本申请是国际申请号为pct/jp2012/084265，国际申请日为2012年12月25日的pct国际申请进入中国国家阶段后的申请，申请号为201280056754.8，发明名称为“生产有机硅化合物的方法”的发明专利申请的分案申请。
本发明要求于2011年12月27日提交的日本专利申请no.2011-285141的优先权，将该专利的内容以引用方式并入本文。
本发明涉及一种生产有机硅化合物的方法，该方法能够缩短使用格氏反应的合成工艺中的合成时间，是一种简单而安全的工艺，具有优异的产量和反应选择性而废产物的生成极少，并且具有高收率。
背景技术：
具有键合到硅原子的有机基团和烷氧基或具有键合氯的硅原子的有机硅化合物(诸如有机烷氧基硅烷、有机氯硅烷等)广泛用于多种类型的工业应用，诸如电子材料、建筑材料等。之前已知的生产有机硅化合物(诸如有机烷氧基硅烷、有机氯硅烷等)的方法通过在存在醚型溶剂(诸如乙醚或四氢呋喃)的情况下引起作为原料的反应性有机硅烷(即烷氧基硅烷、氯硅烷等)与相应格氏试剂之间的反应而进行合成。不仅仅是用于二有机二烷氧基硅烷，该方法还广泛用作合成一般有机烷氧基硅烷的方法(例如，参见专利文献1或专利文献2)。此外，已知使用苯基格氏试剂来生产含苯基的有机硅中间体的方法，以之作为生产含苯基的有机硅中间体从而引入芳基(诸如苯基)的方法(专利文献3)。
然而，对于有机硅化合物的工业合成，使用这些方法具有多种类型的问题。
例如，虽然通常使用大量的醚型溶剂(乙醚、四氢呋喃等)以便增加格氏试剂的稳定性，但是此类醚型溶剂将由于大气中的氧气而容易地氧化生成过氧化物，并且难以对此类溶剂进行安全的处理。期望减少醚型溶剂的用量，甚至在大体积工业生产过程中，并且从安全的角度来看使用大量的醚型溶剂一直是个问题。
接下来，在格氏试剂与反应性硅烷化合物之间的前述反应通过两个反应步骤进行，即，制备格氏试剂的步骤(第一反应容器)和前述格氏试剂与有机硅烷反应的步骤(第二反应容器)。因此，已存在的问题在于需要多个反应设施，合成所需的时间延长，反应(生产)设施资源的回报率降低，并且运行成本升高。
此外，常规的常用生产方法在第一反应容器中事先制备格氏试剂，将格氏试剂从第一反应容器转移到第二反应容器，并与有机硅烷进行格氏反应。通过将有机硅氧烷滴加到格氏试剂中引起有机硅烷与格氏试剂之间的反应而生产目标有机硅化合物。
然而，当事先准备格氏反应时，在第一容器中制备的格氏试剂不稳定。由于格氏试剂会与水分反应并生热，因此从安全的角度来看，大体积制备、储存和以液体方式转移格氏试剂存在问题。
在另一方面，如果通过将有机硅烷滴加到诸如醚等溶剂内的格氏试剂中而推动反应，则反应通过将少量有机硅烷滴加到过量的格氏试剂中而发生。因此，反应的选择性降低，并因此容易生成副产物。这样，所得的生成产物是对应于以前述通式(3)化合物表示的化合物中的m+n值为0、1、2、3和4的化合物的混合物。因此，问题在于目标有机硅化合物的收率降低。
此外，在格氏试剂与有机硅烷之间的偶合反应后，需要通过离心分离或过滤而除去副产物镁盐。然而，通过过滤分离而得的盐包含大量的醚型溶剂，并且这种处理伴随着在处置副产物盐等的过程中将工作人员暴露于醚型溶剂的危险。
虽然在过滤后留在滤液中的醚型溶剂可通过蒸馏等与目标物质分离，但是由于以前述方式体现的稳定性不佳，这伴随着当回收利用或丢弃醚基溶剂时发生爆炸或火灾的危险。此外，在使用格氏试剂时生成的副产物盐在醚型溶剂中具有高溶解度。因此，当将醚溶剂从滤液中除去时，问题在于溶解的副产物盐在目标物质的溶液中沉淀出来，必须进行多次分离操作，并且目标有机硅化合物的产量和收率降低。
现有技术参考文献
专利参考文献
专利文献1：日本未经审查的专利申请公布no.h-02-053791
专利文献2：日本未经审查的专利申请公布no.2002-179687
专利文献3：日本未经审查的专利申请公布(pct申请的翻译版)no.2005-521747(日本专利no.4435572)
技术实现要素：
技术问题
本发明的目标是提供生产有机硅化合物尤其是有机烷氧基硅烷或有机氯硅烷的方法，该方法能够缩短合成工艺中的合成时间，是一种简单而安全的工艺，具有优异的产量和反应选择性而废产物的生成极少，并且具有高收率。
