[发明专利]使用色谱法纯化氯硅烷

说明书

有机卤硅烷通常以化合物的混合物产生，而该混合物之后可被分离成单独的有机卤硅烷。直接工艺(又称为直接合成、Rochow工艺或Müller-Rochow工艺)是以工业规模生产有机卤硅烷的最常见方法。该工艺产生含有包括甲基氯硅烷的混合物的料流。虽然主要产物通常为二甲基二氯硅烷和甲基三氯硅烷，但其他产物包括三甲基氯硅烷、甲基二氯硅烷和二甲基氯硅烷。有机卤硅烷的分离是该工艺的关键步骤。通常，使用分馏法来分离有机卤硅烷。由于若干产物沸点相近所造成的问题(例如二甲基二氯硅烷沸点70.1℃、甲基三氯硅烷沸点66.1℃)，需要大量的分离阶段和高回流比。一旦分离后，单独的硅烷即可用于制备硅氧烷聚合物以及某些特殊应用。

发明内容

基于沸点的微小差异来分离甲基氯硅烷的蒸馏法既难以完成又昂贵。采用具有高分离能力、利用大量蒸馏分离阶段以及利用高回流比的蒸馏柱需要有大量的昂贵设备，这些设备会占据相当大的空间而且运行会消耗大量的能量。本领域以前的工作着重于对蒸馏工艺的优化。例如，已使用蒸馏助剂来改变粗硅烷产物中物质的相对挥发性以促进分离。本发明提供分离有机卤硅烷的蒸馏方法的有利替代方案。

本发明提供利用液相色谱法来分离有机卤硅烷。本发明的各种实施例相比其他分离有机卤硅烷的方法诸如传统的蒸馏法具有令人惊讶的优点。一般认为，与蒸馏方法相比，色谱法是一种低通量的程序。然而，令人惊讶的是，本发明方法的实施例可提供有机卤硅烷的高通量分离。一般认为，有机卤硅烷会与色谱的固定介质反应。有机卤硅烷可能是极具反应性的材料，如果要避免不希望的化学反应，通常必须在无水环境中处理此材料。然而，令人惊讶的是，本发明方法的一些实施例可用于分离有机卤硅烷，其中有机卤硅烷与固定介质之间只会发生有限的或没有不希望的化学反应。一般来讲，在面对挥发性分子和小分子的工业分离时，分离领域中的普通技术人员会立刻着眼于常用的工业分离选择，也就是蒸馏和液-液萃取，而不是色谱法。然而，令人惊讶的是，一些实施例可用于分离挥发性有机卤硅烷。本发明的一些实施例与提供类似分离度的蒸馏工艺相比可令人惊讶地为有机卤硅烷的分离提供以下至少一种特性：更高的能量效率、更高的产率、更高的纯度、使用占据更少空间的设备以及使用在采购、运行或维护上更便宜的设备。

蒸馏法通常使用高温条件以使待分离的组分沸腾。高温会使反应性化合物诸如有机卤硅烷参与不希望的化学反应，从而导致产率降低。然而，本发明的一些实施例可在大约室温下分离有机卤硅烷，从而避免高温造成的不希望的化学反应，诸如分解、化学重排或其他反应。某些蒸馏程序中使用的高温可造成某些材料诸如有机卤硅烷的腐蚀效应增强。设备的腐蚀可导致产率下降，增加设备设计的成本和复杂性，以及增加设备需更换的频率。然而，本发明的一些实施例可在大约室温下分离有机卤硅烷，从而降低与腐蚀相关的负面影响。利用蒸馏程序来分离沸点接近的有机卤硅烷是困难的。然而，本发明的一些实施例可用于有效分离沸点接近的有机卤硅烷。在某些有机卤硅烷合成程序中产生的一些具有毒性的或严格管制的材料可能难以移除。然而，本发明的一些实施例可用于更容易或有效地分离某些有机卤硅烷合成程序的一些副产物，从而允许例如有更大的自由度来利用所选的合成方法，而无需使用昂贵或繁琐的分离程序。本发明的各种实施例可将手性有机卤硅烷彼此分离，而此类分离无法用液-液萃取实现。在一些实施例中，液相色谱法可用以实现蒸馏、吸收或其他分离方法所无法达到的纯度。