[其他]烷基卤硅烷的生产方法

说明书

本发明涉及烷基囟硅烷的生产方法，更具体地说，本发明涉及使用磷、某些磷化合物或者可分解生成某些磷化合物的化合物做为促进剂，直接生产烷基囟硅烷的方法。使用本发明获得的好处是可以提高烷基囟硅烷的收率，提高某些烷基囟硅烷相对于其它不大可取的烷基囟硅烷的选择性，以及提高反应混合物中所用原料总的利用率。在某些情况下使用本发明可以同时得到这三方面好处。在某些情况下使用本发明可以同时实现提高烷基囟硅烷的选择性和收率，而在另一些情况下，所得到的好处是一类能更多的转化成为可用的产品。

自从Rochow（罗乔）首先公布了用烷基囟与硅在高温下接触可得到烷基囟硅烷的方法之后，生产烷基囟硅烷的直接法已为人们所熟知，并且在许多方面已有了不少改进和提高。事实上，目前世界上所有的商品烷基囟硅烷都是用这种方法生产的，而Rochow的方法相对于用十分危险的格林尼亚反应生产这种硅烷来说是个重大的改变。Rochow在1945年8月7日发布的美国专利2，380，995号中指出：令氯甲烷气流通过一个加热至约300℃的管子，与其中的硅粉相接触。Rochow得到的硅烷混合物，最主要的是CH₃SiCl₃和（CH₃）₂SiCl₂，其重量百分比分别在52%和14.5%，给出的Me/Me₂比为3.6（说明见下文）。应该注意，Rochow还指出：也可以令氯甲烷气体通过重量比为50∶50的粉末状的硅一铜合金，并且公开了：除铜以外，还可以使用下述金属催化剂：镍，锡，锑，锰，银和钛，不过，Rochow并没有公开这样一些催化剂的用量和物理形态。许多种硅烷都可以用直接法生成，例如：四甲基硅烷，单甲基三氯硅烷，四氯化硅，三氯硅烷（HSiCl₃），甲基二氯硅烷（Me H Si Cl₂），二甲基氯硅烷〔（CH₃）₂HSi Cl〕和三甲基氯硅烷〔（CH₃）₃SiCl〕。在当今生产中，所生产的最大量的硅烷则是二甲基二氯硅烷，由于这种硅烷经水解和缩合后，可成为硅氧烷形式，它构成了工业用的最大量聚硅氧烷产物的主链。这可以给厂商带来好处，另外采用直接法可以使原料最大限度地转化，以得到二甲基二氯硅烷的最高收率。因此，本发明的一个主要目的就是控制直接法使二甲基二氯硅烷达到最大收率，即控制该过程向有利于提高二甲基二氯硅烷选择性的方向进行。本发明的第二个目的是最大限度地提高由原料来的总收率。原料转化为硅烷越多，则该方法经济效益越显著。

对本发明来说，原料转化的效率是用转化为硅烷的金属硅投料量来追踪的（硅转化%）。对于那些熟知工艺的人，特别感兴趣的是直接法反应的选择性，而对本发明来说，这种选择是用单甲基三氯硅烷与二甲基二氯硅烷（Me/Me₂）在粗反应混合物中的比率来表示的。有时，在文献中，这种比率也用M/M₂或T/D来表示。因此，Me/Me₂比的加大则表示更择优的二甲基二氯硅烷的生产量在降低。反之，这一比率的降低则表示更择优的二甲基二氯硅烷的产量在增加。

当人们考虑到每年要生产数百万磅的硅烷和被聚硅氧烷工业用项目所消耗，就会明白为什么在选择性上和原料的转化率上的小的增值对硅烷的生产都是十分重要的。

例如，假设一个硅烷生产厂家每年生产一千万磅的硅烷，如果能使生产过程控制到（CH₃）₂SiCl₂的总收率提高2%或3%，那么这种方法就会特别地有吸引力。

一个主要生产聚硅氧烷的厂家，在四十年代曾对直接法非常积极，用直接法的基本原理进行了研究并公开了该成果。除了Rochow的995号专利外，这些早期的研究者们公开了一批专利，旨在得到前述的好处。Patnode在1945年8月7日公布的美国专利2，380，997号中论及了直接法所使用的接触物质（装料）。Patnode对Rochow在995号专利中最先公开的接触物质进行了处理，将其粉碎成硅粉，然后成型，最后在真空下煅烧，并尽量除掉例如金属氧化物那样的可还原的组份，Patnode还公开了镍、锡、锑、锰、银和钛的使用，这些产物在制备有机硅囟化物时，“特别地有用”。