專利名稱：生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法
生產(chǎn)有機(jī)商代氫硅烷的方法相關(guān)申請的交叉引用無。
背景技術(shù)：
硅烷用于從建筑業(yè)到自動化工業(yè)、海洋工業(yè)到體育用品業(yè)，和電子工業(yè)到航天工業(yè)的各種工業(yè)中。在這些工業(yè)中，硅烷尤其用作偶聯(lián)劑、助粘劑、穩(wěn)定劑、疏水劑、分散劑、去濕劑和交聯(lián)劑。除了單獨使用外，硅烷可以用作其它材料例如硅酮的結(jié)構(gòu)單元。硅烷典型地通過通常已知為“直接方法”來商業(yè)制成。直接方法首先由Rochow介紹且后來已被改進(jìn)以優(yōu)化和控制由該方法生產(chǎn)的硅烷。一般地，直接方法涉及硅金屬與有機(jī)鹵化物(諸如甲基氯)在金屬催化劑和助催化劑存在下的反應(yīng)來生產(chǎn)硅烷混合物。該方法可以生產(chǎn)鹵代硅烷、有機(jī)鹵代硅烷以及有機(jī)鹵代氫硅烷(organohalohydrosilane)，但由直接方法工業(yè)生產(chǎn)的主要的硅烷是二甲基二氯硅烷。因為所生產(chǎn)的主要的硅烷是二甲基二氯硅烷，所以會存在其它硅烷的短缺，因此需求控制直接方法生產(chǎn)二有機(jī)二鹵代硅烷之外的其它硅烷的方法。本發(fā)明人已經(jīng)找到一種生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的新方法。該方法提供對直接方法的更好的控制以在一些實施方式中提供對有機(jī)鹵代氫硅烷的提高的選擇性、所生產(chǎn)的特定的有機(jī)鹵代氫硅烷的增大的比，以及甲基效率的提高。發(fā)明簡述本發(fā)明涉及一種通過以下來生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法用含鹵素的化合物處理硅金屬，其中所述含鹵素的化合物具有選自&SiX4_d(II)和RX(III)的式，其中每個R獨立地是H或C1-C20烴基，X是氟代、氯代、溴代或碘代，且d是0、1、2或3 ；組合催化有效量的催化劑和助催化劑與處理過的硅金屬；以及使所述組合與氫氣和有機(jī)鹵化物接觸；條件是當(dāng)含鹵素的化合物是氯化氫時，硅金屬不同時被氯化氫和催化劑處理。本發(fā)明還涉及一種通過使有機(jī)鹵化物和氫氣與硅金屬、催化劑、助催化劑和儲氫材料的組合接觸來生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法。本發(fā)明還涉及一種通過使有機(jī)鹵化物和氫氣與硅金屬、催化劑、助催化劑和加氫催化劑的組合接觸來生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法。本發(fā)明還涉及一種通過使有機(jī)鹵化物和氫氣與反應(yīng)物質(zhì)殘渣和任選的加氫催化劑接觸來生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法。發(fā)明詳述本方法涉及生產(chǎn)具有通式(I)的有機(jī)鹵代氫硅烷(I)RaHbSiXc其中每個R獨立地是C1-C20烴基、C1-C12烴基、C1-C6烴基、乙基或甲基；X是氟代、氯代、溴代或碘代，a、b和c每個是整數(shù)1或2 ；且a+b+c = 4。式(I)包括式RH2SiX, RHSiX2和R2HSiX,其中R和X如上文所定義。式(I)的有
機(jī)鹵代氫硅烷的具體實例包括甲基氯二氫硅烷、甲基二氯氫硅烷、二甲基氯氫硅烷、乙基氯二氫硅烷、乙基二氯氫硅烷、二乙基氯氫硅烷、甲基溴二氫硅烷、甲基二溴氫硅烷、二甲基溴氫硅烷、甲基碘氫硅烷、甲基二碘氫硅烷、二甲基碘氫硅烷、乙基溴二氫硅烷、乙基二溴氫硅烷、二乙基溴氫硅烷、苯基氯二氫硅烷、苯基二氯氫硅烷、二苯基氯氫硅烷。本發(fā)明的一個實施方式涉及一種通過以下來生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法用含鹵素的化合物處理硅金屬，其中所述含鹵素的化合物具有選自I dSi)(4_d(II)和RX(III)的式， 其中每個R獨立地是氫或C1-C20烴基、C1-C12烴基、C1-C6烴基、乙基或甲基，X是氟代、氯代、溴代或碘代，且d是0、1、2或3。接著，用處理過的硅金屬與催化有效量的催化劑和助催化劑組合。然后使該組合與氫氣和有機(jī)鹵化物接觸。然而，當(dāng)含鹵素的化合物是氯化氫時， 硅金屬不同時被氯化氫和催化有效量的催化劑處理。本發(fā)明涉及一種通過用含鹵素的化合物處理硅金屬來生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法。根據(jù)本發(fā)明的硅金屬包含基于硅金屬重量的至少70重量％至< 100重量％的Si ；在另一個實施方式中，硅金屬包含基于硅金屬重量的至少95重量％至< 100重量％的Si。在一個實施方式中，硅金屬是化學(xué)級硅；在另一個實施方式中，硅金屬包含基于硅金屬重量的從98重量％至< 100重量％的Si ；在另一個實施方式中，硅金屬包含基于硅金屬重量的98 重量％至99. 99重量％的Si ；且在另一個實施方式中，硅金屬包含基于硅金屬重量的98重量％至99重量％的51。硅金屬可以包含本領(lǐng)域已確認(rèn)的其它元素，例如Al、Fe、Ca、Ti、Mn、 ai、Sn、Pb、Bi、Sb、Ni、Cr、Co和Cd及它們的化合物。這些其它元素中的每種通常以基于硅金屬重量的0. 0005wt%至0. 6wt%存在。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何選擇足夠等級和純度的硅金屬?；瘜W(xué)級硅是可商購的。硅金屬通常是以顆粒形式?？梢愿淖児杞饘俚牧６取Ｔ谝粋€實施方式中，平均粒度為從1 μ m至200 μ m ；且在另一個實施方式中，硅金屬的平均粒度為從1 μ m至100 μ m ；在另一個實施方式中，從5 μ m至50 μ m。在一個實施方式中，優(yōu)選的是硅具有的粒度質(zhì)量分布的表征為10百分位數(shù)為2. 5 μ m至4. 5 μ m，50百分位數(shù)為12 μ m至25 μ m，且90百分位數(shù)為35 μ m至45 μ m。