问题的解决方案
作为本发明的发明人的专门研究的结果，其因能更好地解决前述问题的发现而得到了本发明，即由以下通式表示的有机硅化合物的生产方法：
(3)：r1mr3nsiy(4-m-n)
(其中r1至r3具有如上的相同含义；m与通式(1)中的m相同；n是1至4范围内的数值；并且(m+n)是1至4范围内的数值)。
该生产方法包括以下组分的反应步骤：
(a)由以下通式(1)表示的反应性硅烷化合物
通式(1)：r1msiy(4-m)
(其中r1是一价有机基团(由y表示的基团除外)或氢原子；y表示氯原子或由-or2表示的基团；r2表示具有1至30个碳原子的一价烃基；并且m是0至3范围内的数值)
(b)由以下通式(2)表示的卤化有机化合物
通式(2)：r3-x
(其中r3表示一价有机基团(由y表示的基团除外)；并且x为卤素原子)，以及
(c)在存在以下有机溶剂的情况下的金属镁(mg)：(d)包含至少一种类型的醚型化合物的有机溶剂。
此外，本发明的发明人因能更好地解决前述问题的发现而得到了本发明，即通过以下步骤的生产有机硅化合物的方法：：混合组分(a)、组分(b)和组分(d)以得到混合液体的步骤(i)，以及通过将组分(b)滴加到在步骤(i)中得到的混合液体而引起反应的步骤(ii)。
也就是说，通过以下方面实现前述目标：
[1]一种生产由通式(3)表示的有机硅化合物的方法：
r1mr3nsiy(4-m-n)
(其中r1至r3具有如上的相同含义；m与通式(1)中的m相同；n是1至4范围内的数值；并且(m+n)是1至4范围内的数值)，该方法包括以下组分的反应步骤：
(a)由通式(1)表示的反应性硅烷化合物：r1msiy(4-m)(其中r1是一价有机基团(由y表示的基团除外)或氢原子；y表示氯原子或由-or2表示的基团；r2表示具有1至30个碳原子的一价烃基；并且m是0至3范围内的数值)
(b)由通式(2)表示的卤化有机化合物：r3-x
(其中r3表示一价有机基团(由y表示的基团除外)；并且x为卤素原子)，
(c)在存在以下有机溶剂的情况下的金属镁(mg)：(d)包含至少一种类型的醚型化合物的有机溶剂。
[2]根据[1]的生产有机硅化合物的方法；
其中该方法包括：将组分(a)、组分(b)和组分(d)混合以得到混合液体的步骤(i)；
以及通过将组分(b)滴加到在步骤(i)中得到的混合液体而引起反应的步骤(ii)。
[3]根据[2]的生产有机硅化合物的方法；
其中所述步骤在相同的反应容器中进行。
[4]根据[1]至[3]中任一项的生产有机硅化合物的方法；其中组分(a)是由通式(1-1)表示的反应性硅烷化合物：r1m1si(or2)(4-m1)
(其中r1和r2是具有如上相同含义的基团；并且m表示0至3范围内的数值)
并且有机硅化合物是由通式(3-1)表示的反应性硅烷化合物：
r1m1r3n1si(or2)(4-m1-n1)
(其中r1至r3是具有如上相同含义的基团；m1的值与通式(1-1)的m1相同；n1表示1至4范围内的数值；并且(m1+n1)表示1至4)。
[5]根据[4]的生产有机硅化合物的方法；其中，在通式(1-1)和(3-1)中，r1为芳基，并且r2为具有1至6个碳原子的烷基的苯基；并且在通式(2)和(3-1)中，r3为芳基。
[6]根据[1]至[5]中任一项的生产有机硅化合物的方法；其中相对于由通式(3-1)表示的有机硅化合物的1mol产量，组分(d)的用量在0.75至10.0mol的范围内。
[7]根据[1]至[6]中任一项的生产有机硅化合物的方法；其中该方法用于生产用作光学材料的有机硅化合物。
本发明的有利效果
根据本发明，可能的是提供一种生产有机硅化合物的方法，该方法能够缩短合成工艺中的合成时间，是一种简单而安全的工艺，具有优异的产量和反应选择性而废产物的生成极少，并且具有高收率。
具体实施方式
生产本发明的有机硅化合物的方法将在下文予以详细描述。
本发明的生产方法是一种生产由以下通式(3)表示的有机硅化合物的方法
通式(3)：r1mr3nsiy(4-m-n)
(其中r1是氢原子或一价有机基团(由y表示的基团除外)；y是氢原子或由or2表示的基团；r2是具有1至30个碳原子的一价烃基；r3是一价有机基团(由y表示的基团除外)；n是1至4范围内的数值；并且(m+n)是1至4范围内的数值)。
