Die Erfindung betrifft die katalysierte Abspaltung von

Alkylgruppen aus Chlor- und Alkylgruppen aufweisenden Disilanen mit Halogenwasserstoff.

Die hochsiedende Fraktion aus der Reaktion von Methylchlorid und Silicium mit einem Siedepunkt über 70°C (Hochsieder) enthält die sogenannten „spaltbaren Disilane"

Dimethyltetrachlordisilan und Trimethyltrichlordisilan, die nach bekannten Verfahren auf einfache Art aminkatalysiert mit Halogenwasserstoff zu onosilanen gespalten werden können.

Die anderen Disilane mit vier, fünf und sechs Methylgruppen sind auf diese Art nicht verwertbar und werden deshalb auch als „nichtspaltbare Disilane" bezeichnet.

Eine Vielzahl Patente beschäftigt sich mit der Umwandlung der Hochsieder in monomere Alkylchlorsilane . Alle beschriebenen Verfahren sind sehr aufwändig und mit hohen apparativen

Schwierigkeiten verbunden. Zum Beispiel wird in EP 635510 A die Spaltung der Hochsieder mit Halogenwasserstoff und einem aluminiumchloridhaltigem Katalysator bei Temperaturen über 250°C in Monosilane beschrieben.

H. Sakurei et. al . (Aluminium chloride-catalyzed reactions of organosilicon Compounds II, tetrahydron letters no. 45, pp. 5493-5497, 1966, pergamon press ltd. } beschreiben die

diskontinuierliche Umwandlung von Disilanen in Flüssigphase zum Teil unter Zusatz von Acetylchlorid. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Disilanen der allgemeinen Formel (1)

R _a Si ₂ Cl ₆ _ _a (1), bei dem Gemische enthaltend die Disilane der allgemeinen Formel {2)

R _b Si ₂ Cl ₆ _ _b ( 2 ) , wobei

R einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,

a die Werte 1, 2 oder 3

b die Werte 4, 5 oder 6

bedeuten,

mit Halogenwasserstoff in Gegenwart eines

Aluminiumoxidkatalysators umgesetzt werden, der auf 100

Gewichtseile Aluminiumoxid 1 bis 10 Gewichtsteile

Aluminiumchlorid und 0 bis 10 Gewichtsteile eines Metalloxids enthält, das ausgewählt wird aus Magnesiumoxid, Kupferoxid, Zinkoxid und deren Gemischen.

Das Verfahren erlaubt die Verwertung von alkylreichen

Disilanen, z.B. Hexamethyldisilan, Pentamethylchlordisilan und Tetramethyldichlordisilan einfach, störungsarm und

kontinuierlich zu gestalten.

Im Verfahren werden die Alkylgruppen lewissauer katalysiert mittels Halogenwasserstoff abgespalten, sodass die sogenannten spaltbaren Disilane entstehen und in den Kreislauf der

Aminspaltung eingespeist werden können. Da diese Reaktion 2011/052440

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Vorzugsweise wird im Verfahren als Halogenwasserstoff

Chlorwasserstoff eingesetzt.

Bevorzugt weist der Rest R 1 bis 6 Kohlenstoffatome auf.

Insbesondere ist der Rest R ein Methyl- oder Ethylrest. Die Silane (2) können in beliebigen Verhältnissen zueinander vorliegen. Ebenso können Sie in Gemischen mit anderen, die

Umwandlung nicht störenden, verdampfbaren Substanzen vorliegen.

Bevorzugte Produkte sind Dialkyltetrachlordisilan und

Trialkyltrichlordisilan .

Das Aluminiumoxid kann alpha™ oder bevorzugt gamma-

Aluminiumoxid sein. Der Aluminiumoxidkatalysator kann als

Pulver oder bevorzugt als Formkörper eingesetzt werden.

Vorzugsweise weist der Aluminiumoxidkatalysator auf 100

Gewichtseile Aluminiumoxid mindestens 1, insbesondere

mindestens 3 und höchstens 10, insbesondere höchstens 6

Gewichtseile Aluminiumchlorid auf. Der Aluminiumoxidkatalysator kann auf 100 Gewichtseile Aluminiumoxid bis 5 Gewicht teile, insbesondere bis 2 Gewichtsteile eines Metalloxids aufweisen. Es können als Metalloxide oder Mischoxide alle beliebigen Oxide oder Mischoxide der Metalle Magnesium, Kupfer und Zink

eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist Magnesiumoxid.

