[发明专利]选择性合成三烷氧基硅烷的方法

说明书

本发明提供了用于选择性合成具有式SiH(OR)₃的三烷氧基硅烷的直接无溶剂方法，该方法包括在填充床反应器中提供金属硅和铜基催化剂的混合物，其中铜基催化剂选自氯化亚铜(I)、氢氧化铜(II)、氧化铜(II)以及它们的混合物，并且其中金属硅、铜基催化剂和硅‑催化剂混合物均不经过包括氢氟酸(HF)洗涤步骤在内的包括任何酸或其他预备溶液的任何洗涤步骤。

本申请为分案申请，原申请的国际申请日为2016年10月18日，国际申请号为PCT/IB2016/056255，中国国家阶段的申请号为201680064579.5，发明名称为“选择性合成三烷氧基硅烷的方法”。

技术领域

本发明涉及合成三烷氧基硅烷的直接方法。特别地，但不完全地，该方法涉及选择性合成三乙氧基硅烷的方法。

背景技术

三烷氧基硅烷可进行各种反应，例如与其他有机化合物的加成、共聚、共缩聚和歧化以形成有机硅化合物。

歧化反应导致硅烷的形成，硅烷是太阳能级硅生产的前体。广泛使用的合成烷氧基硅烷的方法包括硅与盐酸反应生成三氯硅烷(反应式1)，然后在铜催化剂存在下三氯硅烷与伯醇反应(反应式2)。

Si+3HCl→SiHCl₃+H₂...(1)

SiHCl₃+3ROH→SiH(OR)₃+3HCl....(2)

然而，除了具有毒性和腐蚀性的盐酸副产物之外，这种方法还面临着包括硅转化率差、所需三烷氧基硅烷产物的选择性低和产率差的挑战。

因此，直接合成法(反应式3)的开发和三烷氧基硅烷的选择性的提高受到了很多关注。

Si+3ROH→SiH(OR)₃+H₂…(3)

迄今为止，直接合成法在连续搅拌的浆相罐反应器(slurry phase tankreactor)中使用传热溶剂(如二苯基烷烃)进行。传热溶剂的使用导致催化剂活化时间延长并使纯化过程复杂化。该浆相方法还具有所需三烷氧基硅烷产物的选择性和产率低以及金属硅的转化缓慢的缺点。

JP2001-178018描述了多晶硅和高纯硅的生产方法。然而，所描述的用于生产三烷氧基硅烷的方法在流化床反应器中进行，并且根据所提供的实施例，其在含有Cu、Al和Fe的催化剂的存在下进行。根据该描述，该方法实现了对三甲氧基硅烷约75％的选择性。出于多种原因，如此低的所需产品的选择性可能会存在一些问题，包括相关的负成本影响以及在该方法中需要其他分离步骤。

因此，需要可以解决上述缺点的合成三烷氧基硅烷的替代方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了用于选择性合成具有式SiH(OR)₃的三烷氧基硅烷的直接无溶剂方法，其中每个R为C₁-C₄烷基，该方法包括以下步骤：

在填充床反应器中提供金属硅和铜基催化剂的混合物；

在约180℃至约250℃的活化温度下加热该混合物；

在约180℃至小于约250℃的反应温度下将C₁-C₄醇引入反应器中；

在换热器中将反应产物冷凝；以及

收集冷凝的反应产物，

其中金属硅和硅-催化剂混合物均不经过包括氢氟酸(HF)洗涤步骤在内的任何洗涤步骤。

在一个优选的实施方案中，该方法对三烷氧基硅烷的选择性大于约88％、大于约90％或大于约95％。