[发明专利]制备在格氏偶联反应中具有高选择性的二烷基‑二卤代硅烷、二芳基‑二卤代硅烷、和烷基芳基‑二卤代硅烷的方法

说明书

本公开整体涉及制备二卤代硅烷的方法及其用途。更具体地讲，本公开涉及在格氏偶联反应中具有高度选择性的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、或烷基芳基-二卤代硅烷的制备。

本节中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能并不构成现有技术。二卤代硅烷通常用作多种有机硅和聚硅烷化合物的工业生产中的前体或试剂。例如，对于烷基芳基-二卤代硅烷，诸如苯基甲基二氯硅烷(PhMeSiCl₂)的需求稳步增加以用于生产日常生活中使用的多种材料。

用于制备苯基甲基二氯硅烷(PhMeSiCl₂)的方法的例子是格氏试剂诸如PhMgCl与甲基三氯硅烷MeSiCl₃在连续搅拌釜反应器(CSTR)中的反应。该类型的常规方法通常通过使用与格氏试剂相比更高浓度的MeSiCl₃来优化。以这种方式，格氏试剂与MeSiCl₃反应的可能性大于格氏试剂与PhMeSiCl₂产物反应的可能性以形成二苯基甲基氯硅烷(Ph₂MeSiCl)作为副产物。通常，质量比为至少3∶1的MeSiCl₃与PhMgCl用作反应物以便产生质量比最多至7∶1的PhMeSiCl₂与Ph₂MeSiCl作为产物。

发明内容

本发明通常包括制备在格氏偶联反应中具有高度选择性的二烷基-二卤代硅烷、二芳基-二卤代硅烷、或烷基芳基-二卤代硅烷的方法。该方法包括以下步骤：提供柱塞流反应器(PFR)、连续管式反应器(CTR)、活塞流反应器、或串联连接的不止一个连续搅拌釜反应器(CSTR)；在预定流速下向PFR提供烃溶剂流；在预定流速下向PFR提供烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流；在预定流速下向PFR提供包含烷基-卤化镁或芳基-卤化镁的格氏试剂流；允许溶剂流、烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流、和格氏试剂流组合以形成组合反应物流；允许组合反应物流在约10℃至约80℃的温度下反应以形成包含R₂SiX₂、R₃SiX、和盐的产物混合物，其中每个R独立地被选为衍生自格氏试剂或者烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷中的任一者的烷基基团或芳基基团，X为卤素基团，并且产物混合物中的R₂SiX₂与R₃SiX的质量比大于7∶1；以及任选地，收集产物混合物。在该方法中，溶剂流、烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷流、和格氏试剂流的流速被选为使得组合反应物流中的烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷与格氏试剂的质量比为至少1.5∶1，而组合反应物流中的溶剂与格氏试剂的质量比为至少3∶1。作为另外一种选择，产物混合物中的R₂SiX₂与R₃SiX的质量比大于12∶1；或者，大于19∶1；或者，大于25∶1。

根据本公开的一个方面，反应器为包括至少一个流体模块的PFR，溶剂为甲苯，格氏试剂为苯基氯化镁(PhMgCl)，烷基-三卤代硅烷或芳基-三卤代硅烷为甲基三氯硅烷(MeSiCl₃)；并且所形成的产物混合物包含PhMeSiCl₂、Ph₂MeSiCl、和MgCl₂。或者，PFR为Advanced Flow Glass Reactor^TM。

根据本公开的另一个方面，该方法还可包括以下步骤：在开始格氏反应之前测量反应器上的基准压降；在格氏反应过程期间监测反应器上的压降；以及将在格氏反应过程期间监测的反应器上的压降与基准压降相比以便确定压降的变化。压降的变化提供了对于反应器被盐堵塞的程度的测量，所述盐已凝聚和沉降在反应器中或者已沉积在反应器中的壁上。当反应器被堵塞时，该方法还可包括以下步骤：停止格氏反应；移除堵塞反应器的盐；以及重新开始格氏反应。移除堵塞反应器的盐的一种具体方式包括以下步骤：将反应器的堵塞部分与反应器的其余部分分离；通过反应器的分离部分冲洗烃溶剂以移除烷基-三氯硅烷或芳基-三氯硅烷；通过反应器的分离部分冲洗水，直到所有盐被移除；通过反应器的分离部分冲洗醇以移除任何残留水；通过反应器的分离部分再次冲洗烃溶剂以从分离部分吹扫醇；以及重建反应器的分离部分与反应器的其余部分之间的接触。