本发明的方法包括以下组分的反应步骤：(a)由以下通式(1)表示的反应性硅烷化合物
通式(1)：r1msiy(4-m)
(其中r1是一价有机基团(由y表示的基团除外)或氢原子；y表示氯原子或由-or2表示的基团；r2表示具有1至30个碳原子的一价烃基；并且m是0至3范围内的数值
(b)由以下通式(2)表示的卤化有机化合物：r3-x
(其中r3表示一价有机基团(由y表示的基团除外)；并且x为卤素原子)，
以及(c)在存在以下化合物的情况下的金属镁(mg)：(d)至少一种类型的醚型化合物。
通常，已被用在有机硅烷化合物与格氏试剂之间的反应的方法使用事先制备的格氏试剂，然后使格氏试剂与有机硅烷反应。在制备格氏试剂后，需要一段时间才能用于与有机硅烷的反应。将格氏试剂稀释在大大过量的醚型溶剂中，使得格氏试剂不会变得失活，并且需要小心将格氏试剂储存在惰性气体氛围下以便防止格氏试剂与水分发生爆炸性反应。
然而，由于通过本发明的制备方法使格氏试剂稳定化，不需要使用过量的醚型溶剂。也就是说，虽然通过滴加而添加的卤化有机化合物(组分(b))与镁(组分(c))在反应容器中反应形成格氏试剂(r3-mgx)，但是生成的格氏试剂立即与反应容器内存在的反应性硅烷化合物(组分(a))反应生成所需的有机硅烷。因此，不需要以常规方式制备和储存格氏试剂，并且可能的是最大程度降低醚型溶剂的用量。由于不需要事先制备会与水剧烈反应的格氏试剂，因此与常规方法相比，安全制造是可能的。
通过使用该生产方法，不需要用于事先制备格氏试剂的生产设备，而之前则需要。因此，可能的是与过去相比降低运行成本并提高在反应(生产)设备资产上的回报率。具体地讲，由于仅使用单个反应容器即可得到所需的化合物成为可能，因此大大降低设备投资也成为可能，并且可以优异的经济效率生产所需的化合物。此外，可降低醚型溶剂的用量，并且由于每一批的生产量增加，因此可以良好的效率生产所需的化合物。醚型溶剂的用量减少从安全的角度来看是有利的，原因是由于大气中的氧气造成的氧化容易生成过氧化物而难以安全地处理醚型溶剂。
更令人惊讶的是，与使用格氏试剂与有机硅烷之间的常规反应的生产方法相比，本发明的方法能够明显抑制可归因于反应选择性的副反应，并且可能的是明显提高所需化合物的收率。
化合物(a)是由前述通式(1)表示的反应性硅烷化合物。更具体地讲，存在一种或多种类型的由通式(1)表示的，具有0至3个有机基团(即r1)，选自氯硅烷、有机氯硅烷、有机烷氧基硅烷、有机烷氧基氯硅烷和烷氧基硅烷的有机硅烷。在本发明中，组分(a)优选地为四烷氧基硅烷、有机三烷氧基硅烷、二有机二烷氧基硅烷、三有机烷氧基硅烷、四氯硅烷、有机三氯硅烷、二有机二氯硅烷或三有机氯硅烷。
在通式(1)中，r是一价有机基团(由y表示的基团除外)或氢原子，并且在格氏反应后是与由通式(3)表示的有机硅化合物中的r1相同的官能团。对所用的r1无特别限制，无论是反应性还是非反应性官能团，只要r1不是氯原子并且不是由-or2表示的烷氧基官能团(-y)即可。r1优选地为具有1至30个碳原子的有机基团。尤其优选的例子包括烷基、烯基、炔基、芳基、卤化烷基、卤化芳基、丙烯酰氧基等。此外，此类官能团中的碳原子可任选地被氮原子(氨基)、氧原子、硅原子、硫原子、磷原子等取代。
尤其是在将生产有机硅化合物的本发明的方法用于生产能够用于工业用途的光学材料时，r1优选地为直链或支链烷基、环烷基、烯基、芳基或丙烯酰氧基。r1尤其优选地为选自以下至少一种类型的一价有机基团：甲基、乙基、丙基、己基、乙烯基、丙烯基、己烯基、环己基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、苯基和萘基。
在通式(1)中，y为氯原子或由-or2表示的基团。r2是具有1至30个碳原子的一价烃基。由-or2表示的基团形成烷氧基。因此，r2优选地为具有1至30个碳原子的烷基或芳基。从工业可用性以及将本发明的方法用于生产作为光学原料的有机硅烷的角度来看，r2优选地为具有1至4个碳原子的直链或支链烷基或苯基。在此情况下，由-or2表示的基团的示例为甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、苯氧基等。在本发明中，y优选地为氯原子、甲氧基、乙氧基或苯氧基。y尤其优选地为烷氧基，诸如甲氧基、乙氧基或苯氧基。