在另一更優(yōu)選的實施方式中，粒度質(zhì)量分布表征為10百分位數(shù)從1 μ m 至4 μ m，50百分位數(shù)從7 μ m至20 μ m，且90百分位數(shù)為30 μ m至45 μ m。粒度不是本方法的關(guān)鍵，但助于優(yōu)化結(jié)果。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何根據(jù)反應(yīng)器和反應(yīng)物來選擇用于本發(fā)明方法的硅金屬粒度。如本文所使用的，“粒度質(zhì)量分布”用三個百分位數(shù)表征。每個百分位數(shù)描述位于尺寸分布的質(zhì)量百分比以下的以微米表示的粒度直徑。例如，“10百分位數(shù)”指質(zhì)量分布的 10%小于10百分位數(shù)尺寸；“50百分位數(shù)”指質(zhì)量分布的50%小于50百分位數(shù)尺寸；且 “90百分位數(shù)”指質(zhì)量分布的90%小于90百分位數(shù)尺寸。應(yīng)注意，“粒度質(zhì)量分布”由如通過沉降技術(shù)或通過使用粒度標(biāo)準(zhǔn)使對沉降技術(shù)適當(dāng)校正的激光散射/衍射方法所測量的基于質(zhì)量的粒度分布給出。制備硅金屬的方法和達(dá)到多種粒度的方法是本領(lǐng)域已知的。例如，可通過在碳源下在電弧爐中加熱二氧化硅來獲得硅金屬?？赏ㄟ^本領(lǐng)域已知的方法例如通過碾磨、輥磨、 噴射研磨、或球磨碾碎硅團(tuán)塊來獲得所期望的粒度。可借助于例如篩分或使用機(jī)械分級器例如旋轉(zhuǎn)分級器關(guān)于粒度分布進(jìn)一步將粉狀的硅分級。在一個實施方式中，含鹵素的化合物是根據(jù)式(II)(II)RdSiX4^d其中R、X和d是如上文所定義的。在一個實施方式中，R是乙基、甲基或苯基；且在另一個實施方式中，R是甲基，且X是氯代。在一個實施方式中，R是乙基、甲基或苯基，且存在基于所有根據(jù)式(II)的含氯的化合物的總重量的<2重量％的根據(jù)式(II)的其它含鹵素的化合物。根據(jù)式(II)的鹵代硅烷的實例是SiCl4、CH3SiCl3、(CH3)2SiCl2、(CH3)3SiCl、 H3SiCl、(CH3) HSiCl2, (CH3) 2HSiCl、(CH3) HSiCl2、H2SiCl2、HSiCl3 和(CH3)H2SiCL在一個實施方式中，硅金屬被根據(jù)式(III)的含鹵素的化合物處理(III)RX其中R、X是如上文所定義的。根據(jù)式(III)的化合物的實例是甲基氯、乙基氯、丁基氯、芐基氯(C6H5CH2Cl)、甲基溴、乙基溴、丁基溴、芐基溴(C6H5CH2Br)、氯化氫和溴化氫。有機(jī)鹵化物和鹵化氫是可商購的。通過本領(lǐng)域已知的方法用根據(jù)式(II)和(III)的含鹵素的化合物處理硅金屬。例如，當(dāng)含鹵素的化合物是氣體或液體時，可通過本領(lǐng)域已知的用氣體或液體處理固體的方法來處理硅金屬。當(dāng)含鹵素的化合物是液體氯硅烷時，可在有攪拌或無攪拌下，將硅金屬加到間歇罐中且將氯硅烷加到罐中?；蚵裙柰榭梢栽谑覝叵峦ㄟ^進(jìn)口流到硅金屬的床中，使得硅金屬與氯硅烷接觸。氯硅烷然后可通過罐中的出口排出，或硅金屬被過濾以將過量的氯硅烷與硅金屬分離。在用氯硅烷處理之后，可以通過例如將硅金屬置于氮氣流中來干燥硅金屬。當(dāng)含鹵素的化合物是氣體例如甲基氯時，可通過本領(lǐng)域已知的用氣體處理固體的方法來處理硅金屬。例如，甲基氯可以經(jīng)由入口通過包含硅金屬的填充床、流化床、攪拌床或振動床，從而使硅金屬與甲基氯接觸。過量的甲基氯然后可以被耗盡或經(jīng)出口排放。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何用氣體或液體的含商素的化合物來處理硅金屬?？梢愿淖兒u素的化合物的量。實際上，除了涉及到成本、時間和其它實際考慮的限制外，不存在對可用于處理硅金屬的含鹵素的化合物的最大量的限制。通常，用充足量的含鹵素的化合物來處理硅金屬以用含鹵素的化合物充分弄濕硅金屬。如本文所使用的，“弄濕”意圖指金屬的表面已經(jīng)被含鹵素的化合物全部或幾乎全部地涂覆。當(dāng)含鹵素的化合物是氣體時，用足夠的含鹵素的化合物來處理硅金屬以完全或幾乎完全地包圍硅金屬且使硅金屬與含鹵素的化合物接觸。通常用基于硅金屬重量的>1重量％的含鹵素的化合物來處理硅金屬；在另一個實施方式中，通常用基于硅金屬重量的> 10重量％的含鹵素的化合物來處理硅金屬；在另一個實施方式中，用基于硅金屬重量的20-250重量百分比的含鹵素的化合物來處理硅金屬；且在另一個實施方式中，用基于硅金屬重量的25-200重量百分比的含鹵素的化合物來處理硅金屬。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何用根據(jù)式(II)或(III)的氣體或液體處理硅金屬?？梢愿淖冇檬?II)和(III)的含鹵素的化合物處理硅金屬的溫度?？梢砸罁?jù)含鹵素的化合物的特性改變溫度。例如，當(dāng)含鹵素的化合物是根據(jù)式(II)時，處理溫度通常在約室溫。在一個實施方式中，含鹵素的化合物是根據(jù)式(II)的化合物，且處理硅金屬的溫度為15°C至60°C ；在另一個實施方式中，在從20°C至30°C的溫度下，用根據(jù)式(II)的化合物處理硅金屬；在另一個實施方式中，在從22°C至的溫度下用鹵代硅烷處理硅金屬。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何改變用鹵代硅烷處理硅金屬的溫度。在一個實施方式中，在高溫下用根據(jù)式(III)的含鹵素的化合物來處理硅金屬。 在一個實施方式中，在從250°C至350°C的溫度下用根據(jù)式(III)的含鹵素的化合物來處理硅金屬；在另一個實施方式中，在從觀01至320°C的溫度下用根據(jù)式(III)的含鹵素的化合物來處理硅金屬；且在另一個實施方式中，在從至305°C的溫度下用根據(jù)式(III) 的含鹵素的化合物來處理硅金屬；且在另一個實施方式中，在300°C的溫度下用根據(jù)式 (III)的含鹵素的化合物來處理硅金屬。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何改變用根據(jù)式(III) 的含鹵素的化合物處理硅金屬的溫度?？梢愿淖冇煤u素的化合物處理硅金屬的壓力。當(dāng)用根據(jù)式(II)的含鹵素的化合物處理硅金屬時，處理硅金屬的壓力為約大氣壓力。