Vorzugsweise besitzt der Aluminiumoxidkatalysator eine BET- Oberfläche von mindestens 100 m ² /g, besonders bevorzugt

mindestens 230 m ² /g und vorzugsweise höchstens 600 m ² /g. T EP2011/052440

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Vorzugsweise besitzt der Aluminiumoxidkatalysator ein

Porenvolumen von mindestens 0,2 cm ³ /g, besonders bevorzugt mindestens 0,5 cm ³ /g und vorzugsweise höchstens 1,5 cm ³ /g. Vorzugsweise wird als Aluminiumoxidkatalysator ein

Aluminiumoxid-Metalloxid Trägermaterial eingesetzt, das mit Aluminiumchlorid beschichtet ist. Die

Aluminiumchloridbeschichtung kann in- situ durch Aktivierung des AI2O3 mit Chlorwasserstoff erzeugt werden,

Das Verfahren wird im HalogenwasserstoffüberschuiS durchgeführt, bevorzugt maximal mit dem der doppelten

Halogenwasserstoffmenge, die stöchiometrisch errechnet wird. Das Verfahren wird bevorzugt bei mindestens 150°C, besonders bevorzugt mindestens 180°C, insbesondere mindestens 200°C und vorzugsweise höchstens 370°C, besonders bevorzugt höchstens 350°C, ganz besonders bevorzugt höchstens 280°C, insbesondere höchstens 240 °C durchgeführt. Das Verfahren wird bevorzugt bei mindestens 1 bar, besonders bevorzugt mindestens 2 bar, insbesondere mindestens 4 bar und vorzugsweise höchstens 30 bar, besonders bevorzugt höchstens 15 bar, insbesondere

höchstens 10 bar durchgeführt. Das Verfahren kann diskontinuierlich oder vorzugsweise

kontinuierlich durchgeführt werden.

Als Reaktoren für das Verfahren sind alle temperierbaren

Apparate, die leichtes Handling mit dem festen Katalysator erlauben, geeignet. Besonders bevorzugt werden Rohrreaktoren mit Wärmeträgerkreislauf eingesetzt, die eine günstige

Temperaturführung erlauben.

Alle vorstehenden Symbole der vorstehenden Formeln weisen ihre Bedeutungen jeweils unabhängig voneinander auf. In allen

Formeln ist das Siliziumatom vierwertig.

In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen sind, falls jeweils nicht anders angegeben, alle Mengen- und

Prozentangaben auf das Gewicht bezogen und sämtliche

Umsetzungen werden bei einem Druck von 6,5 bar (abs.) und einer Temperatur von 300°C durchgeführt.

Für die Beispielumsetzungen wurde ein wärmeträgerbeheizter Rohrreaktor der Nennweite 50 und einem Liter

Katalysatorstrangformlinge aus gamma- Aluminiumoxid mit ca. 5

Gew.-% Aluminiumchlorid einer BET-Oberflache von 200m ² /g und einem Porenvolumen von 0,5 cm ³ /g eingesetzt.

In Beispiel 3 enthielt der Katalysator zusätzlich 0,8 Gew.- Mg in Form von Oxid.

Die verwertende Silan raktion mit einem Siedebereich von 70- 160°C enthält einen schwankenden Anteil an umzusetzenden

Komponenten und Nebenprodukten wie z.B. verschiedene Alkyl (C2 und grösser) -Methyl-Chlorsilane, Chlormethylsiloxane und

Kohlenwasserstoffe .

Beispiel 1:

Eine disilanhaltige Fraktion mit 70 % einer Mischung aus

Tetramethyldichlordisilan, Pentamethylchlordisilan und

Hexamethyldisilan sowie 30 % Nebenkomponenten erreicht bei einem Durchsatz von 0,9 Mol/h abzuspaltender Methylgruppen (ca . 170g/h) mit dem l,6fachen Chlorwasserstoffüberschuss bei 220°C Reaktormanteltemperatur und 5,5 bar Überdruck einen Disilanumsatz von 96% zu Dimethyltetrachlordisilan und

Trimethyltrichlordisilan. Beispiel 2;

Eine disilanhaltige Fraktion mit 55 % einer Mischung aus

Tetramethyldichlordisilan, Pentamethylchlordisilan und

Hexamethyldisilan sowie mit 45 % Nebenkomponenten erreicht bei einem Durchsatz von 0,75 Mol/h abzuspaltender Methylgruppen (ca . I70g/h} mit dem 1,6fachen Chlorwasserstoffüberschuss bei 220°C Reaktormanteltemperatur und 5,5 bar Überdruck einen

Disilanumsatz von 77% zu Dimethyltetrachlordisilan und

Trimethyltrichlordisilan . Beispiel 3 :

Eine disilanhaltige Fraktion mit 55 % einer Mischung aus

Tetramethyldichlordisilan, Pentamethylchlordisilan und

Hexamethyldisilan sowie mit 45 % Nebenkomponenten erreicht bei einem Durchsatz von 0,66 Mol/h abzuspaltender Methylgruppen (ca . 150g/h) mit dem 2fachen Chlorwasserstoffüberschuss bei 220°C Reaktormanteltemperatur und 5,5 bar Überdruck einen

Disilanumsatz von 87% zu Dimethyltetrachlordisilan und

Trimethyltrichlordisilan.