在通式(1)中，m是0至3范围内的数值。当m等于0时，组分(a)为四氯硅烷或四烷氧基硅烷。当m等于3时，组分(a)为(三)有机氯硅烷或(三)有机烷氧基硅烷。优选地，m为0至2范围内的数值。如果y为烷氧基，则组分(a)优选地为二有机二烷氧基硅烷、有机三烷氧基硅烷或四烷氧基硅烷。
具体地讲，组分(a)的示例为下列氯硅烷和烷氧基硅烷，但无特别限制。可能需要的是，可将两种或更多种类型的有机硅烷的混合物用作组分(a)有机硅烷。
组分(a)的示例为：甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、三苯基甲氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、二苯基甲基甲氧基硅烷、苯基二甲基甲氧基硅烷、苯基乙烯基二甲氧基硅烷、苯基二乙烯基甲氧基硅烷、二苯基乙烯基甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、二苯基甲基乙氧基硅烷、苯基二甲基乙氧基硅烷、苯基乙烯基二乙氧基硅烷、苯基二乙烯基乙氧基硅烷、二苯基乙烯基乙氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、二环己基二甲氧基硅烷、环己基三乙氧基硅烷、二环己基二乙氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、二环己基甲基甲氧基硅烷、环己基二甲基甲氧基硅烷、环己基乙烯基三甲氧基硅烷、二环己基乙烯基甲氧基硅烷、环己基二乙烯基三甲氧基硅烷、环己基苯基二甲氧基硅烷、二环己基苯基甲氧基硅烷、环己基二苯基甲氧基硅烷、甲苯基三甲氧基硅烷、苯基甲苯基二甲氧基硅烷、甲苯基甲基二甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四氯硅烷、甲基三氯硅烷、1-萘基三甲氧基硅烷、2-萘基三甲氧基硅烷、二(1-萘基)二甲氧基硅烷、1-萘基-2-萘基二甲氧基硅烷、1-萘基甲基二甲氧基硅烷、2-萘基甲基二甲氧基硅烷、1-萘基苯基二甲氧基硅烷、2-萘基苯基二甲氧基硅烷甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、二乙烯基二氯硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、乙基三氯硅烷、二乙基二氯硅烷、乙基甲基二氯硅烷、3-丙基三氯硅烷、3-丙基甲基二氯硅烷、3-戊基三氯硅烷、3-戊基甲基二氯硅烷、环戊基三氯硅烷、环戊基甲基二氯硅烷、6-己基三氯硅烷、6-己基甲基二氯硅烷、环己基三氯硅烷、环己基甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、三苯基氯硅烷、1-萘基三氯硅烷、二(1-萘基)二氯硅烷、1-萘基甲基二氯硅烷、1-萘基苯基二氯硅烷、2-萘基三氯硅烷、二(2-萘基)二氯硅烷、1-萘基-2-萘基二氯硅烷、2-萘基甲基二氯硅烷和2-萘基苯基二氯硅烷。
组分(b)是由前述通式(2)表示的卤化有机化合物。在该式中，r3是通过格氏反应引入目标有机烷氧基硅烷(由通式(3)表示)的一价有机基团。r3是反应性或非反应性官能团，并为除氯原子或由-or2表示的烷氧基之外的官能团。可以使用任何这样的基团而对r3无特别限制，只要可能使用格氏反应即可。
此类一价有机基团的示例为第0021段中列出的相同基团。然而，从工业可用性以及将本发明的方法用于生产作为光学原料的有机烷氧基硅烷的角度来看，r3优选地为直链或支链烷基、环烷基、烯基或芳基。r3尤其优选地为选自以下的一种或多种类型的一价有机基团：甲基、乙基、丙基、己基、乙烯基、丙烯基、己烯基、环己基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、苯基、甲苯基和萘基等。从与普通格氏反应的选择性相比所得有机硅化合物的优异选择性的角度来看，并由于大大降低用在反应中的有机溶剂的量的能力，尤其可将烯基(诸如乙烯基、丙烯基等)或芳基(诸如苯基、萘基等)用作r3。
