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JP7012382B2 - Method for producing tetraalkoxysilane using a co-solvent - Google Patents
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Method for producing tetraalkoxysilane using a co-solvent Download PDF

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Description

本発明は、テトラアルコキシシランの高効率な製造方法に関し、より詳しくは助溶媒(entrainer)を利用するテトラアルコキシシランの製造方法に関する。 The present invention relates to a highly efficient method for producing tetraalkoxysilane, and more particularly to a method for producing tetraalkoxysilane using an entrainer.

テトラアルコキシシランは、各種シラン化合物、有機シリコーンポリマー、各種シリル化剤、コロイダルシリカおよびセラミックス等を製造する為の原料として用いられている。
従来から知られているアルコキシシラン類の工業的製造方法としては、例えば、天然の二酸化ケイ素を出発原料とし、炭素と混合して高温下で還元する事によって金属ケイ素を得て、これを塩素と反応させて得られる、四塩化ケイ素を原料としてアルコールと反応させる方法が知られている(特許文献1参照)。また金属ケイ素とアルコールを直接反応させる製造方法も知られている(特許文献2参照)。
しかし、これらの方法は、いずれも高温を要する金属ケイ素製造過程を経由する必要があり、エネルギー効率が悪い事が問題となっている。
他方、シリカから直接アルコキシシランを製造する方法として、アルカリ金属元素あるいはアルカリ土類金属元素を触媒としてシリカとアルキルカーボネートとを反応させて、アルコキシシランを製造する方法が知られている(特許文献3、4参照)。これらの方法は上記金属ケイ素を原料としないため、エネルギー効率的には有利である一方、比較的高価な化合物であるアルキルカーボネートを、化学量論としてシリカに対して少なくとも2倍のモル量を投入する必要があり、テトラアルコキシシランの工業的製法としては経済的な課題がある。
本発明者らは、メタノールと酸化ケイ素を原料としてテトラメトキシシランを製造できることを見出し、二酸化炭素の存在下でメタノールと酸化ケイ素を反応させ、かつモレキュラーシーブを用いて副生した水を除去することによりテトラメトキシシランを高収率で得られる方法を開発した(特許文献5参照)。
Tetraalkoxysilane is used as a raw material for producing various silane compounds, organic silicone polymers, various silylating agents, colloidal silica, ceramics and the like.
As a conventionally known industrial production method for alkoxysilanes, for example, natural silicon dioxide is used as a starting material, mixed with carbon and reduced at a high temperature to obtain metallic silicon, which is used as chlorine. A method of reacting silicon tetrachloride obtained by reaction with an alcohol using silicon tetrachloride as a raw material is known (see Patent Document 1). Further, a production method in which metallic silicon and alcohol are directly reacted is also known (see Patent Document 2).
However, all of these methods need to go through a process of manufacturing metallic silicon, which requires a high temperature, and have a problem of poor energy efficiency.
On the other hand, as a method for directly producing alkoxysilane from silica, a method for producing alkoxysilane by reacting silica with an alkyl carbonate using an alkali metal element or an alkaline earth metal element as a catalyst is known (Patent Document 3). 4). Since these methods do not use the above-mentioned metallic silicon as a raw material, they are advantageous in terms of energy efficiency, but at least twice the amount of alkyl carbonate, which is a relatively expensive compound, is added to silica as a stoichiometry. There is an economic problem as an industrial production method of tetraalkoxysilane.
The present inventors have found that tetramethoxysilane can be produced from methanol and silicon oxide as raw materials, react methanol with silicon oxide in the presence of carbon dioxide, and remove by-produced water using a molecular sieve. We have developed a method for obtaining tetramethoxysilane in high yield (see Patent Document 5).

特開昭62-114991号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-114991 米国特許第2473260号明細書U.S. Pat. No. 2,473,260 特開2001-114786号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-114786 特許第3026371号公報Japanese Patent No. 3026371 特開2017-88498号公報JP-A-2017-88498

本発明は、テトラアルコキシシランを省エネルギーかつ高収率で製造することができる方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method capable of producing tetraalkoxysilane in an energy-saving manner and in a high yield.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、アルコールと酸化ケイ素からテトラアルコキシシランを生成する反応を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で行い、さらに反応混合物の気化成分をモレキュラーシーブに接触させることによって、テトラアルコキシシランを高収率で製造することができることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors conducted a reaction to produce tetraalkoxysilane from alcohol and silicon oxide in the presence of an aliphatic hydrocarbon solvent, and further, vaporized components of the reaction mixture. The present invention was completed by finding that a tetraalkoxysilane can be produced in a high yield by contacting with a molecular sieve.

即ち、本発明は以下の通りである。
<1> アルコールと酸化ケイ素を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で反応させる第一工程、及び前記第一工程で得られた反応混合物の気化成分をモレキュラーシーブに接触させる第二工程を含むことを特徴とする、テトラアルコキシシランの製造方法。
<2> 前記第一工程が、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物の存在下で行われる、<1>に記載のテトラアルコキシシランの製造方法。
<3> 前記モレキュラーシーブが、前記第一工程を行う反応器内で、前記反応混合物の液体成分及び/又は固体成分に接触しない位置に存在することによって、前記第一工程及び前記第二工程が1つの容器内で進行する、<1>又は<2>に記載のテトラアルコキシシランの製造方法。
<4> 前記モレキュラーシーブが、前記第一工程を行う反応器とは異なる前記第二工程を行う容器内に存在し、前記気化成分が前記反応器から前記容器に移動するための往路流路及び前記モレキュラーシーブと接触した成分が前記容器から前記反応器に移動するための復路流路を介して前記反応器と前記容器が接続していることによって、前記第一工程及び前記第二工程が進行する、<1>又は<2>に記載のテトラアルコキシシランの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
<1> The inclusion includes a first step of reacting an alcohol and silicon oxide in the presence of an aliphatic hydrocarbon solvent, and a second step of bringing the vaporized component of the reaction mixture obtained in the first step into contact with the molecular sieve. A characteristic method for producing a tetraalkoxysilane.
<2> The method for producing a tetraalkoxysilane according to <1>, wherein the first step is performed in the presence of an alkali metal compound and / or an alkaline earth metal compound.
<3> The first step and the second step are caused by the presence of the molecular sieve at a position in the reactor performing the first step so as not to come into contact with the liquid component and / or the solid component of the reaction mixture. The method for producing a tetraalkoxysilane according to <1> or <2>, which proceeds in one container.
<4> The molecular sieve is present in a container that performs the second step, which is different from the reactor that performs the first step, and an outward flow path for moving the vaporizing component from the reactor to the container. The first step and the second step proceed by connecting the reactor and the container through a return flow path for moving the component in contact with the molecular sieve from the container to the reactor. The method for producing a tetraalkoxysilane according to <1> or <2>.