在另一個實施方式中，用根據(jù)式 (II)的化合物處理硅金屬的表壓為IOlkI3a至506kPa。當(dāng)用根據(jù)式(III)的化合物處理硅金屬時，處理硅金屬的表壓為IOlkPa至304kPa ；在另一個實施方式中，表壓為IOlkPa至 202kPa。可以改變用含鹵素的化合物處理硅金屬的時間。在一個實施方式中，用含鹵素的化合物處理硅金屬持續(xù)多達(dá)240分鐘；在另一個實施方式中，用含鹵素的化合物處理硅金屬持續(xù)> 1分鐘；在另一個實施方式中，從1分鐘至240分鐘；在另一個實施方式中，從5 分鐘至120分鐘。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何改變用含鹵素的化合物處理硅金屬的處理時間。處理過的硅金屬與催化有效量的催化劑和助催化劑組合。本領(lǐng)域已知的用于直接方法的催化劑可以用作生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)鹵代氫硅烷的催化劑。在一個實施方式中， 催化劑包括銅或銀金屬及它們的化合物；在另一個實施方式中，催化劑包括粉狀的金屬銅、 任何銅化合物或其混合物；在另一個實施方式中，催化劑包括選自氧化亞銅、氯化亞銅、氯化銅、氮化銅、氫氧化銅[、諸如甲酸銅的羧酸銅、及其混合物的銅化合物；且在另一個實施方式中，催化劑是氯化亞銅?？梢愿淖兇呋瘎┑牧俊Ｔ谝粋€實施方式中，催化劑以催化有效量接觸。如本文所使用的，“催化有效量”意圖指有效催化根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)鹵代氫硅烷的生產(chǎn)的量。例如，催化有效量為基于催化劑、硅金屬和助催化劑的總重量的0.01重量％至約10重量％。在一個實施方式中，催化劑以基于硅金屬、催化劑和助催化劑總重量的0. 01重量％至8重量％接觸；在另一個實施方式中，以基于硅金屬、催化劑和助催化劑總重量的2重量％至8重量％ 接觸。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何依據(jù)反應(yīng)物的量調(diào)整催化劑的量。催化劑通常是以顆粒形式，且可以改變催化劑的粒度。在一個實施方式中，催化劑具有從1 μ m至200 μ m的平均粒度直徑；在另一個實施方式中，催化劑具有從1 μ m至 100 μ m的平均粒度直徑；且在另一個實施方式中，催化劑具有從5 μ m至50 μ m的平均粒度直徑。本領(lǐng)域已知，反應(yīng)效率隨催化劑粒度的減小而提高?？赏ㄟ^減小較大顆粒的尺寸或通過在當(dāng)產(chǎn)生時使催化劑顆粒形成所期望的尺寸來達(dá)到所期望的催化劑粒度。可通過輾磨、球磨或本領(lǐng)域已知的用于減少固體催化劑粒度的任何其它合適的方法來減小催化劑的較大尺寸顆粒。可通過例如霧化來形成所期望尺寸的催化劑顆粒。催化劑通過本領(lǐng)域已知的方法來生產(chǎn)。例如，適當(dāng)時，可通過熔融金屬的霧化和部分氧化、通過電解生產(chǎn)或化學(xué)生產(chǎn)的金屬的部分氧化，或通過金屬氧化物的不完全還原來制備催化劑。通過置換沉淀生產(chǎn)的銅和銅氧化物的混合物可含有許多Zn、Cd和Sn。在置換沉淀期間，含銅的水溶液與Al、Fe、&i或電化序比銅高的另一金屬接觸。銅沉淀而金屬溶解。由于部分空氣氧化，沉淀物是銅、氧化亞銅和氧化銅的混合物。以這種方式制備的銅催化劑被稱為置換催化劑(cement catalyst)。未如此制備的那些部分被氧化的銅催化劑稱
作非置換催化劑。催化劑可包含通常以基于催化劑重量的0. 0005Wt%至0. 6wt%存在的另外的元素，例如Al、Fe、Ca、Ti、Mn、Zn、Sn、Bi、Sb、Ni、Cr、Co和Cd及它們的化合物。適合用于本
方法的催化劑可商業(yè)獲得。助催化劑與催化有效量的催化劑和處理過的硅金屬組合。如本文所使用的，“助催化劑”意圖指已知提高直接方法的活性和/或硅轉(zhuǎn)化率和/或選擇性的任何金屬和其它元素。如本文所使用的，“選擇性，，意圖指直接方法生產(chǎn)的某些硅烷例如有機(jī)鹵代氫硅烷與有機(jī)鹵代硅烷、二有機(jī)氫鹵代硅烷與有機(jī)氫二鹵代硅烷，或二甲基二氯硅烷與甲基三氯硅烷的重量比。已知用作直接方法的助催化劑的金屬的實例是例如錫、鋅、磷、鎘、銫和鉍。在一個實施方式中，助催化劑包括錫、鋅、磷，或其組合。存在的任何助催化劑通常為基于硅金屬、催化劑和存在的所有助催化劑的重量的百萬分之( 111)5至10，000。在一個實施方式中，助催化劑可包括在以下量的以下中的一種或多種基于方法中的硅金屬，50 至10，OOOppm鋅、5至200ppm錫、銻或砷、10至IOOOppm銫和25至2，500ppm磷。助催化劑可以作為硅金屬中的雜質(zhì)、催化劑中的雜質(zhì)、單獨地添加，或通過雜質(zhì)和單獨的添加的一些組合被引入方法中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何確定催化劑和硅金屬中的助催化劑的量以及如何接觸另外的助催化劑。氫和有機(jī)鹵化物與處理過的硅金屬、助催化劑和催化劑的組合接觸。氫是氫氣H2。 可以改變氫氣的純度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何選擇待用于本方法中的合適等級或純度的氫。例如，含>99% H2和以重量計>百萬分之(ppm) 25的諸如水和氧的雜質(zhì)的氫可用于本發(fā)明的方法中。合適純度的氫氣是可商購的或可從其它工業(yè)方法或直接方法中回收，且在此處被重定向或再循環(huán)使用。有機(jī)鹵化物為根據(jù)上文描述的式(III)，其中R是C1-C20烴基、C1-C12烴基、 C1-C6烴基、乙基、苯基或甲基，且X是氟代、溴代、氯代或碘代。根據(jù)式(III)且用于本方法的有機(jī)鹵化物的實例是甲基氯、乙基氯和芐基氯。在一個實施方式中，有機(jī)鹵化物是甲基氯。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何使處理過的硅金屬、催化劑和助催化劑的組合與氫和有機(jī)鹵化物接觸。例如，氫和有機(jī)鹵化物可經(jīng)由進(jìn)口在包含硅金屬、催化劑和助催化劑的流化床反應(yīng)器、攪拌床反應(yīng)器或振動床反應(yīng)器中接觸。