其中x为卤素原子，并且该卤素原子优选地为溴或氯。从工业可用性以及将本发明的方法用于生产光学原料的角度来看，组分(b)的示例是一种或多种类型的卤化有机化合物，而无特别限制。可能需要的是，组分(b)可作为两种或更多种类型的混合物而使用。
组分(b)的示例为：甲基氯、乙基氯、丙基氯、异丙基氯、正丁基氯、仲丁基氯、叔丁基氯、乙烯基氯、2-丙烯基氯、3-丁烯基氯、苯基氯、邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯、1,3,5-三氯苯、邻氯甲苯、间氯甲苯、对氯甲苯、1-甲基-3,5-二氯苯、1-氯萘、2-氯萘、甲基溴、乙基溴、丙基溴、异丙基溴、正丁基溴、仲丁基溴、叔丁基溴、乙烯基溴、2-丙烯基溴、3-丁烯基溴、溴苯、邻溴甲苯、间溴甲苯、对溴甲苯、1-溴萘、2-溴萘、邻二溴苯、间二溴苯、对二溴苯、1,3,5-三溴苯和1-甲基-3,5-二溴苯。
组分(c)为镁，并且该组分与向系统中提供的卤化有机化合物(组分(b))反应并生成格氏试剂(r3-mgx)。任何金属镁均可用作用于本发明的反应的金属镁。尤其优选地使用片状、粉状、屑状等镁粉。此外，镁可作为与另一种类型的金属的合金使用，只要不抑制本发明的技术效果即可。
组分(d)是包含至少一种类型的醚型有机溶剂的有机溶剂。该有机溶剂的示例为诸如乙醚、四氢呋喃、叔丁基甲基醚、1,4-二噁烷、1,2-二甲氧基乙烷等醚型溶剂。可以使用任何量的醚型溶剂。然而，如果醚型溶剂的用量过低，则金属镁与卤化有机组分之间的反应变得明显延长。反应时间优选地不要延长。在另一方面，由于以下问题，使用过量的醚型溶剂是不可取的：诸如由于过量使用溶剂而使成本升高、由于降低反应浓度而降低产量、由于溶解而难以除去反应副产物镁盐等等。因此，醚型溶剂的用量优选地在每1mol由通式(3)表示的有机硅化合物的产量对应0.75至5.0mol的范围内，并且该用量尤其优选地在0.75至2.0mol的范围内。可将示例为己烷、甲苯、二甲苯等任何烃型惰性有机溶剂加到醚型有机溶剂中。
如上所述，与普通格氏反应相比，通过尤其使用具有芳基的组分(b)执行本发明的生产方法，此类醚型溶剂的用量得以降低，并且可能的是实现高反应选择性。此外，降低醚型溶剂的用量具有与环境相容并且能够安全且低成本地进行反应的优点。
反应温度优选地在0至200℃的范围内，并且尤其优选地在20至150℃的范围内。此外，当氧存在于反应体系中时，反应中间体通过在反应设备内生成的格氏试剂的氧化而生成，然后与组分(a)反应，生成沸点接近目标化合物沸点的副产物，并且通过蒸馏进行纯化变得困难。此外，过氧化物通过用作溶剂的醚型化合物的氧化而生成，并因此而言，该反应优选地在惰性气体氛围(诸如氮气、氩气等)下进行。此外，如果水存在于反应体系中，则逐滴添加有机卤化化合物时，水与生成的格氏试剂反应使得目标化合物的收率和纯度降低。所用的原料优选地尽可能除去了水分。
虽然反应所需的时间可以为任何时间长度，但是如果反应未在滴加卤化有机化合物(b)后完成，则可以继续搅拌以使得反应能够完成。虽然在完成该反应的过程中可以使用任何反应温度，但是温度优选地在0至200℃的范围内，并且尤其优选地在20至150℃的范围内。
反应完成后，通过过滤、离心分离或水洗涤而除去副产物盐。当送入离心分离的浆液包含醚型溶剂时，副产物盐溶于醚型溶剂，并且镁盐在随后的过程中沉淀出来。因此，在过滤或离心分离前，优选地通过蒸馏等除去醚型溶剂。在另一方面，在进行过滤或离心分离后除去(蒸馏掉)醚型溶剂的过程中，盐有时在溶剂蒸馏后再次沉淀，并且优选地使用补充过滤或离心分离以分离出副产物盐。
与副产物盐分离后，目标有机硅化合物包含在有机溶剂中。因此，可通过合适的普通方法(诸如蒸馏等)分离和纯化有机硅化合物。
