[發明專利]選擇性合成三烷氧基硅烷的方法

在審

• 申請號: 201680064579.5
• 申請日: 2016-10-18
• 公開（公告）號: CN108473512A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 菲德利斯·赤果納多;保羅·瓦茲
• 申請（專利權）人: 納爾遜曼德拉城市大學
• 主分類號: C07F7/02
• 分類號: C07F7/02;B01J27/055;B01J27/122;B01J23/72
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;趙愛玲

本發明提供了用于選擇性合成具有式SiH(OR)₃的三烷氧基硅烷的直接無溶劑方法，該方法包括在填充床反應器中提供金屬硅和銅基催化劑的混合物，其中金屬硅和硅?催化劑混合物均不經過任何洗滌步驟。權利要求1涉及用于選擇性合成具有式SiH(OR)₃的三烷氧基硅烷的直接無溶劑方法，其中每個R為C₁?C₄烷基，該方法包括以下步驟：在填充床反應器中提供金屬硅和銅基催化劑的混合物；在約180℃至約250℃的活化溫度下加熱所述混合物；在約180℃至小于約250℃的反應溫度下將C₁?C₄醇引入所述反應器中；在換熱器中將反應產物冷凝；以及收集冷凝的反應產物，其中金屬硅和硅?催化劑混合物均不經過包括氫氟酸(HF)洗滌步驟在內的任何洗滌步驟。

技術領域

本發明涉及合成三烷氧基硅烷的直接方法。特別地，但不完全地，該方法涉及選擇性合成三乙氧基硅烷的方法。

背景技術

三烷氧基硅烷可進行各種反應，例如與其他有機化合物的加成、共聚、共縮聚和歧化以形成有機硅化合物。

歧化反應導致硅烷的形成，硅烷是太陽能級硅生產的前體。廣泛使用的合成烷氧基硅烷的方法包括硅與鹽酸反應生成三氯硅烷(反應式1)，然后在銅催化劑存在下三氯硅烷與伯醇反應(反應式2)。

Si+3HCl→SiHCl₃+H₂...(1)

SiHCl₃+3ROH→SiH(OR)₃+3HCl….(2)

然而，除了具有毒性和腐蝕性的鹽酸副產物之外，這種方法還面臨著包括硅轉化率差、所需三烷氧基硅烷產物的選擇性低和產率差的挑戰。

因此，直接合成法(反應式3)的開發和三烷氧基硅烷的選擇性的提高受到了很多關注。

Si+3ROH→SiH(OR)₃+H₂…(3)

迄今為止，直接合成法在連續攪拌的漿相罐反應器(slurry phase tankreactor)中使用傳熱溶劑(如二苯基烷烴)進行。傳熱溶劑的使用導致催化劑活化時間延長并使純化過程復雜化。該漿相方法還具有所需三烷氧基硅烷產物的選擇性和產率低以及金屬硅的轉化緩慢的缺點。

JP2001-178018描述了多晶硅和高純硅的生產方法。然而，所描述的用于生產三烷氧基硅烷的方法在流化床反應器中進行，并且根據所提供的實施例，其在含有Cu、Al和Fe的催化劑的存在下進行。根據該描述，該方法實現了對三甲氧基硅烷約75％的選擇性。出于多種原因，如此低的所需產品的選擇性可能會存在一些問題，包括相關的負成本影響以及在該方法中需要其他分離步驟。

因此，需要可以解決上述缺點的合成三烷氧基硅烷的替代方法。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了用于選擇性合成具有式SiH(OR)₃的三烷氧基硅烷的直接無溶劑方法，其中每個R為C₁-C₄烷基，該方法包括以下步驟：

在填充床反應器中提供金屬硅和銅基催化劑的混合物；

在約180℃至約250℃的活化溫度下加熱該混合物；

在約180℃至小于約250℃的反應溫度下將C₁-C₄醇引入反應器中；

在換熱器中將反應產物冷凝；以及

收集冷凝的反應產物，

其中金屬硅和硅-催化劑混合物均不經過包括氫氟酸(HF)洗滌步驟在內的任何洗滌步驟。