通常，當(dāng)氫供給到反應(yīng)器中時，氫和有機(jī)鹵化物同時或幾乎同時被供給到反應(yīng)器中?？梢愿淖冇袡C(jī)鹵化物的流速。實際上，除了涉及到成本、安全和硅轉(zhuǎn)化率的優(yōu)化的實際限制外，不存在對有機(jī)鹵化物的流速的限制。作為一般原則，流速通常為基于硅金屬重量的> 5重量％每小時；在另一個實施方式中，有機(jī)鹵化物的流速通常為基于硅金屬重量的> 140重量％每小時；在另一個實施方式中，流速為基于硅金屬、催化劑和助催化劑的重量的5重量％至250重量％每小時；在另一個實施方式中，基于硅金屬、催化劑和助催化劑的重量的20重量％至200重量％每小時；在另一個實施方式中，有機(jī)鹵化物流速為基于硅金屬、催化劑和助催化劑的重量的100重量％至200重量％每小時。氫的量可影響選擇性和硅轉(zhuǎn)化率兩者。如本文所使用的，“硅轉(zhuǎn)化率”意圖指反應(yīng)的硅金屬的重量除以初始硅金屬重量乘以100。在一個實施方式中，氫為基于氫和有機(jī)鹵化物的摩爾的511101(%至8511101(% ；在另一個實施方式中，氫為基于氫和有機(jī)鹵化物的摩爾的5mol %至60mol % ；在另一個實施方式中，氫為基于氫和有機(jī)鹵化物的摩爾的5mol %至 40mOl%;在另一個實施方式中，氫為基于氫和有機(jī)鹵化物的摩爾的10mOl%至20mOl%。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何隨有機(jī)商化物的含量改變氫的含量。當(dāng)使用流化床反應(yīng)器時，氫和有機(jī)鹵化物的總量通常最小為足以使硅金屬、催化劑和助催化劑顆粒反應(yīng)物流化，且小于在硅顆粒已經(jīng)反應(yīng)之前使反應(yīng)物從反應(yīng)器中完全排出或凈化的流量?？捎脷怏w密度、硅金屬的密度和粒度分布以及反應(yīng)溫度的知識來計算用于流化的最小流量。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何計算用于充足的反應(yīng)物流化的最小流量。 可以在大于最小流量下操作流化床，且仍保持反應(yīng)器中的硅金屬處于流化狀態(tài)。通過有機(jī)鹵化物和組合之間的反應(yīng)初始溫度來設(shè)置氫氣和有機(jī)鹵化物與硅金屬、 催化劑和助催化劑的組合接觸時的最低反應(yīng)器溫度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何確定最低初始溫度。通常，反應(yīng)器溫度為260°C至320°C;在另一個實施方式中，從至315°C;且在另一個實施方式中，從300°C至315°C。最高可接受的溫度可由有機(jī)鹵化物熱解的開始來確定。這樣的熱解常常伴有副產(chǎn)物形成的顯著增加。高于380°C的溫度導(dǎo)致低WR2SiHX形成和/或Ii2SiHX分解?？梢愿淖儦浜陀袡C(jī)鹵化物與組合接觸時的壓力。接觸可以在大氣壓力或超大氣壓力下進(jìn)行。在壓力下進(jìn)行合成是可取的，因為這提高反應(yīng)速率且使氫、有機(jī)鹵化物和硅金屬更加有效的使用。在約3061tfa或低于約3061tfa的表壓確?？煽刂频姆磻?yīng)速率。在一個實施方式中，接觸表壓為IOlkPa至306kPa，且允許以可接受的選擇性平穩(wěn)且可控地操作該過程。在本發(fā)明的另一個實施方式中，通過使硅金屬與有機(jī)鹵化物和氫氣與硅金屬、催化劑、助催化劑和儲氫材料的組合接觸來制備有機(jī)商代氫硅烷，其中儲氫材料已任選地用氫飽和。所制備的有機(jī)鹵代氫硅烷是根據(jù)式(I)。有機(jī)鹵化物是根據(jù)在上文實施方式中所描述和示例的式(III)，其中R是C1-C20烴基、C1-C12烴基、C1-C6烴基、乙基或甲基，X是氟代、氯代、溴代或碘代。在一個實施方式中，R是C1-C12烴基，且X是氯代；且在另一個實施方式中，R是甲基，且X是氯代。硅金屬和氫氣為如在上文的實施方式中所示例地描述。儲氫材料是碳或金屬氫化物。在一個實施方式中，儲氫材料是具有從500m2/g至 1500m2/g的BET表面積的活性炭；在另一個實施方式中，活性炭具有從700m2/g至1400m2/ g的BET表面積；且在又一個實施方式中，活性炭具有從1000m2/g至1400m2/g的BET表面積?；钚蕴烤哂辛６?，且粒度可以改變。在一個實施方式中，活性炭的粒度為0. Imm至 2mm。用于本發(fā)明的活性炭的實例包括以Norit和Darco商標(biāo)被Norit Americas銷售和以 Sabre禾口 Spartan商標(biāo)被Carbon ResourcesCorporation銷售且滿足本文所描述的規(guī)格的那些。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何基于BET表面積和粒度選擇活性炭。在一個實施方式中，儲氫材料是金屬氫化物。在另一個實施方式中，儲氫材料是金屬氫化物 NaBH4、KBH4、Al (BH4) 3 或 NaAlH4。金屬氫化物例如 NaBH4、KBH4、Al (BH4) 3 和 NaAlH4 是可商購的。金屬氫化物的粒度從10 μ m至100 μ m，從10 μ m至50 μ m,或從10 μ m至30 μ m。 金屬氫化物在本文上述的反應(yīng)溫度下也不完全分解。通過本領(lǐng)域已知的方法使儲氫材料與硅金屬、催化劑和助催化劑組合，且與氫和有機(jī)鹵化物接觸。例如，可以將硅金屬、催化劑、助催化劑和儲氫材料加到振蕩器中，然后一起振蕩直至充分混合，或可一起加到振動床或攪拌床中并混合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何混合儲氫材料以及如何確定何時硅金屬、催化劑、助催化劑和儲氫材料被充分混合。在一個實施方式中，在與硅金屬、催化劑和助催化劑組合，然后與有機(jī)鹵化物和氫氣接觸之前，儲氫材料被任選地用氫飽和。如本文所使用的，“飽和”意圖指儲氫材料已經(jīng)與氫接觸一段時間以達(dá)到氫氣的最大吸收。例如，可通過使儲氫材料與氫接觸> 1秒來用氫氣飽和儲氫材料。在一個實施方式中，通過使儲氫材料與氫接觸多達(dá)4小時來用氫氣飽和儲氫材料；在另一個實施方式中，使儲氫材料與氫氣接觸1秒至4小時；在另一個實施方式中，儲氫材料用氫氣飽和5分鐘至2小時。