根据本发明的生产方法，通过适当选择组分(a)和组分(b)的类型，可能的是生产由通式(3)表示的前述有机硅化合物，而无特别限制。对该生产过程无特别限制，只要该过程包括在存在组分(c)和组分(d)的情况下引起组分(a)和组分(b的反应即可。该过程可在相同的反应设备中进行，或可伴有将反应原料转移到两个或更多个反应设备。然而，从生产过程简化和工业产量的角度来看，在相同的反应设备(反应容器)中混合所述组分(a)、(c)和(d)的步骤(i)后，尤其优选的是将前述组分(b)逐滴加入在步骤(i)中得到的混合溶液中以进行步骤(ii)的反应。
通过选择该生产过程，可能的是降低使用格氏反应的合成工艺中的合成时间，可能的是简化并安全地喂入原料，可能的是以良好的效率进行反应，可能的是减少形成的废产物的量，并且可能的是提高产量、反应选择性和反应收率。
对通过本发明的生产方法获得的有机硅化合物无特别限制，只要该化合物由通式(3)表示即可，并且可以良好的收率得到下列有机硅烷、有机烷氧基硅烷和有机氯硅烷。本发明的生产方法尤其适于生产具有烷基、芳基或烷氧基或具有直接键合到硅的氯原子的有机硅化合物。本发明的生产方法适于合成四芳基硅烷、三芳基烷氧基硅烷、二芳基二烷氧基硅烷和三芳基烷氧基硅烷。本发明的生产方法尤其适于合成二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二萘基二甲氧基硅烷、二萘基二乙氧基硅烷、萘基三甲氧基硅烷、萘基三乙氧基硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、1-萘基三氯硅烷、2-萘基三氯硅烷和二(1-萘基)二氯硅烷。
另外，通过本发明得到的有机硅化合物的示例如下：
乙烯基三氯硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、乙烯基二甲基氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、二乙烯基二甲基硅烷、三乙烯基甲基硅烷、四乙烯基硅烷、烯丙基三氯硅烷、烯丙基甲基二氯硅烷、烯丙基二甲基氯硅烷、烯丙基三甲基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基甲基二甲氧基硅烷、烯丙基二甲基甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基甲基二乙氧基硅烷、烯丙基二甲基乙氧基硅烷、二烯丙基二甲基硅烷、二烯丙基二甲氧基硅烷、三烯丙基甲基硅烷、三烯丙基甲氧基硅烷、四烯丙基硅烷、环己基三氯硅烷、环己基甲基二氯硅烷、环己基二甲基氯硅烷、环己基三甲氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、环己基二甲基甲氧基硅烷、环己基三乙氧基硅烷、环己基甲基二乙氧基硅烷、环己基二甲基乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、三苯基甲氧基硅烷、二苯基甲基甲氧基硅烷、四苯基硅烷、三苯基甲基硅烷、二苯基二甲基硅烷、[“苯基三氯硅烷”的错拼]、二苯基二氯硅烷、苯基甲基二氯硅烷、三苯基氯硅烷、苯基乙烯基二氯硅烷、二乙烯基苯基氯硅烷、二苯基二乙烯基氯硅烷、苯基乙烯基二甲氧基硅烷、二乙烯基苯基甲氧基硅烷、二苯基二乙烯基甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷、二苯基甲基乙氧基硅烷、四苯基硅烷、二苯基甲基氯硅烷、1,2-二(三甲氧基硅基)苯、1,3-二(三甲氧基硅基)苯、1,4-二(三甲氧基硅基)苯、1,2-二(三氯硅基)苯、1,3-二(三氯硅基)苯、1,4-二(三氯硅基)苯、1,2-二(甲基二甲氧基硅基)苯,1.3-二(甲基二甲氧基硅基)苯、1,4-二(甲基二甲氧基硅基)苯、1,2-二(甲基二氯硅基)苯、1,3-二(甲基二氯硅基)苯、1.4-二(甲基二氯硅基)苯、1,2-二(二甲基氯硅基)苯、1.3-二(二甲基氯硅基)苯、1,4-二(二甲基氯硅基)苯、1,2-二(二甲基甲氧基硅基)苯、1,3-二(二甲基甲氧基硅基)苯、1.4-二(二甲基甲氧基硅基)苯、1,3,5-三(三甲氧基硅基)苯、1,3,5-三(三氯硅基)苯、1,3,5-三(甲基二氯硅基)苯、1,3,5-三(甲基二甲氧基硅基)苯、1,3,5-三(二甲基