本発明によれば、テトラアルコキシシランを高収率で製造することができる。 According to the present invention, tetraalkoxysilane can be produced in high yield.

本発明のテトラアルコキシシランの製造方法に使用することができる装置の概念図の一例である。It is an example of the conceptual diagram of the apparatus which can be used in the manufacturing method of the tetraalkoxysilane of this invention. 本発明のテトラアルコキシシランの製造方法に使用することができる装置の概念図の一例である。It is an example of the conceptual diagram of the apparatus which can be used in the manufacturing method of the tetraalkoxysilane of this invention.

本発明を説明するに当たり、具体例を挙げて説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り以下の内容に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。 In explaining the present invention, specific examples will be given, but the present invention is not limited to the following contents as long as it does not deviate from the gist of the present invention, and can be appropriately modified and carried out.

<テトラアルコキシシランの製造方法>
本発明の一態様であるテトラアルコキシシランの製造方法(以下、「本発明の製造方法」と略す場合がある。)は、アルコールと酸化ケイ素からテトラアルコキシシランを生成する反応を利用したテトラアルコキシシランの製造方法であり、下記の第一工程と第二工程を含むことを特徴とする。
第一工程:アルコールと酸化ケイ素を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で反応させる工程(以下、「第一工程」と略す場合がある。)。
第二工程:第一工程で得られた反応混合物の気化成分をモレキュラーシーブに接触させる工程(以下、「第二工程」と略す場合がある。)。
本発明者らは、アルコールと酸化ケイ素からテトラアルコキシシランを生成する反応を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で行い、さらに反応混合物の気化成分をモレキュラーシーブに接触させることによって、テトラアルコキシシランを高収率で製造することができることを見出したのである。
モレキュラーシーブは、アルコールと酸化ケイ素の反応によって副生した水を除去する脱水剤として利用することになるが、脂肪族炭化水素溶媒が共沸溶媒として作用して副生した水の気化を促進し、効率良く脱水が進むものと考えられる。また、脂肪族炭化水素溶媒には、生成したテトラアルコキシシランが分解する逆反応を抑制する作用があるものと考えられ、アルコールと酸化ケイ素の反応を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で行うことでテトラアルコキシシランを非常に高収率で製造することができるのである。
なお、「第一工程」と「第二工程」を含むとは、第一工程と第二工程が独立して進行する態様のみならず、第一工程と第二工程が1つの容器内又は異なる容器内でそれぞれ同時に進行する態様も含まれるものとする。
以下、「第一工程」、「第二工程」等について詳細に説明する。
<Manufacturing method of tetraalkoxysilane>
The method for producing tetraalkoxysilane (hereinafter, may be abbreviated as "the production method of the present invention"), which is one aspect of the present invention, is a tetraalkoxysilane using a reaction for producing tetraalkoxysilane from alcohol and silicon oxide. It is a manufacturing method of the above, and is characterized by including the following first step and second step.
First step: A step of reacting alcohol and silicon oxide in the presence of an aliphatic hydrocarbon solvent (hereinafter, may be abbreviated as "first step").
Second step: A step of bringing the vaporized component of the reaction mixture obtained in the first step into contact with the molecular sieve (hereinafter, may be abbreviated as "second step").
The present inventors carry out a reaction to produce tetraalkoxysilane from alcohol and silicon oxide in the presence of an aliphatic hydrocarbon solvent, and further contact the vaporized component of the reaction mixture with a molecular sieve to increase the amount of tetraalkoxysilane. They found that it could be produced in yield.
Molecular sieves will be used as a dehydrating agent to remove the water produced by the reaction of alcohol and silicon oxide, but the aliphatic hydrocarbon solvent acts as an azeotropic solvent to promote the vaporization of the by-produced water. It is considered that dehydration proceeds efficiently. Further, it is considered that the aliphatic hydrocarbon solvent has an effect of suppressing the reverse reaction in which the produced tetraalkoxysilane is decomposed, and the reaction between the alcohol and silicon oxide is carried out in the presence of the aliphatic hydrocarbon solvent. Tetraalkoxysilanes can be produced in very high yields.
It should be noted that including the "first step" and the "second step" is not only a mode in which the first step and the second step proceed independently, but also the first step and the second step are in one container or different. A mode in which each progresses simultaneously in the container is also included.
Hereinafter, the "first step", the "second step" and the like will be described in detail.

(第一工程)
第一工程は、アルコールと酸化ケイ素を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で反応させる工程であるが、アルコールの種類は、特に限定されず、製造目的であるテトラアルコキシシランに応じて適宜選択することができる。例えばアルコールとしてメタノールを用いるとテトラメトキシシランを、エタノールを用いるとテトラエトキシシランを製造することができる。
アルコールは、脂肪族アルコールと芳香族アルコールのどちらでもよく、またアルコール中の炭化水素基は、分岐構造、環状構造、炭素-炭素不飽和結合等のそれぞれを有していてもよい。
アルコールの炭素原子数は、通常1以上、好ましくは2以上であり、好ましくは15以下、より好ましくは10以下、さらに好ましくは8以下であり、芳香族アルコールである場合の炭素原子数は通常6以上である。
具体的なアルコールとしては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、2-メチル-2-プロパノール、ベンジルアルコール、フェノール等が挙げられる。中でも、メタノール、エタノール、1-プロパノール、1-ブタノールが好ましく、エタノールがより好ましい。なお、従来の金属ケイ素を用いた方法では、アルコールの炭素原子数が多いものほど、テトラアルコキシシランの収率は低下し易い傾向にあるが、本発明の製造方法を利用することによって、高収率でテトラアルコキシシランを製造することができる。
なお、アルコールの使用量は、酸化ケイ素の物質量に対して、通常1倍以上、好ましくは5倍以上、より好ましくは10倍以上であり、通常10000倍以下、好ましくは5000倍以下、より好ましくは3000倍以下である。
(First step)
The first step is a step of reacting alcohol and silicon oxide in the presence of an aliphatic hydrocarbon solvent, but the type of alcohol is not particularly limited and may be appropriately selected according to the tetraalkoxysilane intended for production. Can be done. For example, if methanol is used as the alcohol, tetramethoxysilane can be produced, and if ethanol is used, tetraethoxysilane can be produced.
The alcohol may be either an aliphatic alcohol or an aromatic alcohol, and the hydrocarbon group in the alcohol may have a branched structure, a cyclic structure, a carbon-carbon unsaturated bond, or the like.
The number of carbon atoms of alcohol is usually 1 or more, preferably 2 or more, preferably 15 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 8 or less, and the number of carbon atoms in the case of an aromatic alcohol is usually 6 or less. That is all.
Specific alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-methyl-2-propanol, benzyl alcohol, phenol and the like. Be done. Of these, methanol, ethanol, 1-propanol and 1-butanol are preferable, and ethanol is more preferable. In the conventional method using metallic silicon, the yield of tetraalkoxysilane tends to decrease as the number of carbon atoms of the alcohol increases. However, by using the production method of the present invention, the yield is high. Tetraalkoxysilane can be produced at a rate.
The amount of alcohol used is usually 1 time or more, preferably 5 times or more, more preferably 10 times or more, and usually 10,000 times or less, preferably 5000 times or less, more preferably, with respect to the amount of substance of silicon oxide. Is less than 3000 times.