可通過例如使氫氣流到包含儲氫材料的儲器或混合罐中而將氫氣引到儲氫材料中來進(jìn)行儲氫材料的接觸?？梢愿淖冇脷錃怙柡蛢洳牧系臏囟?。氫氣可從室溫至400°C，從100°C至300°C， 或從250°C至300°C。相似地，儲氫材料可從室溫至400°C，從100°C至300°C，或從250°C至 300°C。當(dāng)儲氫材料在高于室溫的溫度下接觸時，儲氫材料通常由在高溫下的氮氣流來加熱。當(dāng)儲氫材料在高溫下時，它可以與室溫下的氫氣接觸以使儲氫材料達(dá)到室溫。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何調(diào)整儲氫材料與氫接觸的溫度?？梢愿淖冇脷滹柡蛢洳牧蠒r的壓力?？梢栽诖髿鈮夯虺髿鈮合掠脷滹柡蛢洳牧?。為了最優(yōu)性能，在超大氣壓下用氫飽和儲氫材料。在一個實施方式中，在lOlltfa至 3061tfa的表壓下用氫飽和儲氫材料；在另一個實施方式中，從IOlkI3a至2021tfa表壓；在另一個實施方式中，從IOlkI3a至表壓。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何改變儲氫材料與氫接觸的壓力。當(dāng)儲氫材料用氫飽和時，可以改變儲氫材料與氫接觸的時間。對儲氫材料與氫氣接觸的時間的僅有限制是必須存在儲氫材料吸附或保持合適量的氫的足夠的時間。然而， 作為一般原則，儲氫材料通常與氫接觸多達(dá)4小時；在另一個實施方式中，使氫與儲氫材料接觸1分鐘至4小時；在另一個實施方式中，從5分鐘至4小時；在另一個實施方式中，使氫與儲氫材料接觸1小時至2小時；在另一個實施方式中，使氫與儲氫材料接觸1小時至1. 5 小時。對于用氫飽和儲氫材料，多于4小時的接觸時間一般是不必要的，因為最大氫負(fù)載或吸附已經(jīng)達(dá)到。當(dāng)儲氫材料與氫氣接觸的溫度提高時，它們接觸的時間會減少。例如，當(dāng)在 250°C至300°C之間接觸時，接觸時間通常從幾分鐘至2小時。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何改變儲氫材料與氫的接觸時間。儲氫材料與硅金屬、催化劑和助催化劑組合，且該組合與氫和有機(jī)鹵化物接觸?？赏ㄟ^將氫氣和有機(jī)鹵化物供給到包含在本文的前面的實施方式中所描述和示例的組合的反應(yīng)器，使組合與氫和有機(jī)鹵化物接觸。在該實施方式中，儲氫材料還已經(jīng)與硅金屬、助催化劑和催化劑組合，且硅金屬可以或不用也如在前面的實施方式中所描述和示例地被預(yù)處理?？梢愿淖兣c硅金屬組合的儲氫材料的量。在一個實施方式中，儲氫材料為基于硅金屬、助催化劑和催化劑的重量的Ippm至5重量％ ；在另一個實施方式中，儲氫材料為基于硅金屬、助催化劑和催化劑的重量的0.01重量％至4重量在另一個實施方式中，儲氫材料為基于硅金屬、助催化劑和催化劑的重量的0. 5重量％至4重量％；且在又一個實施方式中，儲氫材料為基于硅金屬、助催化劑和催化劑的重量的1重量％至2重量％。
在另一個實施方式中，本發(fā)明涉及一種通過使有機(jī)鹵化物和氫氣與硅金屬、催化劑、助催化劑和加氫催化劑的組合接觸來制備有機(jī)鹵代氫硅烷的方法。硅金屬、催化劑、助催化劑、氫和有機(jī)鹵化物是如以上在前面的實施方式中所描述和示例的。如本文所使用的， 加氫催化劑意圖包括上文所描述的催化劑，但還意圖是除了上文描述的催化劑之外，且還包括本領(lǐng)域已知的用于加氫化學(xué)的任何催化劑。在一個實施方式中，加氫催化劑是銅粉。在另一個實施方式中，加氫催化劑是負(fù)載型金屬催化劑。如本文所使用的，“負(fù)載型金屬催化劑”意圖指包括在本領(lǐng)域已知的諸如硅膠和活性炭的載體材料上的金屬例如Pd、Pt、Al和 M的催化劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解負(fù)載型金屬催化劑的意思。在一個實施方式中，負(fù)載型金屬催化劑包含載于SW2上的Pd，例如如載于SiA上的基于Pd和SiA的重量的1重量％ Pd。在另一個實施方式中，加氫催化劑為包含載于Al2O3上的Pt，例如載于Al2O3上的基于Pt和Al2O3的重量的0. 5重量％ Pt的負(fù)載型金屬催化劑。且在又一個實施方式中，加氫催化劑為包含載于Al2O3上的基于Ni和Al2O3的重量的10重量％ Ni的負(fù)載型金屬催化劑。加氫催化劑是可商購的，或可通過傳統(tǒng)的催化劑制備技術(shù)例如金屬鹽浸漬到載體上，隨后煅燒和還原來制備。加氫催化劑通常是以顆粒形式?？梢愿淖兞６?。在一個實施方式中，加氫催化劑具有從1納米(nm)至250 μ m的粒度；在另一個實施方式中，加氫催化劑具有從Inm至100 μ m 的粒度；在另一個實施方式中，加氫催化劑具有從Inm至200nm的粒度；在另一個實施方式中，加氫催化劑具有從5nm至IOOnm的粒度；在又一個實施方式中，加氫催化劑具有從20nm 至50nm的粒度。在一個實施方式中，加氫催化劑以基于硅金屬、催化劑、助催化劑和加氫催化劑的重量的0. 1重量％至2重量％存在；在另一個實施方式中，加氫催化劑以基于硅金屬、催化劑、助催化劑和加氫催化劑的重量的0. 2重量％至1重量％存在；在另一個實施方式中，加氫催化劑以基于硅金屬、催化劑、助催化劑和加氫催化劑的重量的0.2重量％至0.8重量％ 存在；且在另一個實施方式中，加氫催化劑以基于硅金屬、催化劑、助催化劑和加氫催化劑的重量的約0.6重量％存在。加氫催化劑被加到如上文所描述的硅金屬、催化劑和助催化劑中作為催化劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何組合加氫催化劑與硅金屬、催化劑和助催化劑。在本發(fā)明的另一個實施方式中，反應(yīng)物質(zhì)殘渣與有機(jī)鹵化物和氫接觸。如本文所使用的，“反應(yīng)物質(zhì)殘渣”意圖指在如上文所描述和示例的催化劑和助催化劑存在下在硅金屬和有機(jī)鹵化物(或鹵化氫)之間的直接方法反應(yīng)之后(此時選擇性和產(chǎn)品收率在商業(yè)上不再具有吸引力)在反應(yīng)器床中剩余的物質(zhì)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道何時產(chǎn)品收率和選擇性在商業(yè)上不再具有吸引力以及何時形成反應(yīng)物質(zhì)殘渣。