氯硅基)苯、1,3,5-三(二甲基甲氧基硅基)苯、1-萘基三甲氧基硅烷、1-萘基三乙氧基硅烷、二(1-萘基)二甲氧基硅烷、三(1-萘基)甲氧基硅烷、四(1-萘基)硅烷、1-萘基甲基二甲氧基硅烷、1-萘基二甲基甲氧基硅烷、1-萘基苯基二甲氧基硅烷、1-萘基二苯基甲氧基硅烷、2-萘基三甲氧基硅烷、2-萘基三乙氧基硅烷、二(2-萘基)二甲氧基硅烷、三(2-萘基)甲氧基硅烷、四(2-萘基)硅烷、2-萘基甲基二甲氧基硅烷、2-萘基二甲基甲氧基硅烷、2-萘基苯基二甲氧基硅烷、2-萘基二苯基甲氧基硅烷、1-萘基-2-萘基二甲氧基硅烷、二(1-萘基)-2-萘基甲氧基硅烷和1-萘基-二(2-萘基)甲氧基硅烷。
实例
下文将参照实践实例和比较例详细描述本发明，但是应当理解本发明不限于这些实践实例。有机化合物的纯度测量和鉴定通过下述方法进行。
[有机硅化合物纯度(％)的测量方法]
气相色谱仪(由岛津公司(shimadzucorp.)制造)，型号gc-2010；db-5j&w色谱柱，由安捷伦科技有限公司(agilenttechnologies,inc.)制造；载气：氦气；载气流速：50ml/min；进样口温度：80℃；检测器(tcd)温度：280℃；升温速率：15℃/min。
[有机硅化合物的鉴定方法]
气相色谱仪-质谱仪(gc-ms，由岛津公司(shimadzucorp.)制造)，型号
qp-5050；db-5gc色谱柱，由安捷伦科技有限公司(agilenttechnologies,inc.)制造；载气：氦气；载气流速：20ml/min；进样口温度：80℃；检测器温度：
280℃；升温速率：15℃/min。
[二苯基二甲氧基硅烷的合成：比较例1，实践实例1至3]
通过普通方法以及通过本申请发明的方法进行二苯基二甲氧基硅烷的合成的结果以比较例1(普通方法)和实践实例1至3表示。以进行反应选择性的比较为目标，实践实例3是使用与比较例相同量的醚型溶剂的实验。
比较例和实践实例的合成化合物含量和副产物在表1中列出。
比较例1
将500ml苯基氯化镁溶液(由西格玛奥德里奇公司(sigma-aldrich)生产，32重量％的四氢呋喃溶液，2mol/l，1.0mol当量的苯基氯化镁)装入配有氮气输送管、温度计、dimroth型冷凝器和滴液漏斗的1l4颈烧瓶。在搅拌混合物的同时，将混合物加热到60℃。之后，将193.8g(1.0mol)苯基三甲氧基硅烷在60至70℃下逐滴加入。完成滴加后，将混合物在70℃下再搅拌1h，然后冷却到30℃。将生成的浆液使用由advantec公司制造的玻璃滤纸gc90抽滤，然后通过过滤除去副产物甲氧基溴化镁。使用蒸发器通过蒸馏除去四氢呋喃，得到200.2g产物。通过ms-gc确认了产物为二苯基二甲氧基硅烷(66.1％纯度)。
实践实例1
将由和光纯药工业株式会社(wakopurechemicalindustries,ltd.)生产的24.3g(1.0mol)屑状镁(1.74比重)、由东京化成工业株式会社(tokyochemicalindustryco.,ltd.)生产的54.0g(0.75mol)四氢呋喃、由东京化成工业株式会社(tokyochemicalindustryco.,ltd.)生产的92.1g(1.0mol)甲苯和由道康宁公司(dowcorning)生产的198.3g(1.0mol)苯基三甲氧基硅烷(z-6126硅烷)装入配有氮气输送管、温度计、dimroth型冷凝器和滴液漏斗的1l4颈烧瓶。在搅拌混合物的同时，将混合物加热到60℃。之后，将由西格玛奥德里奇公司(sigma-aldrich)生产的157.0g(1.0mol)溴苯在60至70℃下逐滴加入。完成滴加后，将混合物再搅拌1h，然后冷却到30℃。将生成的浆液使用由advantec公司制造的玻璃滤纸gc90抽滤，然后通过过滤除去副产物甲氧基溴化镁。使用蒸发器通过蒸馏除去四氢呋喃，得到232.0g产物。通过gc-ms确认了产物为二苯基二甲氧基硅烷(86.8％纯度)。
实践实例2
除了将四氢呋喃的用量变为180.3g(2.5mol)外，通过与实践实例1相同的方法进行了合成。
实践实例3
除了将四氢呋喃的用量变为385.3g(5.3mol)外，通过与实践实例1相同的方法进行了合成。