第一工程は、アルコールと酸化ケイ素を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で反応させる工程であるが、酸化ケイ素とは、ケイ素原子(Si)と酸素原子(O)を主要な構成元素として含む化合物を意味し、一酸化ケイ素(SiO)、二酸化ケイ素(SiO)、或いはゼオライト等の他の金属との複合酸化物であってもよいことを意味する。
具体的な酸化ケイ素としては、ケイ石、ケイ砂、ケイ藻土、石英等の天然鉱物、ケイ素含有植物の焼成灰、火山灰、ケイ酸塩類、シリカゾル由来のシリカゲル、ヒュームドシリカ、シリカアルミナ、ゼオライト等が挙げられる。
The first step is a step of reacting alcohol and silicon oxide in the presence of an aliphatic hydrocarbon solvent. Silicon oxide is a compound containing a silicon atom (Si) and an oxygen atom (O) as main constituent elements. It means that it may be a composite oxide with silicon monoxide (SiO), silicon dioxide (SiO 2 ), or another metal such as zeolite.
Specific examples of silicon oxide include natural minerals such as silica stone, silica sand, diatomaceous earth, and quartz, calcined ash of silicon-containing plants, volcanic ash, silicates, silica gel derived from silica sol, fumed silica, silica alumina, and zeolite. And so on.

第一工程は、アルコールと酸化ケイ素を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で反応させる工程であるが、脂肪族炭化水素溶媒とは、反応温度及び反応圧力下において溶媒となり得る脂肪族炭化水素を意味し、脂肪族炭化水素は、直鎖状の飽和脂肪族炭化水素に限られず、分岐構造、環状構造、炭素-炭素不飽和結合(炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合)等のそれぞれを有していてもよいものとする。なお、脂肪族炭化水素溶媒は、1種類のみに限られず、2種類以上を混合して使用してもよい。
脂肪族炭化水素溶媒の炭素原子数としては、通常5~10である。
脂肪族炭化水素溶媒の沸点としては、通常25~200℃、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上であり、好ましくは180℃以下、より好ましくは150℃以下である。上記範囲内であると、テトラアルコキシシランをより高収率で製造することができる。
具体的な脂肪族炭化水素溶媒としては、
炭素原子数が5のn-ペンタン、i-ペンタン、シクロペンタン、2,2-ジメチルプロパン;
炭素原子数が6のn-ヘキサン、i-ヘキサン、シクロヘキサン、2,2-ジメチルブタン、メチルシクロペンタン;
炭素原子数が7のn-ヘプタン、i-ヘプタン、シクロヘプタン;
炭素原子数が8のn-オクタン、i-オクタン、シクロオクタン
等が挙げられる。
なお、脂肪族炭化水素溶媒の使用量は、反応に用いるアルコールの質量に対して、通常0.01倍以上、好ましくは0.1倍以上、より好ましくは0.3倍以上であり、通常100倍以下、好ましくは10倍以下、より好ましくは1倍以下である。
The first step is a step of reacting alcohol and silicon oxide in the presence of an aliphatic hydrocarbon solvent, and the aliphatic hydrocarbon solvent means an aliphatic hydrocarbon that can be a solvent under a reaction temperature and a reaction pressure. However, aliphatic hydrocarbons are not limited to linear saturated aliphatic hydrocarbons, but have a branched structure, a cyclic structure, a carbon-carbon unsaturated bond (carbon-carbon double bond, carbon-carbon triple bond), and the like. May have. The aliphatic hydrocarbon solvent is not limited to only one type, and two or more types may be mixed and used.
The number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon solvent is usually 5 to 10.
The boiling point of the aliphatic hydrocarbon solvent is usually 25 to 200 ° C., preferably 30 ° C. or higher, more preferably 35 ° C. or higher, preferably 180 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or lower. Within the above range, tetraalkoxysilane can be produced in a higher yield.
As a specific aliphatic hydrocarbon solvent,
N-pentane, i-pentane, cyclopentane, 2,2-dimethylpropane with 5 carbon atoms;
N-hexane, i-hexane, cyclohexane, 2,2-dimethylbutane, methylcyclopentane with 6 carbon atoms;
N-heptane, i-heptane, cycloheptane with 7 carbon atoms;
Examples thereof include n-octane, i-octane, and cyclooctane having 8 carbon atoms.
The amount of the aliphatic hydrocarbon solvent used is usually 0.01 times or more, preferably 0.1 times or more, more preferably 0.3 times or more, and usually 100 times the mass of the alcohol used in the reaction. It is fold or less, preferably 10 times or less, and more preferably 1 fold or less.

第一工程は、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物の存在下で行われることが好ましい。アルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物の存在下であると、酸化ケイ素のケイ素-酸素結合の開裂が促進されて、テトラアルコキシシランをより収率良く生成することができる。
アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物におけるアルカリ金属及びアルカリ土類金属としては、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、マグネシウム(Mg)、カリウム(K)、カルシウム(Ca)、セシウム(Cs)等が挙げられる。また、対イオンについては、水酸化物、ハロゲン化物、酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、アルコキシド、ケイ酸塩、アルミン酸塩、リン酸塩、有機酸塩、硫酸塩、硝酸塩等が挙げられる。中でも水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、炭酸水素塩が好ましく、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ金属炭酸塩、及びアルカリ金属炭酸水素塩がより好ましい。
具体的なアルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化セシウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム等が挙げられる。なお、アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物は、1種類のみならず、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
アルカリ金属化合物とアルカリ土類金属化合物の総使用量は、酸化ケイ素(二酸化ケイ素の場合)1molに対して、通常0mol以上、好ましくは0.001mol以上であり、通常20mol以下、好ましくは10mol以下である。上記範囲内であると、テトラアルコキシシランをより高収率で製造することができる。
The first step is preferably carried out in the presence of an alkali metal compound and / or an alkaline earth metal compound. In the presence of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound, the cleavage of the silicon-oxygen bond of silicon oxide is promoted, and tetraalkoxysilane can be produced in a higher yield.
Examples of the alkali metal and alkaline earth metal in the alkali metal compound and the alkaline earth metal compound include lithium (Li), sodium (Na), magnesium (Mg), potassium (K), calcium (Ca), cesium (Cs) and the like. Can be mentioned. Examples of the counter ion include hydroxides, halides, oxides, carbonates, hydrogen carbonates, alkoxides, silicates, aluminates, phosphates, organic acid salts, sulfates, nitrates and the like. .. Of these, hydroxides, halides, carbonates and bicarbonates are preferred, with alkali metal hydroxides, alkali metal halides, alkali metal carbonates and alkali metal bicarbonates being more preferred.
Specific alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, cesium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, and sodium fluoride. , Potassium fluoride, cesium hydroxide and the like. The alkali metal compound and the alkaline earth metal compound may be used not only in one type but also in combination of two or more types.
The total amount of the alkali metal compound and the alkaline earth metal compound used is usually 0 mol or more, preferably 0.001 mol or more, and usually 20 mol or less, preferably 10 mol or less, relative to 1 mol of silicon oxide (in the case of silicon dioxide). be. Within the above range, tetraalkoxysilane can be produced in a higher yield.

