Способ получения алкилдиалкоксисиланов

 

Описывается способ получения алкилдиалкоксисиланов формулы R'-SiH(OR'')₂, где R'-CH₃, C₂H₅, R''-CH₃, C₂H₅, C₃H₇, C₄H₉, заключающийся во взаимодействии алкилдихлорсилана со спиртом с последующей десорбцией хлористого водорода из реакционной смеси, причем исходные компоненты алкилдихлорсилан и спирт берут в мольном соотношении 1:(1,9-2,0) соответственно и подают в зону реакции одновременно, а хлористый водород удаляют инертным газом, подаваемым противотоком к реакционной смеси, стекающей в виде пленки при 70-90^oС в течение 1-2 мин. Техническим результатом является повышение выхода целевого продукта.

Изобретение относится к области получения кремнийорганических соединений, в частности алкилдиалкоксисиланов общей формулы: R'SiH(OR'')₂, где R'-СН₃, С₂Н₅; R''-СН₃, С₂Н₅, С₃Н₇, С₄Н₉.

Известен способ получения органоалкоксисиланов взаимодействием соответствующего органохлорсилана со спиртом в токе инертного газа (а.с. СССР 1300022, C 07 F 7/04, 1987).

Процесс ведут в присутствии щелочной или аммониевой соли эфира низшей одноосновной сульфокарбоновой кислоты, взятой в количестве 0,0025-0,1 мас.%, в среде толуола. Способ позволяет получать органоалкоксисиланы с высоким выходом.

Однако он не пригоден для получения органоалкоксисиланов, содержащих водород.

За счет побочных реакций выход водородсодержащих органоалкоксисиланов (алкилдиалкоксисиланов) весьма низок (до 2,5%). Кроме того, недостатком этого способа является использование дорогостоящего пожароопасного растворителя толуола.

Известен способ получения алкилдиалкоксисиланов взаимодействием водородсодержащих алкил(арил)дихлорсиланов с органическими спиртами (М.Ф. Шостаковский и др. ЖОХ 27 9, 2488, 1957). Способ наиболее близок к предложенному по технической сущности и достигаемому результату, поэтому принят в качестве прототипа.

В соответствии с содержанием статьи процесс ведут без растворителя в колбе, куда загружают органодихлорсилан, а затем по каплям вводят спирт. После подачи спирта реакционную смесь нагревают до температуры более 100^oС и кипятят в течение 1-2 ч до прекращения выделения НСl. Выход метилдиэтоксисилана (МДЭС) 32 мас.%, считая на хлорид.

Недостатком способа прототипа является низкий выход целевого продукта. Вероятно, в условиях реакции при температуре выше 100^oС и длительном времени нагревания протекают побочные реакции.

Задачей данного изобретения является повышение выхода целевого продукта. Указанная задача решена предложенным способом получения алкилдиалкоксисиланов следующей формулы: R'•SiH(OR'')₂, где R'-СН₃, C₂H₅; R''-СН₃, C₃H₇, С₄Н₉, взаимодействием алкилдихлорсилана со спиртом с последующей десорбцией хлористого водорода из реакционной смеси, причем исходные компоненты алкилдихлорсилан и спирт берут в мольном соотношении 1:(1,9÷2,0) соответственно и подают в зону реакции одновременно, а хлористый водород удаляют инертным газом, подаваемым противотоком к реакционной смеси, стекающей в виде пленки при температуре 70-90^oС в течение 1-2 мин.

В качестве алкилдихлорсилана берут метил-, этил-, дихлорсилан, а в качестве спирта берут метиловый, этиловый, пропиловый, бутиловый спирты.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Исходные компоненты алкилдихлорсилан и спирт подают одновременно в мольном соотношении алкилдихлорсилан: спирт = 1:1,9÷2,0 соответственно.

Образующуюся реакционную смесь подают по внутренней стенке в виде пленки в трубчатый десорбер (труба в трубе). В рубашку десорбера подают теплоноситель из термостата (горячая вода). Противотоком к реакционной смеси подают инертный газ - азот. При этом за счет температуры (70-90^oС) и идущего противотоком инертного газа со скоростью 100-200 л/ч осуществляют десорбцию хлористого водорода. Остаточный хлор, содержащийся в реакционной смеси в количестве 0,5-0,6%, нейтрализуют мочевиной в реакторе-нейтрализаторе с мешалкой. После фильтрации алкилдиалкоксисилан не содержит хлора.

Определяют состав реакционной смеси хроматографическим методом анализа.

Выход алкилдиалкоксисилана (по хлориду) составляет 89-90 мас.%.

Пример 1.

В делительные воронки загружают метилдихлорсилан 116,5 г (1,01 гм) и этиловый спирт 93,2 г (2,02 гм) в мольном соотношении компонентов 1:2. При этом в реактор-нейтрализатор загружают мочевину - 10 г.

Исходные компоненты одновременно из 2 воронок подают в реактор. Образующейся реакционной смеси дают стекать в виде пленки по внутренней поверхности трубки десорбера. Противотоком к реакционной жидкости вводят инертный газ со скоростью 100-200 л/ч. Десорбер обогревается горячей водой. Температура в десорбере поддерживается в пределах 70^oС. Время контакта 1 мин.

На выходе из десорбера реакционная смесь содержит 0,5 мас.% хлора.

После взаимодействия остаточного хлора с мочевиной, фильтрации и разгонки получают 125 г 98%-ного МДЭС.

Выход МДЭС (по хлориду) составляет 90 мас.%.

Пример 2.

Взаимодействие реагентов проводят аналогично примеру 1. Исходные компоненты этилдихлорсилан 136 г (1,05 гм) и спирт 148 г (2 гм) при мольном соотношении 1:1,9 соответственно. В качестве спирта берут бутиловый спирт. Температура десорбции 80^oС. Время контакта 1,5 мин. Получают 195,5 г 98,5%-ного этилдибутоксисилана (ЭДБС). Выход продукта 89 мас.%.

Пример 3.

Способ осуществляют аналогично примеру 1. Исходные компоненты: МДХС в количестве 120,1 г (1,04 гм), метиловый спирт в количестве 64 г (2 гм). Температура десорбции 75^oС. Получают 88,6 г (0,83 гм). Выход МДМ С составляет 80 мас.%.

Пример 4.

Способ осуществляют аналогично примеру 2, при тех же загрузках компонентов. Отличие в том, что температура десорбции 65^oС. Получают 102 г (0,76 гм) МДЭС. Выход МДЭС составляет 75 мас.%.

Пример 5.

Способ осуществляют аналогично примеру 2, при тех же загрузках компонентов. Отличие в том, что температура десорбции 95^oС. Получают 167,7 г (0,82 гм) этилдибутоксисилана. Выход продукта составляет 78 мас.%.

Как видно из представленных примеров, предложенный способ позволяет получать целевой продукт алкилдиалкоксисилан с выходом 80-90 мас.%, т.е. в два и более раза повысить его по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ получения алкилдиалкоксисиланов формулы R'-SiH(OR'')₂, где R'- CH₃, C₂H₅;
R''- CH₃, C₂H₅, C₃H₇, C₄H₉,
взаимодействием алкилдихлорсилана со спиртом с последующей десорбцией хлористого водорода из реакционной смеси, отличающийся тем, что исходные компоненты алкилдихлорсилан и спирт берут в мольном соотношении 1:(1,9-2,0) соответственно и подают в зону реакции одновременно, а хлористый водород удаляют инертным газом, подаваемым противотоком к реакционной смеси, стекающей в виде пленки при 70-90^oС в течение 1-2 мин.