Способ получения эфиров ортокремневой кислоты

ИЗОБРЕТВИДИВЪСТВУ САН СИОЬ 6 ол. Иф 18и Г, А. Увароваполитехнический ин088,8)е свидетельство СС07 Р 704, 1978.А. Г. и др, Гидропшфенокси- и, фенинХ, 1964, 34, )и 2,ститутСР лнтичес кап. (бис фенил с. 598 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ ПО ДЕЛАМ ИЗСЕРЕТЕНИй(прототип),(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭФИРОВОРТОКРЕМНЕВОИ КИСЛОТЫ общей формулы 31(011), где К - пропил или бутил,переэтерификацней тетраметокси- или тетраэтоксисилана спиртом прн температуре кипенияреакционной массы в присутствии гидроокиси щелочного металла с выделением целевогопродукта, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощении процесса, переэтери-;фикацию и выделение проводят совместнов ректификационной колонне заполненнойпористым массообменным материалом с на.песенной на него гидроокисью щелочногометалла,Изобретение относится к химии производных кремния, а именно к усовершенствованному способу получения эфиров ортокремневой кислоты общей формулы Я(ОК) ,где К - пропил или бутил, которые могутиспользоваться в качестве теплоносителей,гидрожидкостей, диэлектрических сред,Известен способ получения эфиров ортокремневой кислоты переэтерификацией низших эфиров высшими спиртами при 120 - 1 О280 С в присутствии катализатора - солищелочного металла с последующей фильтра.цией для отделения катализатора и разделе.нием реакционной смеси 111.Недостатками этого способа являются низ 15кая скорость перезтерификации из.за низкой активности катализаторов, сложностьспособа из-за наличия ряда последователь.ных операций: проведения реакции при на.гревании, отгонки низшего спирта, фильтра- эрции, отделения избытка высшего спирта,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности и достигаемому резуль.тату является способ получения эфировортокремниевой кислоты общей формулы (1 эчзаключающийся в переэтерификации тетра.метокси- или тетраэтоксисилана спиртом притемпературе кипения в присутствии гидроокиси щелочного металла с последующейотгонкой низшего спирта и раэгонкой реак.ционной смеси 12),Недостатками известного способа являютсяего сложность из-за наличия ряда последовательных операций: переэтерификации с от.гонкой низшего спирта, нейтрализации ифильтрации реакционной смеси, разгонки реакЗ 5ционной смеси, и невозможность организациинепрерывного процесса,Целью изобретения является упрощениепроцесса,Поставленная цель достигается тем, что со 40гласно способу получения эфиров ортокремневой кислоты общей формулы (1) проводят.нереэтерификацию тетраметокси- или тетра.этоксисилана спиртом при температуре кипения реакционной массы, при этом переэте. 45рификацию и выделение целевого продуктапроводят совместно в ректификационной колонне, заполненной пористым массообменнымматериалом с нанесеннои на него гидроокисьющелочного металла,ЮПоскольку переэтерификацию проводят совместно с ректификацией в колонне, то условия процесса определяются режимом ректификации и зависят от физико химических (свойств исходных реагентов и продуктов ре. 55акции. Температура верха колонны соответ.ствует температуре кипения низшего спирта,отгоняемого в днстиллят, при данном давлении. Температура куба определяется температурой кипения целевого алкоксисилана.Наличие нор создает большой объем реак.ционной зоны, а режим одновременной ректи.фикации способствует интенсивному вымыва.нию реакционной смеси из внутреннего объема пористых массообменных элементов с нанесенным катализатором в свободный объемколонны, т.е, применение пористых массообменных элементов с нанесенным катализато.ром обеспечивает согласованную производительность колонны по реакции и ректификации.Выделяющийся при переэтерификации низший спирт имеет наименьшую температуру кипения, он концентрируется в верхней частиколонны и отгоняется в дистиллят, Исходныеэфир и спирт имеют температуры кипениявьцпе, чем отгоняемый при переэтерификациинизший спирт, и ниже, чем температура кипения получаемого эфира ортокремневойкислоты, поэтому они за счет ректификацииконцентрируются в средней части колонны,где в присутствии катализатора-гидроокисищелочного металла, нанесенного на пористыемассообменные элементы происходит переэте-,рификация низших алкоксигрупп на высшие.Образующийся эфир ортокремневой кислотыимеет наивысшую температуру кипения, концентрируется в нижней части колонны и выводится в куб колонны. Состав кубовогопродукта, как и для простой ректификации,определяется эффективностью колонны, поэто.му отбираемый из куба целевой продуктможет содержать в виде примесей некотороеколичество низкокипящих компонентов.Способ наиболее пригоден для полученияэфиров ортокремневой кислоты перезтерификацией метокси и этоксисиланов алифатическими спиртами С,-С. При использова.иии спиртов с большим числом атрмов уг.лерода осуществление способа затрудняетсяизза высокой температуры кипения соответствующих им эфиров.