第一工程の反応条件は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。
第一工程の反応温度は、通常150℃以上、好ましくは180℃以上、より好ましくは200℃以上、さらに好ましくは220℃以上、特に好ましくは240℃以上であり、通常400℃以下、好ましくは350℃以下、より好ましくは300℃以下、さらに好ましくは280℃以下、特に好ましくは260℃以下である。
第一工程の反応圧力は、通常0.1MPa以上、好ましくは1.0MPa以上、より好ましくは3.0MPa以上であり、通常60MPa以下、好ましくは30MPa以下、より好ましくは20MPa以下である。
第一工程の反応時間は、通常1時間以上、好ましくは5時間以上、より好ましくは10時間以上であり、通常168時間以下、好ましくは120時間以下、より好ましくは100時間以下である。
上記範囲内であると、テトラアルコキシシランをより高収率で製造することができる。
The reaction conditions of the first step are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
The reaction temperature in the first step is usually 150 ° C. or higher, preferably 180 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, still more preferably 220 ° C. or higher, particularly preferably 240 ° C. or higher, and usually 400 ° C. or lower, preferably 350 ° C. or higher. ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower, still more preferably 280 ° C. or lower, and particularly preferably 260 ° C. or lower.
The reaction pressure in the first step is usually 0.1 MPa or more, preferably 1.0 MPa or more, more preferably 3.0 MPa or more, and usually 60 MPa or less, preferably 30 MPa or less, more preferably 20 MPa or less.
The reaction time of the first step is usually 1 hour or more, preferably 5 hours or more, more preferably 10 hours or more, usually 168 hours or less, preferably 120 hours or less, and more preferably 100 hours or less.
Within the above range, tetraalkoxysilane can be produced in a higher yield.

(第二工程)
第二工程は、第一工程で得られた反応混合物の気化成分をモレキュラーシーブに接触させる工程であるが、モレキュラーシーブは、分子の篩として機能し細孔内に水を吸着して脱水できる働きのある材料であれば特に制限はなく、A型やX型の多孔質ゼオライトある3Aや4A、5A、13Xなどを好ましく用いる事ができるが、3Aであることが特に好ましい。3Aであると、水を選択的に除去し、テトラアルコキシシランをより収率良く生成することができる。なお、モレキュラーシーブは、アルコールと酸化ケイ素の反応によって副生する水が十分に除去できる量使用される。
(Second step)
The second step is a step of bringing the vaporized component of the reaction mixture obtained in the first step into contact with the molecular sheave, which functions as a molecular sieve and can adsorb water in the pores to dehydrate. There is no particular limitation as long as it is a certain material, and 3A, 4A, 5A, 13X and the like, which are A-type and X-type porous zeolites, can be preferably used, but 3A is particularly preferable. When it is 3A, water can be selectively removed and tetraalkoxysilane can be produced in a higher yield. The molecular sieve is used in an amount that can sufficiently remove water produced by the reaction between alcohol and silicon oxide.

第二工程は、第一工程で得られた反応混合物の気化成分をモレキュラーシーブに接触させる工程であるが、モレキュラーシーブの温度は、通常30℃以上、好ましくは40℃以上であり、通常80℃以下、好ましくは60℃以下である。上記範囲内であると、テトラアルコキシシランをより高収率で製造することができる。
なお、モレキュラーシーブの温度の代わりに、モレキュラーシーブが設置されている容器等の温度を判断に利用する場合、その温度は、通常25℃以上、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上であり、通常100℃以下、好ましくは80℃以下、より好ましくは60℃以下である。
モレキュラーシーブの温度を制御する方法は、ヒーター等を利用して加熱すること、第一工程の熱を利用すること、恒温水若しくは恒温オイルをモレキュラーシーブが設置されている容器外表面を循環させる等が挙げられる。
The second step is a step of bringing the vaporized component of the reaction mixture obtained in the first step into contact with the molecular sieve, and the temperature of the molecular sieve is usually 30 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, and usually 80 ° C. Hereinafter, it is preferably 60 ° C. or lower. Within the above range, tetraalkoxysilane can be produced in a higher yield.
When the temperature of the container or the like in which the molecular sheave is installed is used for judgment instead of the temperature of the molecular sheave, the temperature is usually 25 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher. It is usually 100 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or lower.
The method of controlling the temperature of the molecular sheave is to heat it using a heater, etc., to use the heat of the first step, to circulate constant temperature water or constant temperature oil on the outer surface of the container where the molecular sieve is installed, etc. Can be mentioned.

