甲基乙烯基二氯硅烷是一种重要的乙烯基含氯硅烷,广泛应用于乙烯基硅橡胶生产和硅烷偶联剂制备等领域。
在回流冷凝装置的烧瓶中,加入甲苯和氯铂酸催化剂,然后将乙炔和甲基二氯硅烷的气态混合物鼓泡进入烧瓶中进行反应。
采用连续式双塔低压流动床反应器进行制备,通过控制乙炔和三氯氢硅的摩尔比例和反应条件,实现乙烯基三氯硅烷的高选择性合成。
[1] [中国发明,中国发明授权] CN98105072.7 乙烯基含氯硅烷的合成方法
[2] [中国发明,中国发明授权] CN201110456469.2 乙烯基含氯硅烷的制备方法
甲基乙烯基二氯硅烷为有刺激性的无色液体,沸点为93°C,相对密度1.085,折射率1.4270。易水解,放出氯化氢,生成甲基乙烯基硅二醇的缩合物。蒸气和液体能造成皮肤烧伤,吸入有毒。与无水乙醇反应,放出氯化氨,生成甲基乙烯基二乙氧基硅烷。与有机卤化镁反应,Si-Cl键中的氨原子可被相应的有机基取代。在铂催化剂存在下,Si-CH=CH2键可与含Si-H键的化合物发生加成反应。用来合成有机硅中间体及硅油、硅橡胶等高分子聚合物。
随着有机合成技术的不断发展,人们对有机合成生产中的环保性与安全性的重视程度也在不断提高。其中,甲基乙烯基二氯硅烷是一种具有刺激性无色液体,由于分子上具有的乙烯基不饱和键,可以作为一种性能优异的功能性有机硅烷单体,来合成其他功能性有机硅中间体,也可作为活性封端剂用来生产高性能硅油和硅橡胶。
目前,在现有技术中公开的甲基乙烯基二氯硅烷的合成方法有很多,包括:格氏法、歧化法、热缩合法、加成法等。但是,以上技术方案在实际使用时存在以下不足:现有的甲基乙烯基二氯硅烷的合成工艺存在无法保证安全性的同时提高收率的问题,因此,现在急需研制一种收率较高的甲基乙烯基二氯硅烷的合成工艺。
1、改性催化剂的制备
将2kg六水合氯铂酸、6kg1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷放入14L无水乙醇中,加入4kg异丙醇,混合均匀,在氮气保护下,回流1.0h,静置12h,过滤固体物,并用质量分数为75%的乙醇溶液洗涤固体物5次,烘干得到改性催化剂。
2、甲基乙烯基二氯硅烷的制备
将2kg一甲基二氯硅烷在42C的温度下进行气化,加入10L甲基乙烯基二氯硅烷中,加入0.6kg乙炔,在0.0002kg六水合氯铂酸催化剂的作用下,在30°C的温度、0.12MPa的压力下,反应35s,然后在115°C的温度下精馏分离,得到甲基乙烯基二氯硅烷。
[1]唐山偶联硅业有限公司. 一种甲基乙烯基二氯硅烷的合成工艺:CN202211474192.0[P]. 2023-05-09.
四甲基四乙烯基环四硅氧烷是一种高化学反应活性的硅醚类化合物,其结构中含有多个双键单元,表现出多样的化学转化性质,主要用作有机聚合反应中的聚合单体,在有机硅醚类高分子聚合物的制备领域中有较好的应用。
图1 四甲基四乙烯基环四硅氧烷的性状图
有专利报道了一种四甲基四乙烯基环四硅氧烷的制备方法,该制备方法包括:(1)将甲基乙烯基二氯硅烷加入低温溶剂体系中,低温反应一段时间而后升至高温条件下进行环化反应,反应完成后将反应液冷却,分液,得到酸水层和油层。其中所述溶剂体系包括水和表面活性剂,向所述油层中加入盐溶液进行洗涤沉降,并调整混合物pH值,分离出的水解液,然后对所述水解液进行减压精馏即可得到含有四甲基四乙烯基环四硅氧烷的馏分. [1]
四甲基四乙烯基环四硅氧烷作为一种具有高度反应性的硅醚类化合物,因其多样的化学转化性质和优良的物理化学特性,在多个领域展现出广泛的应用前景。无论是在有机硅聚合物的制备、光固化材料、电子工业,还是医疗和生物材料领域,该物质都发挥了重要作用。有文献报道以四甲基四乙烯基环四硅氧烷为有机硅单体,在乳液体系中开环聚合得到有机硅中间体,采用种子乳液聚合工艺,与丙烯酸单体共聚得到高硅含量的硅丙乳液。研究人员研究了体系的pH,加料方式,乳化剂的用量,引发剂的用量对乳液聚合稳定性的影响发现四甲基四乙烯基环四硅氧烷在pH=3下开环聚合,引发剂用量为单体总量的0.4%,且其配比为 3:2,乳化剂的用量为3%,控制丙烯酸有机硅中间体的滴加时间分别为2 h和3 h制得的乳液稳定性高.