П р и м е р 1, Приготовление катализатора.Гранулы прессованной окиси алюминияримером 5 х 5 х 5 мм выдерживают в раство.ре КОК концентрацией 25 мас.% в течение3 ч при 50-70 С, затем высушивают при150 С в течение 15 ч.П р н м е р 2. Получение татрабутоксисилана,В куб ректификационной колонны диаметром 20 мм и высотой 0,8 м заполненнойпористыми гранулами окиси алюминия размером 5 х 5 х 5 мм с нанесенной гидроокисьвкалия, заливают б 3,0 г тетразтоксисиланаи 100,0 г бутилового спирта, Нагревом ку-, ба добиваются устойчивого флегмового оро3 1155602 4шения. и проводят в колонне переэтерий;, от 60 до 180 С. После окончания отгонкикацию совместно с ректификацией реакциоЬэтилового спирта без выключения обогреваной смеси, Для снижения температуры про. куба при 170 - 180 С из него отбираютцесса его проводят под вакуумом при ос,0 г лродукта, содержащего по результа.таточном давлении 40 мм рт.ст. Вьщеляю там хроматографического анализа 95 мас.%щийся при переэтерификафии этиловый спирт тетрабутоксисилана (94% от теории),отбирают в дистиллят при 19-20 С. Во вре- олучение тетрапропокмя процесса концентрация тетразтоксисилана сисилана,и бутилового спирта в кубе колонны умень. Исходный тетр есходный тетраметоксисилан с объемнойшается за счет оттонки и вступления в ре. 1 О скоростью 12 /ью, г мин непрерывно подают вакцию в колонне, а концентрация тетрабуток- ректификаци ннекти икационную колонну диаметром.20 ммсисилаиа повышается за счет его образова- н высотой 0 8и высотой, м на уровне 2/3 ее высоты,ния в колонне и поступления в нижнюю Пропиловыйопиловый спирт с объемной скоростьючасть колонны вследствие ректификации. Пос г/мин непрег мин непрерывно подают в колонну нале окончания отгонки этилового спирта без 15 уровне 1/3 ее высоты. Колонна заполнена повыключения обогрева куба и 175 - 180 Сре уб пр - С ристыми гранулами окиси алюминия размеромиз него отбирают 97,0 г продукта, содержа. 5 х 5 х 5 мм с нанесеннмм с нанесенной гидроокисью натрия.щего по результатам хроматографического ана-, С верха колонны 64 - 70 С фолонны при - и флегмовомлиза 96 мас.% тетрабутоксисилана, числе 3 - 5 отбирают метиловый спирт сП р и м е р 3. Непрерывное получение объемной скоростью 1,0 г/мин. Из куба колонны при 210 - 225 С отбирают целевой проИсходные тетраметоксисилан и пропило. дукт с объемной скоростью 2,0 г/мин, Посвый спирт непрерывно подают со скорсстями соответственно 1,1 и.1,8 г/мин в вый продукт по результатам хроматографичес.среднюю часть ректификационной колонны кого анализа содержит 93 мас.% тетрапропок.диаметром 20 мм и высотой 0,8 м, запол- сисилана 190% от теории),пенной пористыми гранулами окиси алюми- и м е р по способу. прототипу).ния размером 5 х 5 х 5 мм с нанесенной гид- Получение тетрабутоксисиланароокисью калия. В колонне происходит не. одонную кол у, сна женную мешал.прерывная переэтерификация тетраметоксиси кой и дифлегматоро30г тором, загружают,0 г62,0лана пропиловым спиртом с одновременной тетразтоксисил 1000 бана г утилового спиртаректификацией, Выделяющийся метиловый г едкого кали. олученную смесь наспирт отбирают в дистиллят при 64 - 66 Сгревают при температуре кипения и отгоня.и флегмовом числе 3со скоростью ют 55,0 г этилового спирта,,0 г/мин, Из куба колонны отбирают целе- После отгонки всего звой п д т 220-225 С,ро укт при , После установ- М смесь промывают дистилле отгонки всего зтанола реакционнуюают дистиллированной водой,ьтруют, перегоняют для отделения избы.пения стационарного режима кубовый продукт фильтруют перего.по результатам хроматографического анализа точного бутилового спирта и получают 74 гсодержит 95 мас.% тетрапропоксисилана (78%( б от теории) тетрабутоксисилана,Приме 4,По еТаким образом, предложенный способ по.силана,р и м е р 4, Получение тетрабутоксиО зволяет уиростить процестить процесс получения эфировВ ко% екти ика о.ортокремневой кислоты за счет совместногокуб ректификациониой колонны диамет- осуществления переэте фствления переэтерификации тетраметокси.ро мм и высотои 0,8 и, заполненной по и тетраэтоксисилана и екти ик аром х к мм с нанесенной окисью 4555разме- онной смеси в колонне, заполненной порисгидро тым массообменным элементом с нанесеннойнатрия, заливают 60,0 г тетраэтоксисиланаЬи 92,0 г б оного спигидроокисью щелочного металла. При этоми, г утилового спирта, Нагревом ку- исключаются операции нейтрализации каталиба добиваются устойчивого флегмового оро- зато и фщения. С верка колонны при давлениио- затора и фильтрования реакционной смеси.40 мм рт,ст. отбирают этиловый спирт и 50 П е19-25 С фи флегмовом числе 3 - 4, П этомрт пр реимуществом предложенного способа яври ляется также простота организации вепретемпература в кубе колонны поднимается рывного процесса.ВНИИПИ Заказ 3038/22 Тираж 354 ПодписноеФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4