本発明の製造方法に使用する装置は、前述の第一工程及び第二工程を行うことができるものであれば特に限定されないが、モレキュラーシーブが第一工程を行う反応器とは異なる第二工程を行う容器内に存在する装置(図1A参照)と、モレキュラーシーブが第一工程を行う反応器内に存在する装置(図1B参照)を挙げることができる。以下、それぞれの装置について、図1A及び1Bの装置の概念図を参照しながら詳細に説明する。
図1Aの装置101aは、第一工程を行う反応器106と第二工程を行う容器107を備えた構成となっており、第二工程を行う容器107は第一工程を行う反応器106よりも上方(高い位置)に設置されている。第一工程を行う反応器106にアルコール102、酸化ケイ素103、脂肪族炭化水素溶媒、アルカリ金属化合物等を投入し、反応温度まで加熱して、第一工程を行うことになる。第一工程で得られた反応混合物の気化成分104は、往路流路108を経由してモレキュラーシーブ105が設置された第二工程を行う容器107に投入され、モレキュラーシーブ105と接触した成分は、復路流路109を経由して第一工程を行う反応器106に戻ることになる。即ち、反応混合物の気化成分104を第二工程を行う容器107内でモレキュラーシーブ105に接触させて、第二工程を行うことになる。
なお、反応混合物の気化成分104を第二工程を行う容器107に移動させる方法は、特に限定されないが、例えば第二工程を行う容器と往路流路の接続部110の温度を100~400℃の範囲にすることが挙げられる。第二工程を行う容器と往路流路の接続部の温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは150℃以上であり、好ましくは350℃以下、より好ましくは300℃以下である。上記範囲内であると、キャリアーガス、コンプレッサー等を利用しなくても、反応系内の温度差及び/又は圧力差によって、反応混合物の気化成分を第一工程を行う反応器から第二工程を行う容器へ、さらにモレキュラーシーブと接触した成分を第二工程を行う容器から第一工程を行う反応器へ移動させることができる。なお、第二工程を行う容器と往路流路の接続部の温度を100~400℃の範囲にする方法は、ヒーター等を利用して加熱すること、第一工程の熱を利用すること等が挙げられる。
往路流路の温度は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは150℃以上であり、通常400℃以下、好ましくは350℃以下、より好ましくは300℃以下である。なお、収率向上の観点から、往路流路の温度は反応温度より高いことが好ましい。
復路流路の温度は、通常25℃以上、好ましくは40℃以上、より好ましくは60℃以上であり、通常100℃以下、好ましくは80℃以下である。
The apparatus used in the production method of the present invention is not particularly limited as long as it can perform the above-mentioned first step and second step, but the second step is different from the reactor in which the molecular sieve performs the first step. (See FIG. 1A) and an apparatus in which the molecular sieve is located in the reactor in which the first step is performed (see FIG. 1B). Hereinafter, each device will be described in detail with reference to the conceptual diagrams of the devices of FIGS. 1A and 1B.
The apparatus 101a of FIG. 1A has a configuration including a reactor 106 for performing the first step and a container 107 for performing the second step, and the container 107 for performing the second step is larger than the reactor 106 for performing the first step. It is installed above (high position). Alcohol 102, silicon oxide 103, an aliphatic hydrocarbon solvent, an alkali metal compound and the like are charged into the reactor 106 in which the first step is performed and heated to the reaction temperature to perform the first step. The vaporized component 104 of the reaction mixture obtained in the first step is charged into the container 107 for performing the second step in which the molecular sheave 105 is installed via the outward flow path 108, and the component in contact with the molecular sheave 105 is released. It will return to the reactor 106 that performs the first step via the return flow path 109. That is, the vaporization component 104 of the reaction mixture is brought into contact with the molecular sieve 105 in the container 107 for which the second step is performed, and the second step is performed.
The method for moving the vaporization component 104 of the reaction mixture to the container 107 for performing the second step is not particularly limited, but for example, the temperature of the connection portion 110 between the container for performing the second step and the outward flow path is set to 100 to 400 ° C. The range can be mentioned. The temperature of the connection portion between the container to which the second step is performed and the outward flow path is preferably 120 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, preferably 350 ° C. or lower, and more preferably 300 ° C. or lower. Within the above range, the vaporization component of the reaction mixture can be vaporized from the reactor to the second step due to the temperature difference and / or the pressure difference in the reaction system without using a carrier gas, a compressor, or the like. Further, the components in contact with the molecular sieve can be transferred from the container in which the second step is performed to the reactor in which the first step is performed. The method of setting the temperature of the connection between the container and the outward flow path where the second step is performed to be in the range of 100 to 400 ° C. is to heat using a heater or the like, or to use the heat of the first step. Can be mentioned.
The temperature of the outward flow path is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, and usually 400 ° C. or lower, preferably 350 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower. From the viewpoint of improving the yield, it is preferable that the temperature of the outward flow path is higher than the reaction temperature.
The temperature of the return flow path is usually 25 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, and usually 100 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower.

図1Bの装置101bは、第一工程を行う反応器106のみを備える構成となっている。第一工程を行う反応器106にアルコール102、酸化ケイ素103、脂肪族炭化水素溶媒、アルカリ金属化合物等を投入し、さらにモレキュラーシーブ105を第一工程を行う反応器106内の液体成分及び/又は固体成分に接触しない位置(例えば、上方(高い位置))に設置して、反応温度まで加熱して、第一工程を行うことになる。そして、反応混合物の気化成分104を第一工程を行う反応器106内でモレキュラーシーブ105に接触させて、第二工程を行うことになる。装置101bは、掃除が簡便であるためメンテナンスが容易であり、また、コストの点で有利である。なお、装置101bには第一工程と第二工程が行われる反応器が一つの連結基で連結されている態様も含まれる。 The apparatus 101b of FIG. 1B is configured to include only the reactor 106 that performs the first step. Alcohol 102, silicon oxide 103, an aliphatic hydrocarbon solvent, an alkali metal compound, etc. are charged into the reactor 106 in which the first step is performed, and the molecular sieve 105 is further added to the liquid component and / or in the reactor 106 in which the first step is performed. The first step is performed by installing the compound in a position where it does not come into contact with the solid component (for example, above (high position)) and heating it to the reaction temperature. Then, the vaporization component 104 of the reaction mixture is brought into contact with the molecular sieve 105 in the reactor 106 for which the first step is performed, and the second step is performed. The device 101b is easy to maintain because it is easy to clean, and is advantageous in terms of cost. The apparatus 101b also includes an embodiment in which the reactors in which the first step and the second step are performed are linked by one linking group.

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention can be appropriately modified as long as it does not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limiting by the specific examples shown below.

