[发明专利]用于制备烷基烷氧基硅烷的方法

说明书

本发明提供了一种方法，该方法可用于制备烷基烷氧基硅烷，诸如尤其是二甲基二甲氧基硅烷的烷基烷氧基硅烷。该方法包括在150℃至400℃的温度处加热包括烷基醚和二氧化碳以及硅源和催化剂的成分。二氧化碳消除了在该方法期间添加卤代化合物的需要。

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求提交于2018年9月7日的美国临时专利申请序列号62/728090的权益。据此将美国临时专利申请序列号62/728090以引用方式并入。

技术领域

烷基烷氧基硅烷可通过使烷基醚和二氧化碳与硅的催化源接触而直接合成来制备。该方法可避免在烷基烷氧基硅烷的制备中使用卤代化合物的需要。

背景技术

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)是在有机硅工业中用于制备各种有机硅流体和树脂的中间体。烷基烷氧基硅烷可通过烷基卤代硅烷的烷氧基化进行商业生产。当烷基卤代硅烷与醇反应时，所得烷氧基化反应产生烷基烷氧基硅烷产物和卤化氢副产物。

通常，烷基卤代硅烷通过Mueller-Rochow直接法(Mueller-Rochow DirectProcess)进行商业生产，该直接法包括在催化剂和多种促进剂的存在下使卤代烃诸如氯甲烷在零价硅上通过以生成烷基卤代硅烷的混合物。制备零价硅的典型商业方法包括在电弧炉中在极高温度处碳热还原SiO₂。

除直接法之外，烷基卤代硅烷还通过四氯化硅与多种烷基氯硅烷的烷化反应制备，该烷化反应是通过在升高的温度处使这些氯硅烷的蒸气与烷基卤一起从细分的铝或锌上通过而发生的。然而，该方法导致产生大量的副产物氯化铝或氯化锌，这在商业规模上的处置成本很高。

另选地，烷基烷氧基硅烷在过去已通过在卤代化合物诸如卤代硅烷或式R’X的卤化物(其中X为卤素原子，R’为氢原子或烃基基团)的存在下使硅金属与烷基醚反应来制备。此类卤化物的示例有卤化氢诸如HCl和卤化烃诸如氯甲烷或溴化甲烷。然而，采用卤代硅烷或卤化氢的方法可能具有在商业规模上运行能力较差的缺点。并且，采用烷基卤的方法具有制备烷基卤代烷氧基硅烷的缺点，而不与烷基烷氧基硅烷完全反应。

在工业上需要通过最小化或消除卤代化合物的使用和/或最小化不期望的副产物的产生的方法来生产烷基烷氧基硅烷。

发明内容

一种用于制备烷基烷氧基的方法包括：

1)在150℃至400℃的温度处加热各个成分，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

任选地c)氢；

从而形成包含烷基烷氧基硅烷的反应产物，其中烷基烷氧基硅烷具有式R_(4-a)Si(OR)_a，其中每个R独立地为烷基基团并且下标a为1至4。

具体实施方式

本发明人惊奇地发现，当在上述方法中使烷基醚和二氧化碳与硅的催化源接触时，可在不存在卤代化合物时获得期望的烷基烷氧基硅烷。该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卤代烷氧基硅烷，尤其是当成分不含卤代化合物时。短语“成分不含卤代化合物”意指在步骤1)中，上述方法中使用的成分不包含卤代硅烷和式R’X的卤化物或包含不可检测量的卤代硅烷和式R’X的卤化物，其中R’为氢原子或烃基基团并且X为卤素原子，如通过GC-MS所测量。如本文所用，短语“在不存在卤代化合物时”意指在本文所述的任何方法步骤期间未有意添加如上所述的选自卤代硅烷和式R’X的卤化物的卤代化合物。