[發明專利]制備烷基鹵代硅烷的方法

有效

• 申請號: 00108734.7
• 申請日: 2000-05-26
• 公開（公告）號: CN1276375A
• 公開（公告）日: 2000-12-13
• 發明（設計）人: H·漢奧卡;E·奧塔尼;H·科雅馬;L·N·路易斯;D·C·德穆皮德;J·M·巴布林
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C07F7/16
• 分類號: C07F7/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 楊麗琴

本發明涉及制備烷基鹵代硅烷的方法。更具體地說，本發明涉及一種方法，它包括在催化劑和銅-鋁助催化劑的存在下，加磷或不加磷時甲基氯和粉末狀硅的反應。所述催化劑一般包括銅、鋅和錫。

在本發明之前，正如授權給與本發明相同代理人的Ward等人的美國專利號4500724中所述，通過在一種銅-鋅-錫催化劑的存在下，進行粉末硅和甲基氯之間的反應來制備甲基氯代硅烷。硅一般與約0.5-10％(重量)的銅(Cu)、約0.01-1％(重量)的鋅(Zn)和每百萬約10-100份的錫(Sn)混合。在甲基氯代硅烷反應中所用的鋅可以鋅粉的形式加入或者以含銅、鋅和錫的黃銅形式加入。也可使用氧化鋅。錫可以錫粉的形式加入，也可以如上所述的黃銅的形式、氧化錫形式或SnCl₄注射劑的形式加入。

通過現有技術，制備出了烷基鹵代硅烷特別是甲基氯代硅烷的混合物。此中所用的術語“甲基氯代硅烷”包括其為優選的甲基氯代硅烷的二甲基二氯代硅烷(Di)和各種其它硅烷如四甲基硅烷、三甲基氯代硅烷(Mono)、甲基三氯代硅烷(Tri)、四氯化硅、三氯硅烷、甲基二氯代硅烷(MH)和二甲基氯代硅烷(M₂H)。

除了上面的甲基氯代硅烷外，在甲基氯代硅烷粗制品的制備中也形成了殘余物。此中所用的術語“粗制品”是指未純化的甲基氯代硅烷的產品混合物。此中所用的術語“殘余物”是指甲基氯代硅烷粗制品中常壓下沸點大于70℃的的產物。殘余物包括諸如乙硅烷(如對稱的1，1，2，2-四氯代二甲基乙硅烷、1，1，2-三氯代三甲基乙硅烷)、二硅氧烷、disilmethylenes以及其它高沸點物質如丙硅烷、三硅氧烷(trisilanes)和trisilmethylenes。

一般來說，在甲基氯代硅烷反應中需要得到高的生產率以及選擇性產生二甲基二氯代硅烷而非其它產物。人們正不斷地探索新技術以改善甲基氯代硅烷反應的選擇性以及提高甲基氯代硅烷的收率。

本發明提供了一種制備烷基鹵代硅烷的方法。所述方法要求將烷基鹵和粉末狀硅在有效量的催化劑和有效量的包括銅和鋁的助催化劑的存在下反應。所述催化劑一般包括銅、鋅和錫。

本發明涉及一種包括將甲基鹵和粉末狀硅在催化劑和銅-鋁的助催化劑的存在下，加有或不加有磷時反應的方法。此中所用的術語“助催化劑”是指加入到甲基氯代硅烷反應中的輔助用的銅和鋁化合物。此中所用的術語“催化劑”是指常規的銅-鋅-錫催化劑。在一種實施方案中，所述助催化劑并不含有磷，在另一種實施方案中，所述助催化劑包括磷。當有效量的加有或不加有磷的銅-鋁助催化劑加入到甲基氯代硅烷反應中時，所述助催化劑增加了二甲基二氯代硅烷形成的速率以及降低了甲基三氯代硅烷與二甲基二氯代硅烷的重量比率。加有或不加有磷的銅-鋁助催化劑的加入(就銅-鋅-錫催化劑來說)保持或降低了甲基氯代硅烷殘留物的重量百分比。

除非另加說明，此中所用的術語“有效量”是指能提高甲基氯代硅烷產物的收率或提高對二甲基二氯代硅烷的選擇性的一種物質的量。所給反應劑的最佳量根據反應條件可有所不同并且其它組分的鑒定可由本領域技術人員容易地完成。

所述甲基氯代硅烷反應一般用含催化劑的硅來進行，所述催化劑伴有加有或不加有磷的銅-鋁助催化劑。含鋁助催化劑以能提供給反應器床每百萬約100-1000份(ppm)的量或以能提供給整個反應器床每百萬約300-700份的量來加入。助催化劑的銅量在相當于整個反應器床約0.5-10％(重量)的范圍。當磷為助催化劑的一個組分時，其一般以整個反應器床的每百萬約100-1000份(ppm)的量存在。除了錫以相當于整個反應器床的每百萬約10-100份的量存在外，硅也通常與鋅結合并以相當于整個反應器床的約0.01-1％(重量)的量存在。

所用的銅化合物一般來自幾個不同的來源。它們包括金屬銅(例如粉末狀、片狀)，鹵化亞銅或鹵化銅諸如氯化銅、溴化銅、氯化亞銅、溴化亞銅和其混合物，銅氧化物(包括氧化亞銅、氧化銅和其混合物)或預制備的接觸物質。所述接觸物質通過將硅和氯化亞銅在一個溫度為約280-400℃爐中反應直到四氯化硅(SiCl4)停止逸出的方法來制備。生成的固體含有硅和銅并被稱作接觸物質。這種接觸物質一般在與甲基氯接觸前制備以便生產甲基氯代硅烷。

在加有或不加有磷的銅-鋁助催化劑中所用的鋁得自不同的來源。此中所用的術語“源”是指提供給所述助催化劑和催化劑的必需元素的化合物。例如鋁源一般包括鋁粉、各種合金(包括但不限于銅-鋁合金、銀-鋁合金、硅-鋁合金、鎂-鋁合金)和其混合物。