<実施例1>
磁気撹拌子を入れた10mL容積のSUS製オートクレーブ(耐圧硝子工業社製)に、二酸化ケイ素(富士シリシア化学 CARiACT Q-10)0.09g、水酸化カリウム0.0084g、メタノール5.5g、脂肪族炭化水素溶媒としてn-ペンタン2.5gを加えた。もう1つの10mL容積のSUS製オートクレーブ(耐圧硝子工業社製)にモレキュラーシーブ3A(メルク株式会社製 モレキュラーシーブ0.3nm ビーズ状)8.0gを上部に設置し、2つのオートクレーブを連結して図1Bに示すような縦長の反応器とした。次に25℃の温度下でボンベからアルゴンガスを導入して、オートクレーブ内をアルゴンガスに置換して密封した。その後、オートクレーブ内を1200rpmに攪拌しつつ、反応温度260℃まで加熱し、6時間反応させた。冷却後、残存するガスを放出し、反応混合物をガスクロマトグラフィー(島津製作所 GC-2014ATF/SPL)により分析した。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は32%であった。結果を表1に示す。
<Example 1>
Silicon dioxide (Fuji Silysia Chemical CARiACT Q-10) 0.09 g, potassium hydroxide 0.0084 g, methanol 5.5 g, aliphatic in a 10 mL volume SUS autoclave (manufactured by Pressure Resistant Glass Industry Co., Ltd.) containing a magnetic stir bar. 2.5 g of n-pentane was added as a hydrocarbon solvent. Another 10 mL volume SUS autoclave (manufactured by Pressure Resistant Glass Industry Co., Ltd.) is equipped with 8.0 g of molecular sheave 3A (Merck Co., Ltd. molecular sheave 0.3 nm bead shape) at the top, and the two autoclaves are connected to each other. A vertically long reactor as shown in 1B was used. Next, argon gas was introduced from the cylinder at a temperature of 25 ° C., and the inside of the autoclave was replaced with argon gas and sealed. Then, the inside of the autoclave was heated to a reaction temperature of 260 ° C. while stirring at 1200 rpm, and the reaction was carried out for 6 hours. After cooling, the remaining gas was released and the reaction mixture was analyzed by gas chromatography (Shimadzu GC-2014 ATF / SPL). The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 32%. The results are shown in Table 1.

<実施例2>
実施例1の反応条件に対し、メタノールを4.7g、脂肪族炭化水素溶媒としてn-ペンタン3.3gとした以外は、実施例1と同様の操作によりテトラメトキシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は32%であった。結果を表1に示す。
<Example 2>
Tetramethoxysilane was produced by the same operation as in Example 1 except that the reaction conditions of Example 1 were 4.7 g of methanol and 3.3 g of n-pentane as an aliphatic hydrocarbon solvent. The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 32%. The results are shown in Table 1.

<実施例3>
実施例1の反応条件に対し、メタノールを4.0g、脂肪族炭化水素溶媒としてn-ペンタン4.0gとした以外は、実施例1と同様の操作によりテトラメトキシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は18%であった。結果を表1に示す。
<Example 3>
Tetramethoxysilane was produced by the same operation as in Example 1 except that the reaction conditions of Example 1 were 4.0 g of methanol and 4.0 g of n-pentane as an aliphatic hydrocarbon solvent. The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 18%. The results are shown in Table 1.

<実施例4>
実施例1の反応条件に対し、メタノールを5.5g、脂肪族炭化水素溶媒としてシクロペンタン2.5gとした以外は、実施例1と同様の操作によりテトラメトキシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は27%であった。結果を表1に示す。
<Example 4>
Tetramethoxysilane was produced by the same operation as in Example 1 except that the reaction conditions of Example 1 were 5.5 g of methanol and 2.5 g of cyclopentane as an aliphatic hydrocarbon solvent. The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 27%. The results are shown in Table 1.

<実施例5>
実施例1の反応条件に対し、メタノールを6.0g、脂肪族炭化水素溶媒としてn-ヘキサン2.0gとした以外は、実施例1と同様の操作によりテトラメトキシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は22%であった。結果を表1に示す。
<Example 5>
Tetramethoxysilane was produced by the same operation as in Example 1 except that the reaction conditions of Example 1 were 6.0 g of methanol and 2.0 g of n-hexane as an aliphatic hydrocarbon solvent. The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 22%. The results are shown in Table 1.

<実施例6>
実施例1の反応条件に対し、メタノールを5.5g、脂肪族炭化水素溶媒として2,2-ジメチルブタン2.5gとした以外は、実施例1と同様の操作によりテトラメトキシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は29%であった。結果を表1に示す。
<Example 6>
Tetramethoxysilane was produced by the same operation as in Example 1 except that the reaction conditions of Example 1 were 5.5 g of methanol and 2.5 g of 2,2-dimethylbutane as an aliphatic hydrocarbon solvent. rice field. The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 29%. The results are shown in Table 1.

<実施例7>
実施例1の反応条件に対し、メタノールを5.5g、脂肪族炭化水素溶媒としてシクヘキサン2.5gとした以外は、実施例1と同様の操作によりテトラメトキシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は26%であった。結果を表1に示す。
<Example 7>
Tetramethoxysilane was produced by the same operation as in Example 1 except that 5.5 g of methanol and 2.5 g of sichexane as an aliphatic hydrocarbon solvent were used for the reaction conditions of Example 1. The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 26%. The results are shown in Table 1.

<実施例8>
磁気撹拌子を入れた10mL容積のSUS製オートクレーブ(耐圧硝子工業社製)に、二酸化ケイ素(富士シリシア化学 CARiACT Q-10)0.06g、水酸化カリウム0.0059g、メタノール3.8g、脂肪族炭化水素溶媒としてn-ヘキサン1.8gを加えた。もう1つの10mL容積のSUS製オートクレーブ(耐圧硝子工業社製)にモレキュラーシーブ3A(メルク株式会社製 モレキュラーシーブ0.3nm ビーズ状)8.0gを上部に設置した。これら2つのオートクレーブを図1Aの構成となるよう、反応混合物の気化成分が移動するための往路流路として、リボンヒーター用いて加熱できるようにした内径4.6mmのSUS316製チューブ(図1Aの108部に相当)と、モレキュラーシーブと接触した成分が移動するための復路流路として内径4.6mmのSUS316製チューブ(図1Aの109部に相当)によって連結した。次に25℃の温度下でボンベからアルゴンガスを導入して、オートクレーブ内をアルゴンガスに置換して密封した。その後、オートクレーブ内を1200rpmに攪拌しつつ、反応温度200℃まで加熱し、6時間反応させた。冷却後、残存するガスを放出し、反応混合物をガスクロマトグラフィー(島津製作所 GC-2014ATF/SPL)により分析した。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は61%であった。結果を表1に示す。
<Example 8>
Silicon dioxide (Fuji Silysia Chemical CARiACT Q-10) 0.06 g, potassium hydroxide 0.0059 g, methanol 3.8 g, aliphatic in a 10 mL volume SUS autoclave (manufactured by Pressure Resistant Glass Industry Co., Ltd.) containing a magnetic stir bar. 1.8 g of n-hexane was added as a hydrocarbon solvent. In another 10 mL volume of SUS autoclave (manufactured by Pressure Resistant Glass Industry Co., Ltd.), 8.0 g of molecular sheave 3A (molecular sheave 0.3 nm bead-shaped manufactured by Merck Co., Ltd.) was installed at the top. A SUS316 tube with an inner diameter of 4.6 mm (108 in FIG. 1A) that can be heated using a ribbon heater as an outward flow path for the vaporization component of the reaction mixture to move so that these two autoclaves have the configuration shown in FIG. 1A. It was connected with a SUS316 tube (corresponding to 109 part in FIG. 1A) having an inner diameter of 4.6 mm as a return flow path for the component in contact with the molecular sieve to move. Next, argon gas was introduced from the cylinder at a temperature of 25 ° C., and the inside of the autoclave was replaced with argon gas and sealed. Then, the inside of the autoclave was heated to a reaction temperature of 200 ° C. while stirring at 1200 rpm, and the reaction was carried out for 6 hours. After cooling, the remaining gas was released and the reaction mixture was analyzed by gas chromatography (Shimadzu GC-2014 ATF / SPL). The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 61%. The results are shown in Table 1.

