Способ получения органоалкоксисиланов

 

1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНО- АЛКОКСИСИЛАНОВ путем взаимодействия гранулированного магния с органогалогенидом и тетраалкоксисиланом при повьгаенной температуре, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и упрощения .процесса, используют магний с размером гранул 1,0 - 20,0 мм и подачу магния в зону реакции осуществляют противотоком к органогалогениду и тетраалкоксисилану при 60-160 С и поддеражнии в зоне реакции 3-75- кратного эквимолярного избытка магния.2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что.процесс проводят в толуоле.to(Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК!!9! !!!!

SU (51)4 С G ° Г 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2483019/23-04 (22) 05.05.77 (46) 15.08.85. Бюл, Ф 30 (72) В.В.Вавилов, В.В,Великий, В.Г.Герливанов, Л.Е.Каллиопин, Б.А.Клоков, А.Д.Медведев, А.С.Сахиев и Н.Г.Уфимцев (53) 547.245,07(088.8) (56) 1. Андрианов К.А. Методы элементоорганической химии. М., "Наука", !

968, с. 69.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 477626, кл. С 07 F 3/02, 1972 (прототип). (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОАЛКОКСИСИЛАНОВ путем взаимодействия гранулированного магния с органогалогенидом и тетраалкоксисиланом при повышенной температуре, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения производительности и упрощения. процесса, используют магний с размером гранул 1,0 — 20,0 мм и подачу магния в зону реакции осуществляют противотоком к органогалогениду о и тетраалкоксисилану при 60-160 С и поддеражнии в зоне реакции 3-75кратного эквимолярного избытка магния.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что.процесс проводят в толуоле.

726825

Изобретение относится к способу получения органоалкоксисиланов, которые используются в производстве полиорганосилоксанов.

Известны способы получения органо- 5 алкоксисиланов взаимодействием смеси органогалогенида и тетраалкоксисилана с магнием, а также предварительно синтезированного реактива

Гриньяра с тетраалкоксисиланом (1j .

При этом используют магний в виде стружки, взятой в количестве на 2030% больше эквимолярного. Процесс проводят в аппарате периодического действия с мешалкой. f5

Недостатками этого способа, кроме периодичности процесса, являются низкая производительность, неполное использование магния и органогалогенида. 20

К предлагаемому способу наиболее близок способ получения органоалкаксисиланов путем взаимодействия тетраалкоксисилана, органилхлорида с гранулированным магнием с размером гранул до 600 мкм в толуоле при

40-50 С (2j .

Однако использование магния этого типа не позволяет осуществить

Ф непрерывный синтез. Небольшие разме- 30 ры частиц не дают возможности достигнуть нужной скорости подачи реакционной смеси органогалогенида и тетраэтоксисилана из-за возникновения явления гидротранспорта, что приводит к снижению степени применения магния и уменьшению выхода органоалкоксисилана, который поступает затем на стадию гидролитической конденсации.

Цель изобретения — увеличение 40 производительности при получении органоалкоксисиланов и упрощение процесса.

Цель достигается тем, что осуществляют взаимодей твие гранулированного 45 магния с размером гранул от 1,0 до 20,0 мм с органогалогенидом и тетраалкоксисиланом, причем подачу магния в зону реакции осуществляют противотоком к органогалогениду и тет- 50 раалкоксисилану при 60-160 С и подо держании в зоне реакции 3-75-кратного эквимолярного избытка магния.

Процесс желательно проводить в толуоле. 55

Отличительным признаком предлагаемого способа является использование магния с размером гранул от 1,0 до 20,0 мм и осуществление подачи магния в зону реакции противотоком к органогалогениду и тетраалкоксисио лану при 60-160 С и поддержании в зо" не реакции 3-75-кратного эквимолярного избытка магния.

Смесь органогалогенида и тетраалкоксисилана подают в зону реакции в количестве 0,17-2,1 кг/ч смеси на

1 кг магния, Полученный органоалкоксисилан подвергают гидролизу известным способом.

