[发明专利]制备有机卤代硅烷的方法

说明书

本发明公开了用于制备有机卤代硅烷的方法，该方法包括在大于100℃的温度和至少690kPa的压力下，在包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的氧化物的非均相催化剂的存在下，使包含卤素取代或未取代的烷烃、卤素取代或未取代的烯烃、或芳族化合物的有机化合物与式R_nSiH_mX_4‑m‑n的至少一种氢化卤代硅烷反应，以产生包含有机卤代硅烷的粗反应产物，其中每个R独立地为C_‑1‑C_‑14烃基或C_‑1‑C_‑14卤素取代的烃基，X为氟、氯、溴或碘，n为0、1或2，m为1、2或3，并且m+n＝1、2或3。

本发明涉及制备有机卤代硅烷的方法，并且更具体地涉及以下方法，该方法包括在包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的氧化物的非均相催化剂的存在下，使包含卤素取代或未取代的烷烃、卤素取代或未取代的烯烃或芳族化合物的有机化合物与氢化卤代硅烷反应。

已知通过与氢化卤代硅烷反应来制备芳族有机卤代硅烷的方法。在一种此类方法中，在高于230℃的温度下并且在压力下，在可溶性卤化硼催化剂的存在下，使烃和烷基取代的苯环型化合物与三氯硅烷反应以产生例如苯基三氯硅烷。该方法的其它变型形式已经使用相似的反应条件描述。例如，使用卤化硼催化剂，使诸如包含一个氢原子和两个键合到硅原子的卤素原子并且硅上的其余化合价被单价烃基占据的那些的多卤代单氢硅烷与苯环型烃反应。又如，已经将可溶于反应介质的硅-硼酸盐催化剂用于三氯硅烷与萘或不含任何脂肪族不饱和基团的苯环型烃之间的反应中以产生芳族氯硅烷。又如，已经在可溶性路易斯酸金属卤化物和金属氢化物络合物的存在下使二氯硅烷和三氯硅烷的混合物与苯反应，以比苯基三氯硅烷或二苯基二氯硅烷优选产生苯基二氯硅烷。在另一变型中，已在可溶性三氯化硼或可溶性氯化铝的存在下，使芳族卤代烃与甲基二氯硅烷反应以产生芳族卤代烃的有机二氯甲硅烷基衍生物，而不从芳族环结构中置换卤素。

已经通过在负载型异质过渡金属催化剂的存在下，使烯烃与氢化卤代硅烷反应来制备有机卤代硅烷。例如，在负载型铂催化剂的存在下，使氢化卤代硅烷与烯烃反应。

发明人已经发现通过在催化剂的存在下，使诸如芳族化合物的有机化合物与氢化卤代硅烷反应来制备有机卤代硅烷的现有方法在一些方面是有缺陷的。例如，与芳族有机化合物一起用于上述方法中的催化剂是均相催化剂，其难以从粗产物中去除。在粗产物中存在催化剂可导致产物回收的问题。例如，产物通常通过蒸馏回收，但典型的均相催化剂或可溶性催化剂可在蒸馏塔中催化重排反应以减小收率并增加不希望的副产物。为避免这些重排反应，可通过添加催化剂毒物使催化剂在蒸馏之前失活；然而，添加毒物增加所述方法的成本和复杂性，引入附加的不希望的物质，并且使得催化剂不可用并且不可再循环。

涉及在过渡金属催化剂存在下的氢化卤代硅烷的反应的硅氢化反应限于烯烃并且在芳基或烷基C-H键上无效。

最终，除了上述与催化剂从反应产物中分离以及芳基和烷基C-H键上的催化剂有效性相关的当前方法的缺陷之外，还存在与方法经济性和安全性相关的需要，诸如改善反应收率、催化剂再利用、降低反应压力、和降低反应温度。

发明内容

本发明涉及用于制备有机卤代硅烷的方法，所述方法包括在大于100℃的温度和至少690kPa的压力下，在包含元素Sc、Y、Ti、Zr、Hf、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn或Pb中的一种或多种的氧化物的非均相催化剂的存在下，使包含卤素取代或未取代的烷烃、卤素取代或未取代的烯烃、或芳族化合物的有机化合物与式R_nSiH_mX_4-m-n的至少一种氢化卤代硅烷反应，以产生包含有机卤代硅烷的粗反应产物，其中每个R独立地为C₁-C₁₄烃基或C₁-C₁₄卤素取代的烃基，X为氟、氯、溴或碘，n为0、1或2，m为1、2或3，并且m+n＝1、2或3。