反應(yīng)物質(zhì)殘渣可以包括催化劑， 例如銅；未反應(yīng)的有機(jī)鹵化物；金屬，例如硅、銅、鋅和鋁；二氧化硅；碳?xì)堅?；雜質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)物。典型的反應(yīng)物質(zhì)殘渣包含主要的硅金屬和二氧化硅，和少量的銅催化劑、鐵、碳、氯化鋁、甲基氯和氯硅烷以及聚硅烷。可以改變通過在直接方法中使硅金屬、催化劑和助催化劑與有機(jī)鹵化物接觸形成反應(yīng)物質(zhì)殘渣的時間。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道何時反應(yīng)物質(zhì)殘渣已經(jīng)形成，以及通過直接方法形成反應(yīng)物質(zhì)殘渣在時間上實際上不存在上限。作為一般原則，反應(yīng)物質(zhì)殘渣可在進(jìn)行直接方法反應(yīng)接觸>20小時之后形成；在另一個實施方式中，反應(yīng)物質(zhì)殘渣在接觸>36小時之后產(chǎn)生；在另一個實施方式中，反應(yīng)物質(zhì)殘渣在接觸> 72小時之后產(chǎn)生；且在又一個實施方式中，反應(yīng)物質(zhì)殘渣在接觸從20小時至60天之后產(chǎn)生。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解反應(yīng)物質(zhì)殘渣是什么以及反應(yīng)物質(zhì)殘渣何時產(chǎn)生及如何產(chǎn)生。與反應(yīng)物質(zhì)殘渣接觸的氫氣和有機(jī)鹵化物是上文所描述的用于與硅金屬、催化劑和助催化劑接觸的那些。所接觸的有機(jī)鹵化物是根據(jù)式(III)，其中R是C1-C20烴基、 C1-C12烴基、C1-C6烴基、乙基、苯基或甲基，且X是氟代、溴代、氯代或碘代。反應(yīng)物質(zhì)殘渣以與上文對于使氫氣和有機(jī)鹵化物與硅金屬、催化劑和助催化劑接觸所描述的方式相同的方式與氫和有機(jī)鹵化物接觸。氫氣和有機(jī)鹵化物被同時或幾乎同時供給到包含反應(yīng)物質(zhì)殘渣的合適的反應(yīng)器中，例如填充床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、振動床反應(yīng)器或攪拌床反應(yīng)器。氫氣和有機(jī)鹵化物以在與上文對于與硅金屬、催化劑和助催化劑接觸所描述的相同的條件和相同的量被供給到反應(yīng)器中。在一個實施方式中，反應(yīng)物質(zhì)殘渣與加氫催化劑組合，并與氫氣和有機(jī)鹵化物接觸。加氫催化劑是如上文所描述和示例的。在一個實施方式中，催化劑是氯化亞銅或銅粉， 且為基于反應(yīng)物質(zhì)殘渣重量的0.1重量％至10重量％ ；在另一個實施方式中，基于反應(yīng)物質(zhì)殘渣重量的0. 2重量％至0. 8重量％ ；且在又一個實施方式中，基于反應(yīng)物質(zhì)殘渣重量的
0. 6重量％。通過本領(lǐng)域已知的方法使反應(yīng)物質(zhì)殘渣與加氫催化劑組合。例如，可將反應(yīng)物質(zhì)殘渣和加氫催化劑一起加到振蕩器中并在其中混合?；蚩蓪⒎磻?yīng)物質(zhì)殘渣和加氫催化劑一起加到填充床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、攪拌床反應(yīng)器或振動床反應(yīng)器中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何組合反應(yīng)物質(zhì)殘渣與加氫催化劑。一旦反應(yīng)物質(zhì)殘渣與加氫催化劑組合，就可使氫氣和有機(jī)鹵化物與反應(yīng)物質(zhì)殘渣和加氫催化劑接觸，如上文對于使氫氣和有機(jī)鹵化物與反應(yīng)物質(zhì)殘渣單獨接觸所描述的?？赏ㄟ^本領(lǐng)域已知的方法進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)物和產(chǎn)物的分離。例如，固體可經(jīng)由旋風(fēng)分離器和/或過濾器與氣體分離，液體經(jīng)由過濾與固體分離，液體通過蒸餾與液體和氣體分離。本發(fā)明的方法提高對根據(jù)式(I)的產(chǎn)物的選擇性超過對不根據(jù)式(I)的硅烷的選擇性，且對二有機(jī)鹵代氫硅烷的選擇性超過對有機(jī)二鹵代氫硅烷的選擇性，且當(dāng)CH3Cl是有機(jī)鹵化物時，對二甲基氯氫硅烷的選擇性超過對甲基二氯氫硅烷的選擇性。通過本方法生產(chǎn)的根據(jù)式(I)的硅烷在本文全部用式SiH表示，且不根據(jù)式(I)的硅烷在本文全部用式 RSiX表示。如本文所使用的，“SiH”意圖指包含硅氫鍵的硅烷且包括式Ii2HSiCl和RHSiCl2 的化合物。在本文用重量％比SiH/RSiX來表示與不是(RSiX)的硅烷相比的根據(jù)式(I) (SiH)的硅烷的選擇性。在所生產(chǎn)的根據(jù)式(I)的硅烷中，當(dāng)CH3Cl是有機(jī)鹵化物時，對二甲基氯氫硅烷(在此稱作“DM”)的選擇性超過對甲基二氯氫硅烷(在此稱作“MD”)的選擇性用重量％比DM/MD (產(chǎn)物選擇性DM/MD)來表示。在本發(fā)明的一些但不必要是所有的實施方式中，本方法提高產(chǎn)物選擇性SiH/ RSiX。在一個實施方式中，本方法生產(chǎn)的產(chǎn)物的選擇性SiH/RSiX大于0. 05 ；在另一個實施方式中，產(chǎn)物選擇性SiH/RSiX大于0. 10 ；在另一個實施方式中，產(chǎn)物選擇性SiH/RSiX大于 0. 40 ；在另一個實施方式中，產(chǎn)物選擇性SiH/RSiX從0. 05至1. 0 ；在另一個實施方式中，產(chǎn)物選擇性SiH/RSiX從0. 1至0. 95 ；在另一個實施方式中，產(chǎn)物選擇性SiH/RSiX從0. 4至0. 95。在本發(fā)明的一些但不必要是所有的實施方式中，提高了產(chǎn)物選擇性DM/MD。在一個實施方式中，本方法生產(chǎn)的DM和MD的產(chǎn)物選擇性DM/MD大于0. 10 ；在另一個實施方式中， 產(chǎn)物選擇性DM/MD大于0. 30 ；在另一個實施方式中，產(chǎn)物選擇性DM/MD大于0. 45 ；在另一個實施方式中，產(chǎn)物選擇性DM/MD從0. 