<実施例9>
実施例8の反応条件に対し、メタノールを3.8g、脂肪族炭化水素溶媒としてn-ヘプタン1.8gとした以外は、実施例8と同様の操作によりテトラメトキシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は68%であった。結果を表1に示す。
<Example 9>
Tetramethoxysilane was produced by the same operation as in Example 8 except that the reaction conditions of Example 8 were 3.8 g of methanol and 1.8 g of n-heptane as an aliphatic hydrocarbon solvent. The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 68%. The results are shown in Table 1.

<実施例10>
実施例8の反応条件に対し、エタノールを3.8g、脂肪族炭化水素溶媒としてn-ペンタン1.8g、反応温度を160℃とした以外は、実施例8と同様の操作によりテトラエトキシシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラエトキシシランの収率は49%であった。結果を表1に示す。
<Example 10>
Tetraethoxysisilane was operated in the same manner as in Example 8 except that the reaction conditions of Example 8 were 3.8 g of ethanol, 1.8 g of n-pentane as an aliphatic hydrocarbon solvent, and the reaction temperature was 160 ° C. Was manufactured. The yield of tetraethoxysilane based on silicon dioxide was 49%. The results are shown in Table 1.

<実施例11>
実施例10の反応条件に対し、エタノールを3.8g、脂肪族炭化水素溶媒としてn-ヘキサン1.8gとした以外は、実施例10と同様の操作によりテトラエトキシシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラエトキシシランの収率は56%であった。結果を表1に示す。
<Example 11>
Tetraethoxysisilane was produced by the same operation as in Example 10 except that the reaction conditions of Example 10 were 3.8 g of ethanol and 1.8 g of n-hexane as an aliphatic hydrocarbon solvent. The yield of tetraethoxysilane based on silicon dioxide was 56%. The results are shown in Table 1.

<実施例12>
機械撹拌機を備えた200mL容積のSUS316製オートクレーブ(日東高圧社製)の上部に、反応混合物の気化成分が移動するための往路流路としてリボンヒーター用いて加熱できるようにした内径4.6mmのSUS316製チューブ(図1の108部に相当)、モレキュラーシーブと接触した成分が移動するための復路流路として内径4.6mmのSUS316製チューブ(図1の109部に相当)を接続した。往路流路配管内の温度(T)は、反応中は249℃に保持した。さらにこれらのチューブに、モレキュラーシーブ3A(メルク社製:2mmビーズ状)25gを入れた内容積30mlのSUS製ポータブルリアクター(耐圧硝子社製)を接続した。ポータブルリアクターの外側には恒温水を循環させて、ポータブルリアクター内部のモレキュラーシーブ部温度を60℃に保持した。オートクレーブ内に、二酸化ケイ素(和光純薬 ワコーゲル 60N 63~212μm)1.8g、エタノール55g、ヘキサン25g、水酸化カリウム0.16gを加え、25℃の温度下で、ボンベからアルゴンガスを、圧力計(スウェージロックFST社PGC-50M-MG10)が示す圧力で、オートクレーブが0.50MPaになるように充填して10分間撹拌しながら保持し、密封した。その後オートクレーブ内を500rpmに撹拌しつつ200℃まで加熱し、6時間反応させた。シリカを基準としたテトラエトキシシランの収率は、46.0%であった。反応結果を表1に示す。
<Example 12>
A 200 mL volume autoclave (manufactured by Nitto High Pressure Co., Ltd.) equipped with a mechanical stirrer has an inner diameter of 4.6 mm that can be heated using a ribbon heater as an outward flow path for the vaporized components of the reaction mixture to move. A SUS316 tube (corresponding to 108 parts in FIG. 1) and a SUS316 tube having an inner diameter of 4.6 mm (corresponding to 109 parts in FIG. 1) were connected as a return flow path for moving components in contact with the molecular sieve. The temperature (T 2 ) in the outbound flow path pipe was maintained at 249 ° C. during the reaction. Further, a SUS portable reactor (manufactured by pressure resistant glass) having an internal volume of 30 ml containing 25 g of molecular sieve 3A (manufactured by Merck: 2 mm beads) was connected to these tubes. Constant temperature water was circulated outside the portable reactor to maintain the temperature of the molecular sieve inside the portable reactor at 60 ° C. Add 1.8 g of silicon dioxide (Wakogel 60N 63-212 μm), 55 g of ethanol, 25 g of hexane, and 0.16 g of potassium hydroxide in the autoclave, and add argon gas from the cylinder at a temperature of 25 ° C. with a pressure gauge. At the pressure indicated by (Swagelok FST PGC-50M-MG10), the autoclave was filled to 0.50 MPa, held for 10 minutes with stirring, and sealed. Then, the inside of the autoclave was heated to 200 ° C. while stirring at 500 rpm, and the mixture was reacted for 6 hours. The yield of tetraethoxysilane based on silica was 46.0%. The reaction results are shown in Table 1.

<比較例1>
実施例1の反応条件に対し、メタノールを8.0gとし、脂肪族炭化水素溶媒を加えなかった以外は、実施例1と同様の操作によりテトラメトキシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は9%であった。結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
Tetramethoxysilane was produced by the same operation as in Example 1 except that the amount of methanol was 8.0 g and no aliphatic hydrocarbon solvent was added to the reaction conditions of Example 1. The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 9%. The results are shown in Table 1.

<比較例2>
実施例8の反応条件に対し、メタノールを5.6gとし、脂肪族炭化水素溶媒を加えなかった以外は、実施例8と同様の操作によりテトラメトキシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラメトキシシランの収率は45%であった。結果を表1に示す。
<Comparative Example 2>
Tetramethoxysilane was produced by the same operation as in Example 8 except that the amount of methanol was 5.6 g and no aliphatic hydrocarbon solvent was added to the reaction conditions of Example 8. The yield of tetramethoxysilane based on silicon dioxide was 45%. The results are shown in Table 1.

