使该含硅金属中间体与根据式RX的有机卤化物在100至600℃的温度下反应以形成二有机二卤代硅烷和耗尽的含硅金属中间体，其中R为C₁-C₁₀烃基且X为卤代基。

本发明方法由有机三卤代硅烷制备二有机二卤代硅烷。因为有机三卤代硅烷可能是工业过程的较低价值的产物或副产物，因此本发明方法可以比制备二有机二卤代硅烷的其他方法更经济。此外，本方法不产生大量的需要昂贵处置的金属卤化物副产物。最后，该方法以好的选择性产生比产生的其他有机硅烷价值更高的二有机二卤代硅烷。

通过本发明方法产生的二有机二卤代硅烷可以已知工艺水解以产生聚有机硅烷。这样产生的聚有机硅氧烷可用于许多行业和应用中。

具体实施方式

一种制备二有机二卤代硅烷的方法，该方法包括如下单独且连续的步骤：

(a)在500至1400℃的温度下用包含氢气和有机三卤代硅烷的混合物处理包含选自i)金、ii)金和铜、iii)金、铜和镁、iv)铜、铑和金、v)铜、铑和铼、vi)铼和钯、vii)铜以及viii)铜和镁的金属的金属催化剂以形成含硅金属中间体；以及

(b)使该含硅金属中间体与根据式RX的有机卤化物在100至600℃的温度下反应以形成二有机二卤代硅烷和耗尽的含硅金属中间体，其中R为C₁-C₁₀烃基且X为卤代基。

在步骤(a)中，在500至1400℃的温度下用包含氢气和有机三卤代硅烷的混合物处理包含选自i)金、ii)金和铜、iii)金、铜和镁、iv)铜、铑和金、v)铜、铑和铼、vi)铼和钯、vii)铜以及viii)铜和镁的金属的金属催化剂以形成含硅金属中间体；

该金属催化剂可以是负载型金属催化剂或非负载型金属催化剂。载体的例子包括但不限于铝、钛、锆和硅的氧化物；活性炭；碳纳米管；富勒烯；和碳的其他同素异形形式。在一个实施例中，载体是活性炭。

当催化剂包含载体时，以载体和铜或混合物的合并重量计，催化剂通常包含0.1至小于100％(w/w)、或者0.1至50％(w/w)、或者0.1至35％(w/w)的金属或金属混合物。

金属催化剂可以具有多种物理形式，包括(但不限于)团块、颗粒、薄片和粉末。

非负载型金属催化剂的例子包括但不限于：金属(metallic)金；金属金和铜的混合物；金属金、金属铜和氯化镁的混合物；金属铜、金属铑和金属金的混合物；金属铜、金属铑和金属铼的混合物；金属铼和金属钯的混合物；金属铜；以及金属铜和镁的混合物。如本文所用，“金属”意指该金属具有氧化值0。

负载型金属催化剂的例子包括活性炭载体上的上述非负载型金属催化剂，其中以载体和金属的重量计，负载型金属催化剂包含0.1至35％(w/w)的至少一种金属。