[1] 廖等.一种四甲基四乙烯基环四硅氧烷的制备方法.CN202010010882.5.
有机硅材料主要是一类以Si~O键为主链,在Si上再引入有机基团作为侧链的高分子化合物,其性能优异、功能独特。从21世纪开始,有机硅材料被广泛应用在军用技术、建筑工业、纺织工业、化学工业、金属和油漆工业、医药医疗、电子电气工业,以及航天航空等领域,被列为国家重点鼓励发展的产业之一。有机氯硅烷是制备有机硅聚合物材料及其它官能硅烷的最主要原料。因此,有机氯硅烷中间体的生产状况在很大程度上决定了-个国家有机硅工业发展水平的高低。四甲基二乙烯基二硅氧烷是一种有机化合物,化学式为C8H18OSi2,外观为无色透明液体。
图1 四甲基二乙烯基二硅氧烷的性状图
四甲基二乙烯基二硅氧烷适用于加成型硅橡胶、硅凝胶、液体硅胶、乙烯基硅树脂、乙烯基硅油、铂铬合物等生产过程中的添加剂(中间体)。四甲基二乙烯基二硅氧烷是一类性能优良的功能性有机硅材料,可用作烯烃聚合催化剂的重要助剂,提高聚合收率、反应选择性及产品性能,同时它还是硅橡胶与硅油生产中的常用的封端剂交联剂,此外它还可以与铂配合成高效的络合催化剂用作双组分低温加成型硅橡胶的催化剂。
目前,关于四甲二乙烯基二硅氧烷的合成方法,主要包括格氏试剂法和金属钠缩合法两类。本发明[1]涉及了一种制备四甲基二乙烯基二硅氧烷的方法,包括以下步骤:(1)将四甲基二氢二硅氧烷、氯铂酸催化剂混合,得到混合液;(2)将乙炔以鼓泡的形式通入混合液中进行硅氢加成反应,反应完成后,从反应液中分离纯化得到所述四甲基二乙烯基二硅氧烷。本发明方法不仅产物收率高,操作简单,安全性好,还可以避免格氏法、金属钠缩合法中反应步骤多,中间产物多,格氏试剂镁盐副产物处理难等缺点。
[1]CN102875585B - 一种制备四甲基二乙烯基二硅氧烷的方法
乙烯基三甲基硅烷,英文名:Vinyltrimethylsilane,CAS号:754-05-2,分子量:100.234,密度:0.7±0.1 g/cm3,沸点:55.0±0.0°C at 760 mmHg,分子式:C5H12Si,熔点:-132°C,闪点:-9.4±12.0°C,透明无色液体,不溶于水,易溶于甲醇,常温常压下稳定,避免氧化物、酸接触。
乙烯基三甲基硅烷是一种硅烷耦合剂,用于材料改性可以增加无机填料和高分子有机材料间的相容性,提高复合材料性能。在医药合成中也有重要作用,可用于不饱和芳基衍生物、硅醚化试剂等的合成。
将金属镁、四氢呋喃、碘和1,2-二溴乙烷加入压力釜,引发后通入氯乙烯,再加入卤化亚铜、四氢呋喃和三甲基氯硅烷的混合液,经过一系列步骤蒸馏得到乙烯基三甲基硅烷。
[1]南通正达农化有限公司. 一种乙烯基三甲基硅烷的加工工艺:CN201310314695.6[P]. 2013-11-20.