10至1. 5 ；在另一個實施方式中，產(chǎn)物選擇性DM/MD從 0. 45至1.25 ；在另一個實施方式中，產(chǎn)物選擇性DM/MD從0.5至1. 10。除了提高選擇性外，在一些實施方式中，本方法還提高甲基效率。如本文所使用的，“甲基效率”意圖指當(dāng)甲基氯是初始有機(jī)鹵化物時，如通過氣相色譜法測定的，本方法的產(chǎn)物中甲基的總摩爾與氯的總摩爾的比(總摩爾CH3/總摩爾Cl)。不受理論束縛，甲基效率是硅氫鍵中的H源和SiH化合物如何在本方法中產(chǎn)生的度量。認(rèn)為在一些方法中，產(chǎn)物硅烷或反應(yīng)物上的甲基、或有機(jī)基團(tuán)可分解而向硅烷提供氫。然而，生產(chǎn)SiH的這種途徑是不期望的，因為它導(dǎo)致不期望的副產(chǎn)物的形成。因此，由于氯和甲基兩者都由同一反應(yīng)物甲基氯提供于產(chǎn)物，所以產(chǎn)物中的甲基與氯的比是本方法的甲基降解和副產(chǎn)物的形成的度量。在本發(fā)明的一些但不必要是所有的實施方式中，通過本方法提高了甲基效率(Me/ Cl摩爾比)。在一個實施方式中，甲基效率大于0. 75 ；在另一個實施方式中，甲基效率大于
0.80 ；在另一個實施方式中，甲基效率大于0. 95 ；在另一個實施方式中，甲基效率從0. 75至
1.00 ；在另一個實施方式中，甲基效率從0. 90至1. 00 ；在另一個實施方式中，甲基效率從 0. 96 至 0. 99。
實施例包含下面的實施例用于說明本發(fā)明的實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解在下面的實施例中公開的技術(shù)代表本發(fā)明人開發(fā)的極好地用于本發(fā)明實踐的技術(shù)，且因此可認(rèn)為構(gòu)成其實踐模式。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)本公開內(nèi)容理解到，可對所公開的具體的實施方式做出許多改變且仍獲得相同或相似的結(jié)果，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。除非另外表明，否則所有百分比都是以重量％計。重量是以克(g)計。提供以下縮寫和定義的列表， 以有助于實施例的閱讀
術(shù)語/縮寫
g
RSiX H和hr
mol %氫氣(H2)
SiH
%
磷化銅
產(chǎn)物選擇性克。
如上文所定義的式(I)的RdSiX4+其中R不是H。 小時。
關(guān)于氫的摩爾百分比是氫的摩爾除以氫的摩爾和有機(jī)鹵化物的摩爾的總和乘以100。
包含娃氫鍵的硅烷，包括R2HSiCl和RHSiCl2。
百分比。
Cu3P。
基于本方法中的所有產(chǎn)物的M^HSici的重量百分比-Me2HSiCl/MeHSiCl2 產(chǎn)物選擇性-SiH/RSiX
產(chǎn)物選擇性-D/T 產(chǎn)物選擇性-DM/MD
Me
Si轉(zhuǎn)化率
除以基于本方法中的所有產(chǎn)物的MeHSiCl2的重量百分比的比，且下文定義為DM/MD。
基于本方法中的所有產(chǎn)物的SiH的重量百分比除以基于本方法中的所有產(chǎn)物的RSiX的重量百分比的比。
基于本方法中的所有產(chǎn)物的D的重量百分比除以基于本方法中的所有產(chǎn)物的T的重量百分比的比。
基于通過本方法生產(chǎn)的所有產(chǎn)物的DM的重量百分比除以基于本方法中的所有產(chǎn)物的MD的重量百分比的比。
曱基(CH3-)
從所反應(yīng)的硅金屬的重量除以初始硅金屬重量乘以 100計算的反應(yīng)的硅的量。
曱基效率或Me/Cl摩爾比本方法中的曱基利用的度量,
為如通過氣相色譜法
(GC )使用能夠分離各種產(chǎn)物的任何合適的毛細(xì)籠柱測定的，所形成的產(chǎn)物中的曱基的總摩爾與氯的總摩爾的比。
D(CH3)2SiCl2
TCH3SiCl3
MDCH3HSiCl2
DM(CH3)2HSiCl
反應(yīng)物質(zhì)與氫和有機(jī)面化物接觸的反應(yīng)物，包括例如娃金屬、
助催化劑和催化劑。實施例1 (比較)將38. 4g磨碎的化學(xué)級(98. 5%)硅、2. 49g CuCl、0. 0768g磷化銅、0. 0018g Sn禾口 0. 0240g黃銅混合在振蕩器中持續(xù)30分鐘以形成反應(yīng)物質(zhì)。將該反應(yīng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到嵌入用 Thermolyne加熱帶包裹的絕緣加熱殼的振動碳鋼管式反應(yīng)器中。在氮氣流下將反應(yīng)器加熱到250°C維持30分鐘，然后將溫度升高到并保持在315°C _320°C之間以將反應(yīng)溫度維持在 300°C至315°C。將以10g/hr的流速將甲基氯(MeCl)連同基于MeCl和氫的量的20mol% 氫供給到反應(yīng)器中。在反應(yīng)期間，使用22psig壓力的空氣流用連接到反應(yīng)器底部的氣動球振動器(Vibco，BBS-190)使反應(yīng)器振動。在不同的時間間隔通過在干冰丙酮中冷凝的捕集器中冷卻收集反應(yīng)產(chǎn)物，且通過氣相色譜法(GC)分析反應(yīng)產(chǎn)物。結(jié)果在下表1中。所記錄的硅轉(zhuǎn)化率是條目三進(jìn)行之后的6小時后。表1在氫共供給存在下在振動床反應(yīng)器(VBR)中的直接方法反應(yīng)
實施例2使用與實施例1中相同的反應(yīng)物、條件、方法和裝置，除了還將2g具有1300m2/g 表面積的活性炭與硅金屬、催化劑和助催化劑混合，且氫與甲基氯共供給且氫，以基于MeCl 和氫的摩爾的1111101%、2011101%、2411101%和3311101%變化之外。相同的反應(yīng)物質(zhì)用于每個條目，僅使反應(yīng)物和/或反應(yīng)條件如所指示地變化。因此，條目2表示在取條目1的樣品之后2小時所取的樣品的結(jié)果。條目2表示包括條目1的兩小時的共4小時的運行時間之后所取的樣品。結(jié)果在下表2中。硅轉(zhuǎn)化率在相同反應(yīng)物質(zhì)的反應(yīng)的7小時和14小時后測定，所述反應(yīng)物質(zhì)用于所有的條目。表2在氫共供給和高表面積碳存在下氣-固振動床反應(yīng)(VBR)