На чертеже изображен реактор колонного типа для получения органоалкоксисилана.

Реактор представляет собой верти- кальный цилиндрический. аппарат с отношением между высотой и диаметром, равным 6 — 10. Коргус реактора состоит из нескольких секций 1, снабженных рубашкой 2 для пбдачи теплоноси- теля, и сепаратора 3, диаметр которого в 2-4 раза больше диаметра секций 1. Нижняя секция реактора имеет патрубок 4 для ввода реакционной смеси, диаметр которого составляет 2-5% от диаметра секции, что исключает забивку его магнием и обеспечивает подачу необходимого количества смеси.

Сепаратор 3 снабжен магистралями 5 и 6 соответственно для ввода в реакционную зону гранулированного магния и вывода продуктов реакции, направляемых затем на стадию гидролиза °

По оси реактора расположена мешалка 7, снабженная лопастями 8 и скребковыми элементами 9, которые закреплены по высоте на уровне сепаратора 3.

Органоалкоксисилан получают по способу согласно изобретению следующим образом.

Реактор до сепаратора заполняют гранулированным магнием с размером частиц от 1,0 до 20,0 мм, Снизу по патрубку 4 непрерывно подают реакционную смесь органогалогенида с тетраалкоксисиланом, а сверху по магистрали 5 навстречу этому потоку непрерывно вводят магний в количестве, компенсирующем его расход.

Количество магния в реакционной зоне превышает эквимолярное в 3 — 75 раз.

Реакционную смесь подают в соотношении О, 17-2, 1 кг/ч на 1 KI магния..

Конструкция мешалки обеспечивает эффективное перемешивание в нижней части аппарата ее лопастями, я ука726825 занный размер гранул способствует их интенсивному перетиранию, удалению с поверхности частиц продуктов взаимодействия, обнажению активных участков и, тем самым, повышаются степень 5 использования магния и выход органоэтоксисилана. Мешалка также очищает сепаратор скребковыми элементами от продуктов реакции и улучшает условия теплообмена в реакционной зоне. Слой гранул магния, обеспечивая равномерное движение жидких продуктов через реакционную зону, выполняет также функции фильтра, препятствующего попаданию мелких, частично прореагировав- 15 ших с органогалогенидом гранул магния в сепаратор, из которого продукты реакции в виде пасты, состоящей из органоалкоксисилана и магнийорганогалогенида, по магистрали 6 непре- 20 рывно поступают на гидролиз.

Пример 1. В аппарат емкостью

2,1 л (см. чертеж), снабженный мешалкой и приборами контроля (температуры, расхода магния, расхода жидкой смеси и др.), загружают 700 г гранулированного магния с преимущественным диаметром частиц 1-3 мм. Затем подают реакционную смесь состава, мас.Е: хлорбензол 36, тетраэтоксисилан 61 30 и бромэтил (инициатор) 3 с расходом

130-1500 г/ч и одновременно непрерывно загружают магний со скоростью

9,3-110 r/÷.

Температуру синтеза поддерживают равной 140-160 С. Продукты синтеза о органоалкоксисилана, представляющие собой пастообразую смесь фенилэтоксисиланов различной степени замещения и магнийэтоксихлорида, по магистрали 6 непрерывно выводят из реактора и поступают на гидролиз. При этом периодически отбирают пробы для анализа степени использования магния и хлорбензола. Результаты анализа пока-4 зывают, что степень применения магния составляет 99,4, а хлорбензола95,0Х, часовая производительность по органоалкоксисилану с 1 л реакционного объема — 760 г/ч. 50

При проведении аналогичного синтеза периодическим способом эти показатели составляют 85,07., 72,07 и 54 г/ч соответственно.