1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氮烷是一种无色透明液体,分子式为C8H19NSi2,分子量为185.42。它是一种活泼的硅烷偶联剂,主要用于液体硅橡胶产品中气相二氧化硅的表面处理。此外,它还可以用于硅树脂橡胶、硅树脂胶体和乙烯基硅树脂的制备,以及作为涂料添加剂、聚合物改性剂、药物和农业化学品的合成中间体。在负性光刻胶领域中,它也是常用的助黏性促进剂。
制备方法一:首先向高位滴加槽内投入浓硫酸9kg,再向搅拌釜内投入二甲基乙烯基乙氧基硅烷24kg和甲苯10kg,混合搅拌一小时;然后向搅拌釜内滴加浓硫酸,两小时内滴加完成,反应时使用气相平衡装置,防止甲苯、二甲基乙烯基乙氧基硅烷挥发,既降低了物料损耗、又防止了环境污染,温度控制在65℃以下;反应结束后停止搅拌,静止分层60分钟,升温80℃蒸出乙醇,放出底部稀硫酸,将上层粗产物导入氨化釜内。
氨化:在氨化前先将底部杂质放净,然后开启循环水泵和搅拌,打开进氨阀门,缓慢通氨,控制温度≤75℃,压力≤0.18MPa。当釜温不再上升,达到温度上限并且开始下降时,缓慢关闭进氨阀,釜压接近压力上限一小时无变化进入保压阶段。当反应釜温高于循环水温1~2℃时,先取出1小瓶物料离心分层,取上层清液进行水解,用BaCl2滴定,无白色沉淀,确认反应透彻后结束反应。
精馏:将清液投入精馏塔釜内,在塔板数8~10块下变回流比操作,间歇采出甲苯(塔顶温112℃)和中间馏份循环使用,再采出四甲基二乙烯基二硅氧烷塔顶温(139℃),最后塔釜内剩余为目的产物1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氮烷(顶温161℃)。
上述工艺可制备1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氮烷16.22kg,收率为94.9%,纯度为97.9%。
将所制得的产品进行核磁共振分析,对氢谱解析可知,5.1ppm处为CH2上的氢,4.9ppm处为CH的氢,2.0ppm处为NH的活泼氢,0.14ppm处为CH3上的氢,综上所述,可得知目标物为1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氮烷。
制备方法二:向反应釜中加入2mol的二甲基乙烯基氯硅烷,向其中通入氨气进行反应,通氨量控制为二甲基乙烯基氯硅烷与氨气的摩尔比2:3.4,在2小时内通入99%。
A、控制反应压力为5公斤NH3压力,130℃反应,反应时间为6h,反应结束后,加入二氯乙烷溶出产物;
B、将上述产物加入总用量为产物质量0.05%的对苯二酚、叔丁基邻苯二酚和环烷酸铜,于温度160-163℃、760mmHg条件下进行分子蒸馏,得到无色透明液体。产品含量98.95%,收率98%。检测产品密度为0.819g/cm3,氯化铵为0,1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氮烷含量0.1%。
[1] [中国发明] CN201711250094.8 一种四甲基二乙烯基二硅氮烷的制备方法
[2] [中国发明] CN201711123211.4 1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氮烷的制备方法
乙烯基三甲基硅烷是一种常用的有机试剂,具有广泛的应用领域。它可以与乙烯等发生亲电取代反应、加成反应,用于合成酮、不饱和芳基衍生物、硅醚化试剂、α,β-不饱和醛、α,β-不饱和一级胺等化合物。
在催化剂的作用下,乙烯基三甲基硅烷可以与醛、一氧化碳等反应生成酮,也可以与脂肪族的α,β-不饱和酰氯加成生成环酮。
在钯催化下,乙烯基三甲基硅烷与4-氯碘苯发生反应,生成二芳基乙烯。在不同的钯催化剂下,乙烯基三甲基硅烷与单分子碘苯反应得到不同的产物。
乙烯基三甲基硅烷可以与硫醇、氢磷酸酯等发生加成反应,得到相应的加成产物。
在催化剂的作用下,乙烯基三甲基硅烷可以与酯类化合物反应生成具有手性的三元环状化合物。
在不同的催化剂催化下,乙烯基三甲基硅烷可以发生较高立体选择性的氢羰基化反应。
乙烯基三甲基硅烷可以通过乙烯基的格氏试剂与三甲基氯硅烷在四氢呋喃中反应制备而成,产率较高。在使用过程中,需要注意其易燃性和吸湿性,应在通风良好的通风橱中使用,避免与眼睛和皮肤直接接触。
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氯己烷是一种常用的医药合成中间体和有机合成中间体,在实验室研发和化工医药合成过程中广泛应用。
1)制备雷莫司琼:通过将1-氯己烷、N-甲基吲哚和三氟乙酸混合加热搅拌,然后加入R-4,5,6,7-四氢-1H-苯并咪唑-5-甲酸酐,进行反应得到混合产物。通过水相分离、洗涤、调节溶液PH值等步骤,最终得到雷莫司琼。这种制备方法简便,减少了副反应的发生,提高了收益率。
2)合成乙烯基含氯硅烷:通过在醚溶剂中使用二苯并吡啶或咔唑作配位体与氯铂酸反应生成铂的络合物作为催化剂,在反应塔内进行连续进料反应,使用氯己烷作为溶剂,合成乙烯基含氯硅烷。这种方法操作简便,选择性高于97.0%,反应平稳易控。
[1] CN201610112860.3一种高收率的雷莫司琼的生产方法
[2] CN200710168341.X一种合成乙烯基含氯硅烷的方法