[發明專利]用于制備烷基烷氧基硅烷的方法

有效

• 申請號: 201980051737.7
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN112533933B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: J·羅伯茨;V·普什卡廖夫;D·凱瑟里斯
• 申請（專利權）人: 美國陶氏有機硅公司
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18;C01G3/00;C07F7/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝;張佳鑫

本發明提供了一種方法，該方法可用于制備烷基烷氧基硅烷，諸如尤其是二甲基二甲氧基硅烷的烷基烷氧基硅烷。該方法包括在150℃至400℃的溫度處加熱包括烷基醚和二氧化碳以及硅源和催化劑的成分。二氧化碳消除了在該方法期間添加鹵代化合物的需要。

相關申請的交叉引用

根據35U.S.C.§119(e)，本申請要求提交于2018年9月7日的美國臨時專利申請序列號62/728090的權益。據此將美國臨時專利申請序列號62/728090以引用方式并入。

技術領域

烷基烷氧基硅烷可通過使烷基醚和二氧化碳與硅的催化源接觸而直接合成來制備。該方法可避免在烷基烷氧基硅烷的制備中使用鹵代化合物的需要。

背景技術

烷基烷氧基硅烷(例如，二甲基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和三甲基甲氧基硅烷)是在有機硅工業中用于制備各種有機硅流體和樹脂的中間體。烷基烷氧基硅烷可通過烷基鹵代硅烷的烷氧基化進行商業生產。當烷基鹵代硅烷與醇反應時，所得烷氧基化反應產生烷基烷氧基硅烷產物和鹵化氫副產物。

通常，烷基鹵代硅烷通過Mueller-Rochow直接法(Mueller-Rochow?DirectProcess)進行商業生產，該直接法包括在催化劑和多種促進劑的存在下使鹵代烴諸如氯甲烷在零價硅上通過以生成烷基鹵代硅烷的混合物。制備零價硅的典型商業方法包括在電弧爐中在極高溫度處碳熱還原SiO₂。

除直接法之外，烷基鹵代硅烷還通過四氯化硅與多種烷基氯硅烷的烷化反應制備，該烷化反應是通過在升高的溫度處使這些氯硅烷的蒸氣與烷基鹵一起從細分的鋁或鋅上通過而發生的。然而，該方法導致產生大量的副產物氯化鋁或氯化鋅，這在商業規模上的處置成本很高。

另選地，烷基烷氧基硅烷在過去已通過在鹵代化合物諸如鹵代硅烷或式R’X的鹵化物(其中X為鹵素原子，R’為氫原子或烴基基團)的存在下使硅金屬與烷基醚反應來制備。此類鹵化物的示例有鹵化氫諸如HCl和鹵化烴諸如氯甲烷或溴化甲烷。然而，采用鹵代硅烷或鹵化氫的方法可能具有在商業規模上運行能力較差的缺點。并且，采用烷基鹵的方法具有制備烷基鹵代烷氧基硅烷的缺點，而不與烷基烷氧基硅烷完全反應。

在工業上需要通過最小化或消除鹵代化合物的使用和/或最小化不期望的副產物的產生的方法來生產烷基烷氧基硅烷。

發明內容

一種用于制備烷基烷氧基的方法包括：

1)在150℃至400℃的溫度處加熱各個成分，所述成分包括：

a)烷基醚和二氧化碳，以及

b)催化的硅源，以及

任選地c)氫；

從而形成包含烷基烷氧基硅烷的反應產物，其中烷基烷氧基硅烷具有式R_(4-a)Si(OR)_a，其中每個R獨立地為烷基基團并且下標a為1至4。

具體實施方式

本發明人驚奇地發現，當在上述方法中使烷基醚和二氧化碳與硅的催化源接觸時，可在不存在鹵代化合物時獲得期望的烷基烷氧基硅烷。該方法可提供以下有益效果：可形成烷基烷氧基硅烷，并且不形成不期望的烷基鹵代烷氧基硅烷，尤其是當成分不含鹵代化合物時。短語“成分不含鹵代化合物”意指在步驟1)中，上述方法中使用的成分不包含鹵代硅烷和式R’X的鹵化物或包含不可檢測量的鹵代硅烷和式R’X的鹵化物，其中R’為氫原子或烴基基團并且X為鹵素原子，如通過GC-MS所測量。如本文所用，短語“在不存在鹵代化合物時”意指在本文所述的任何方法步驟期間未有意添加如上所述的選自鹵代硅烷和式R’X的鹵化物的鹵代化合物。