Пример 2, В аппарат такого же объема, как в примере 1, загружают 700 г гранулированного магния с преимущественным диаметром частиц

5-20 мм, затем вводят реакционную смесь состава, мас.7: толуол 48, тетраэтоксисилан 3 1 и хлорэтил 2 1 с расходом 800 — 3200 г/ч и одновременно подают магний с расходом 60

240 г/ч соответственно. Синтез осущео ствляют при 60-100 С. Продукты синтеза, представляющие собой смесь этилэтоксисиланов различной степени замещения и магнийэтоксихлорида в толуоле, выводят из реактора и направляют на гидролиз. Анализ проб продуктов синтеза органоалкоксисиланов показывает, что степень использования магния составляет 99,37, а хлорэтила — 94,07.. При этом часовая производительность с i л реакционного объема аппарата составляет

1600 r/÷.

При проведении синтеза периодическим способом эти показатели составляют 90,07, 79,0Х и 60 r/÷ соответственно.

Пример 3. В аппарат, как в примере 1, загружают 700 r гранулированного магния, подают реакционную смесь состава, мас.7.: толуол 57, тетраэтоксисилан 21 и хлэрэтил 22 с расходом 2500 r/÷ и затем гранули-. рованный магний с расходом ?03 r/÷. о"

Синтез проводят при 60-100 С. Анализ проб продуктов синтеза показывает, что степень использования магния в этом процессе составляет 99,3Х, а хлорэтила — 97,0Х, производительность с 1 л реакционного объема аппарата 1230 г/ч.

Эти показатели для аналогичного синтеза, осуществляемого периодическим способом, равны 92,07, 80,0Х и 60 r/÷ соответственно.

Пример 4. В аппарат емкостью

1 м (см. чертеж) загружают 300 кг гранулированного магния и затем непрерывно подают реакционную смесь в количестве 55 — 250 кг/ч при одновременной непрерывной подаче магния в количестве 10 кr/÷. Температура о синтеза 140-160 С. Продукты синтеза направляют в аппарат на гидролиз. Результаты анализа продуктов синтеза показывают, что при этих условиях степень использования магния составляет 99,57, а хлорбензола — 95,0Х при производительности с 1 л реакционного объема аппарата 58 r/÷ (при подаче 55 кг/ч реакционной смеси) 726825

Скорость подачи Степень использования, 7 Часовая производительреакционной сме ность с 2 л реакционноси, г/ч магния хлорбен- хлорэти- го объема, r/÷ зола ла

Номер опыта

99,4 95,0

85,0 72,0. 760

130-1500

52

1600

94,0

99,3

800-3200

90,0

79,0

97,0

1230

2500

80,0

58

55**

?65

250**

300**

600**

314

94,0

630

93,0

*) Проведение синтеза периодическим способом.

**) B кг/

Редактор Л.Письман Техред О.Вашишина Корректор M.Ñàìáîðñêàÿ

Заказ 5765/2 Тираж 354 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 и 265 r/÷ (при подаче 250 кг /ч реакционной смеси).

Пример 5. В реактор загружают 400 кг гранулированного магния и непрерывно подают реакционную смесь (по примеру 2) в количестве

300 — 600 кг/ч при одновременном непрерывном вводе магния в количестве 22 — 46 кг/ч соответственно. о

Синтез проводят при 60-100 С. Продукт синтеза непрерывно направляют на дальнейшую переработку (гидролиз, отмывку, отгонку, каталитическую перегруппировку), которую осуществляют известными методами. Анализ

99,3

92,0 2

99,5 95

99,0 93

99,1

98 5 продуктов синтеза показывает, что при изменении количества подаваемой смеси от 300 до 600 кг/ч степень использования магния колеблется в пределах от 99, 1 до 98,5Х, степень использования хлорэтила — от 94,0 до 93,07, а производительность процесса с 1 л реакционного объема ре1О актора " от 314 до 630 г/ч, Результаты непрерывных синтезов органоалкоксисиланов (в сравнении с периодическим) приведены в таблице, составленной по данным, полученным в примерах 1-5 °