表1
[1-萘基三甲氧基硅烷的合成：比较例2，实践例4至6]
通过普通方法以及通过本申请发明的方法进行1-萘基三甲氧基硅烷的合成的结果以比较例2(普通方法)和实践实例4至6表示。普通方法需要使用相对于1-萘基溴化镁的47.3当量(mol)的四氢呋喃。比较例和实践实例的合成化合物含量和副产物在表2中列出。
比较例2
[格氏试剂的制备]
将由和光纯药工业株式会社(wakopurechemicalindustries,ltd.)生产的24.3g(1.0mol)屑状镁(1.74比重)和由东京化成工业株式会社(tokyochemicalindustryco.,ltd.)生产的3,410.3g(47.3mol)四氢呋喃装入配有氮气输送管、温度计、dimroth型冷凝器和滴液漏斗的5l4颈烧瓶。在搅拌混合物的同时，将混合物加热到40℃。之后，将207.1g(1.0mol)1-溴萘在30至40℃下逐滴加入。将混合物在40℃下再搅拌2h后，将混合物冷却到30℃，得到作为浆液的1-萘基溴化镁四氢呋喃溶液(0.25m)。
[1-萘基三甲氧基硅烷的合成]
将由多摩化学工业株式会社(tamachemicalsco.,ltd.)生产的609.2g(4.0mol)四甲氧基硅烷装入配有氮气输送管、温度计、dimroth型冷凝器和滴液漏斗的10l4颈烧瓶。在搅拌混合物的同时，将混合物加热到60℃。之后，将之前制备的1-萘基溴化镁四氢呋喃溶液(3,641.4g，1.0mol当量的1-萘基溴化镁)在20至30℃下逐滴加入。完成滴加后，将混合物在70℃下再搅拌1h，然后将混合物冷却到30℃。将生成的浆液使用由advantec公司制造的玻璃滤纸gc90抽滤，然后通过过滤除去副产物甲氧基溴化镁。使用蒸发器通过蒸馏除去四氢呋喃和未反应的四甲氧基硅烷，得到221.4g产物。通过gc-ms确认了产物为1-萘基三甲氧基硅烷(61.1％纯度)。
实践实例4
将由和光纯药工业株式会社(wakopurechemicalindustries,ltd.)生产的26.95g(1.0mol)屑状镁(1.74比重)、由东京化成工业株式会社(tokyochemicalindustryco.,ltd.)生产的108.15g(1.5mol)四氢呋喃、由东京化成工业株式会社(tokyochemicalindustryco.,ltd.)生产的92.1g(1.0mol)甲苯和由多摩化学工业株式会社(tamachemicalsco.,ltd.)生产的609.2g(4.0mol)四甲氧基硅烷装入配有氮气输送管、温度计、dimroth型冷凝器和滴液漏斗的1l4颈烧瓶。在搅拌混合物的同时，将混合物加热到30℃。之后，将207.1g(1.0mol)1-溴萘在20至30℃下逐滴加入。完成滴加后，将混合物在70℃下再搅拌1h，然后冷却到30℃。将生成的浆液使用由advantec公司制造的玻璃滤纸gc90抽滤，然后通过过滤除去副产物甲氧基溴化镁。使用蒸发器通过蒸馏除去四氢呋喃和未反应的四甲氧基硅烷，得到232.0g产物。通过gc-ms确认了产物为1-萘基三甲氧基硅烷(89.9％纯度)。
实例5
除了将四氢呋喃的用量变为180.3g(2.5mol)外，通过与实践实例4相同的方法进行了合成。
实例6
除了将四氢呋喃的用量变为288.4g(4.0mol)外，通过与实践实例4相同的方法进行了合成。
表2
如比较例1和实践实例1至3所示，本申请发明的生产方法具有比普通方法更优异的选择性，能够合成苯基三甲氧基硅烷，并且能够无困难地促进反应，即使醚型溶剂的用量低于普通方法的用量。此外，如比较例2和实践实例4至6所示，本申请发明的生产方法具有比普通方法更优异的选择性，能够合成萘基三甲氧基硅烷，并且与普通方法相比能够大大减少醚型溶剂的用量。
工业实用性
在通过本发明的生产方法得到的有机硅化合物之中，具有苯基或萘基的含芳基有机硅化合物通过水解/缩聚反应形成高折射率聚合物。因此可能的是，有利地使用此类聚合物作为需要高折射率和透明性的光学原料。通过使用本发明的生产方法，可能的是安全地并以良好的效率生产有机硅化合物，并且可能的是控制生产成本。因此，可以廉价并大量地提供高纯度的高附加值光学原料。