<比較例3>
実施例11の反応条件に対し、エタノールを5.6gとし、脂肪族炭化水素溶媒を加えなかった以外は、実施例11と同様の操作によりテトラエトキシシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラエトキシシランの収率は30%であった。結果を表1に示す。
<Comparative Example 3>
Tetraethoxysisilane was produced by the same operation as in Example 11 except that the amount of ethanol was 5.6 g and no aliphatic hydrocarbon solvent was added to the reaction conditions of Example 11. The yield of tetraethoxysilane based on silicon dioxide was 30%. The results are shown in Table 1.

<比較例4>
実施例12の反応条件に対し、エタノールを80gとし、脂肪族炭化水素溶媒を加えなかった以外は、実施例12と同様の操作によりテトラエトキシシシランの製造を行った。二酸化ケイ素基準のテトラエトキシシランの収率は17%であった。結果を表1に示す。
<Comparative Example 4>
Tetraethoxysisilane was produced by the same operation as in Example 12 except that ethanol was 80 g and no aliphatic hydrocarbon solvent was added to the reaction conditions of Example 12. The yield of tetraethoxysilane based on silicon dioxide was 17%. The results are shown in Table 1.

Figure 0007012382000001
Figure 0007012382000001

実施例1~7と比較例1との比較、実施例8~9と比較例2との比較、実施例10~11と比較例3との比較、並びに実施例12と比較例4との比較から、脂肪族炭化水素溶媒を用いることにより、アルコールと酸化ケイ素を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で反応させることにより、テトラアルコキシシランの収率が向上することがわかる。また、実施例10~11と比較例3との比較並びに実施例12と比較例4との比較から、脂肪族炭化水素溶媒を用いることにより、反応スケールを大きくした場合にもテトラアルコキシシランの収率が向上することがわかる。 Comparison between Examples 1 to 7 and Comparative Example 1, comparison between Examples 8 to 9 and Comparative Example 2, comparison between Examples 10 to 11 and Comparative Example 3, and comparison between Example 12 and Comparative Example 4. From this, it can be seen that the yield of tetraalkoxysilane is improved by reacting alcohol and silicon oxide in the presence of the aliphatic hydrocarbon solvent by using the aliphatic hydrocarbon solvent. Further, from the comparison between Examples 10 to 11 and Comparative Example 3 and the comparison between Example 12 and Comparative Example 4, the yield of tetraalkoxysilane was increased even when the reaction scale was increased by using the aliphatic hydrocarbon solvent. It can be seen that the rate improves.

本出願は、2017年12月26日出願の日本特許出願(特願2017-249517)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 This application is based on a Japanese patent application filed on December 26, 2017 (Japanese Patent Application No. 2017-249517), the contents of which are incorporated herein by reference.

本発明の製造方法によれば、各種シラン化合物、有機シリコーンポリマー、各種シリル化剤、コロイダルシリカ、セラミックス等を製造するための原料として用いられるテトラアルコキシシランを高効率に製造することができる。 According to the production method of the present invention, tetraalkoxysilane used as a raw material for producing various silane compounds, organic silicone polymers, various silylating agents, colloidal silica, ceramics and the like can be produced with high efficiency.

101a、101b 本発明の製造方法に使用することができる装置
102 アルコール
103 酸化ケイ素
104 反応混合物の気化成分
105 モレキュラーシーブ
106 第一工程用の反応器
107 第二工程用の容器
108 反応混合物の気化成分が移動するための往路流路
109 モレキュラーシーブと接触した成分が移動するための復路流路
110 第二工程用の容器と往路流路の接続部
101a, 101b Equipment that can be used in the production method of the present invention 102 Alcohol 103 Silicon oxide 104 Vaporizing component of reaction mixture 105 Molecular sieve 106 Reactor for first step 107 Container for second step 108 Vaporizing component of reaction mixture Outbound flow path for movement 109 Return flow path for movement of components in contact with the molecular sieve 110 Connection between the container for the second process and the outbound flow path

Claims (3)

アルコールと酸化ケイ素を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で反応させる第一工程、及び
前記第一工程で得られた反応混合物の気化成分をモレキュラーシーブに接触させる第二工程を含み、
前記脂肪族炭化水素溶媒は、炭素原子数5~10の脂肪族炭化水素から選択され、
前記モレキュラーシーブが、前記第一工程を行う反応器内で、前記反応混合物の液体成分及び/又は固体成分に接触しない位置に存在することによって、前記第一工程及び前記第二工程が1つの容器内で進行する、テトラアルコキシシランの製造方法。
It comprises a first step of reacting an alcohol with silicon oxide in the presence of an aliphatic hydrocarbon solvent, and a second step of bringing the vaporized component of the reaction mixture obtained in the first step into contact with the molecular sieve .
The aliphatic hydrocarbon solvent is selected from aliphatic hydrocarbons having 5 to 10 carbon atoms.
The molecular sieve is present in the reactor performing the first step at a position where it does not come into contact with the liquid component and / or the solid component of the reaction mixture, whereby the first step and the second step are combined into one container. A method for producing tetraalkoxysilane , which proceeds in the process.
アルコールと酸化ケイ素を脂肪族炭化水素溶媒の存在下で反応させる第一工程、及び The first step of reacting alcohol and silicon oxide in the presence of an aliphatic hydrocarbon solvent, and
前記第一工程で得られた反応混合物の気化成分をモレキュラーシーブに接触させる第二工程を含み、 The second step of bringing the vaporized component of the reaction mixture obtained in the first step into contact with the molecular sieve is included.
前記脂肪族炭化水素溶媒は、炭素原子数5~10の脂肪族炭化水素から選択され、 The aliphatic hydrocarbon solvent is selected from aliphatic hydrocarbons having 5 to 10 carbon atoms.
前記モレキュラーシーブが、前記第一工程を行う反応器とは異なる前記第二工程を行う容器内に存在し、前記気化成分が前記反応器から前記容器に移動するための往路流路及び前記モレキュラーシーブと接触した成分が前記容器から前記反応器に移動するための復路流路を介して前記反応器と前記容器が接続していることによって、前記第一工程及び前記第二工程が進行する、テトラアルコキシシランの製造方法。 The molecular sieve is present in a container that performs the second step, which is different from the reactor that performs the first step, and an outward flow path for the vaporizing component to move from the reactor to the container and the molecular sieve. The first step and the second step proceed by connecting the reactor and the container via a return flow path for moving the component in contact with the reactor from the container to the reactor. A method for producing an alkoxysilane.
前記第一工程が、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物の存在下で行われる、請求項1又は2に記載のテトラアルコキシシランの製造方法。 The method for producing a tetraalkoxysilane according to claim 1 or 2 , wherein the first step is carried out in the presence of an alkali metal compound and / or an alkaline earth metal compound.
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