條目H2 mol%時間產(chǎn)物選擇性Me/Cl 比Si轉(zhuǎn)化率(h)D/TDM/MDSiH/RSiX(%)12425.41.060.110.9522445.91.00.120.9632025.21.00.150.9641126.21.00.060.9749.051146.51.00.050.9763326.20.910.100.9673345.80.910.130.96與比較實施例1相比較的實施例2表明，可實現(xiàn)Me2HSiCl和MeHSiCl2的產(chǎn)物選擇性比的提高。實施例3使用與實施例1中相同的反應(yīng)物、條件、方法和裝置，除了還將基于NaBH4、硅金屬、 催化劑和助催化劑的重量的以重量％計的NaBH4與硅金屬、催化劑和助催化劑混合之外。所記錄的硅轉(zhuǎn)化率是8小時之后。相同的反應(yīng)物質(zhì)用于條目1-4，在條目5中使用包含0. 1重量％ NaBHpK平的新的反應(yīng)物質(zhì)。條目3包含與條目1-3中相同的相同反應(yīng)物質(zhì)在6小時之后的結(jié)果。條目4是與條目1-4中相同的反應(yīng)物質(zhì)，且是在條目3的樣品的2小時之后所取的樣品。結(jié)果在下表2中。表3具有氫和硼氫化鈉(NaBH4)的氣-固振動床反應(yīng)(VBR)
1權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法，包括 用含鹵素的化合物處理硅金屬，其中所述含鹵素的化合物具有選自&SiX4_d和RX的式，其中每個R獨立地是H或 C1-C20烴基，X是氟代、氯代、溴代或碘代，且d是0、1、2或3 ；組合催化有效量的催化劑和助催化劑與所述處理過的硅金屬；以及使所述組合與氫氣和有機(jī)鹵化物接觸；條件是當(dāng)所述含鹵素的化合物是氯化氫時，所述硅金屬不同時地被氯化氫和所述催化劑處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氫氣以基于所述有機(jī)鹵化物和氫氣的重量的 5mol%至 85mol%接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述處理持續(xù)>1分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述處理在從250°C至350°C的溫度下進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述有機(jī)鹵化物是根據(jù)式(III) (III)RX其中R是C1-C20烴基，且X是氟代、氯代、溴代或碘代。
6.如權(quán)利要求1-5所述的方法，其中所述含鹵素的化合物是i)CH3Cl、ii)CH3SiCl3^ iii) (CH3)2SiCl2, iv) (CH3) 3SiCl、ν) SiCl4 或 i)、ii)、iii)、iv)和 ν)的組合。
7.—種生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法，包括 組合硅金屬、催化劑、助催化劑和儲氫材料；以及使有機(jī)鹵化物和氫氣與所述組合接觸。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述儲氫材料是碳或金屬氫化物。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述儲氫材料是碳且具有從500m2/g至1500m2/g的表面積。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述儲氫材料是NaBH4。
11.如權(quán)利要求7-10所述的方法，其中所述儲氫材料在所述接觸之前被氫飽和。
12.—種生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法，包括 組合硅金屬、助催化劑、催化劑和加氫催化劑；以及使氫氣和有機(jī)鹵化物與所述組合接觸。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述加氫催化劑包括銅且具有從Inm至250μ m的粒度。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述加氫催化劑是負(fù)載型金屬催化劑。
15.一種生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法，包括 使有機(jī)鹵化物和氫氣與反應(yīng)物質(zhì)殘渣接觸。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括結(jié)合加氫催化劑與所述反應(yīng)物質(zhì)殘渣。
17.如權(quán)利要求1-16所述的方法，其中所述催化劑包括銅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過以下來生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法用含鹵素的化合物處理硅金屬，其中所述含鹵素的化合物具有選自RdSiX4-d(II)和RX(III)的式；組合催化劑和助催化劑與處理過的硅金屬；以及使所述組合與氫氣和有機(jī)鹵化物接觸。本發(fā)明還涉及一種通過使有機(jī)鹵化物和氫氣與硅金屬、催化劑、助催化劑和儲氫材料的組合接觸來生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法。本發(fā)明還涉及一種通過使有機(jī)鹵化物和氫氣與硅金屬、催化劑、助催化劑和加氫催化劑的組合接觸來生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法。本發(fā)明還涉及一種通過使有機(jī)鹵化物和氫氣與反應(yīng)物質(zhì)殘渣和任選的加氫催化劑接觸來生產(chǎn)有機(jī)鹵代氫硅烷的方法。
文檔編號C07F7/16GK102292343SQ200980155426
公開日2011年12月21日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者J·D·瓦恩蘭, 溫尼克里什南·R·皮萊, 約瑟夫·彼得·科哈尼 申請人:道康寧公司