CN103012462A - 乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法 - Google Patents

乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法 Download PDF

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姬鹏燕
赵坤
刘茵
张鹏云
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Abstract

本发明公开了一种乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的合成方法，它利用氯硅烷的醇解合成乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物。本发明采用乙烯基三氯硅烷和三氟乙醇作为原料，通入氩气、氮气等惰性气体，以二氯甲烷作为溶剂，在一定温度、时间下反应，合成乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物。本发明合成方法可用于工业化生产，所制得的产品是新型材料含氟硅聚合物的单体，有机结合了有机硅与有机氟化合物的优点，在保持有机硅材料耐热性、耐寒性的同时兼具耐候耐老化、耐溶剂和油等优异性能，具有更低的表面能性能。

Description

乙烯基三(2,2,2-三氟)乙氧基硅烷化合物的制备方法
技术领域
    本发明属于有机合成化学领域，具体涉及乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法。
背景技术
乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物是含氟硅聚合物的一种重要单体，含氟硅聚合物大多是以-Si-O-为主链，氟烷基为侧链的含氟聚硅氧烷，由于主链是有机硅结构，它既保持有机硅材料的耐热耐寒性能，还兼具含氟材料的优异性能，使得含氟硅聚合物具有卓越的耐候性、耐高低温性、防水性和防油性、耐腐蚀性、化学稳定性，可广泛应用于涂料工业、脱模剂、织物、皮革、纸张的整理剂以及润滑剂等领域，而且应用领域不断扩大。
文献报道的的醇解合成方法: 在一定条件下，乙烯基氯硅烷和醇（甲醇、乙醇、甲氧基乙醇等）反应可制得乙烯基烷氧基硅烷，对于化合物乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷的合成研究，国内外未见相同文献报道，因此，其合成技术与相关研究备受关注。
发明内容
本发明的目的是提供一种产物的收率较高，并可实现工业化生产的乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的合成方法。
本发明技术方案如下：一种乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法包含以下步骤：
步骤一：在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器，规格为100mL的三口烧瓶中，加入溶剂50—100mL，将原料乙烯基三氯硅烷用移液管加入到溶剂液面下，在氮气N2或氩气Ar2保护下启动磁力搅拌器，开始加热，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一原料三氟乙醇，同时不断搅拌，维持回流，待三氟乙醇滴完后再升温回流4—7 h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量的三氟乙醇，再减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一中原料乙烯基三氯硅烷和原料三氟乙醇的体积比为：1.0:2.0—2.8。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一中原料乙烯基三氯硅烷和溶剂二氯甲烷的体积比为：1:10—12，三氟乙醇滴加速度为0.5 —1 mL/min，氮气N2或氩气Ar2的流量为50—80 mL /min，反应的温度为20—40℃，反应时间为4—7 h。
本发明制备所得化合物乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷的结构式为：
Figure 2013100157198100002DEST_PATH_IMAGE001
经IR、1HNMR、13 CNMR表征。
本发明的有益效果：本发明乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的合成方法；本发明副反应少，合成方法简单，反应条件温和，设备要求简单，产物的收率较高，达到63%—75%，易于工业化生产；在含氟硅烷及其聚合物在新型材料领域的有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面的具体实施例可以说明本发明的技术方案及有益效果，但并不限制本发明。
    实施例1  乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法：
步骤一：在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器的100mL三口烧瓶中，加入溶剂二氯甲烷50mL，将原料乙烯基三氯硅烷39mmol（5mL）通过移液管加入到溶剂二氯甲烷的液面下，在Ar2保护下启动磁力搅拌器，Ar2流量为50mL/min，开始加热，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一原料三氟乙醇139mmol（10mL），滴加速度为0.5mL/min，同时不断搅拌，滴完后再升温至40℃回流4h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量三氟乙醇，再进行减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物，沸点为118—120℃/639 mmHg，产率为69%。
产物的结构式为
Figure 135418DEST_PATH_IMAGE002
产物的表征数据：IR(neat)：3525, 1601, 1290, 1170 cm-1；1H NMR(CDCl3，400 MHz)：δ 6.37—6.32(dd, J = 3.2 Hz, 1H)；6.22—6.16 (dd, J = 3.2 Hz, 1H)；5.90—5.81 (m, 1H)；4.16—4.09 (m, 6H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ = 60.80, 61.04, 61.28, 61.53, 120.83, 122.67, 124.51, 125.32, 126.30, 140.41。
实施例2  乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法：
步骤一：在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器的100mL 三口烧瓶中，加入溶剂二氯甲烷60mL，将原料乙烯基三氯硅烷39mmol（5mL）通过移液管加入到溶剂液面下，在N2保护下启动磁力搅拌器，N2流量为60 mL /min，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一原料三氟乙醇139mmol（10mL），滴加速度为1mL/min，同时不断搅拌，滴完后保持温度20℃继续反应7h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量三氟乙醇，再进行减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物，沸点为118—120℃/639 mmHg，产率为65%。
产物的结构式及产物的表征数据同实施例1。
实施例3  乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法：
步骤一：在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器的100mL 三口烧瓶中，加入溶剂二氯甲烷60mL，将原料乙烯基三氯硅烷39mmol（5mL）通过移液管加入到溶剂二氯甲烷液面下，在Ar2保护下启动磁力搅拌器，Ar2流量为80 mL /min，开始加热，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一底料三氟乙醇139mmol（10mL），滴加速度为0.5mL/min，同时不断搅拌，滴完后再升温至30℃继续反应5 h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量三氟乙醇，再进行减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物，沸点为118—120℃/639 mmHg，产率为63%。
产物的结构式及产物的表征数据同实施例1。
实施例4  乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法：
步骤一：在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器的100mL 三口烧瓶中，加入溶剂二氯甲烷60mL，将原料乙烯基三氯硅烷39mmol（5mL）通过移液管加入到溶剂二氯甲烷液面下，在Ar2保护下启动磁力搅拌器，Ar2流量为50 mL /min，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一底料三氟乙醇156mmol（11.2mL），滴加速度为0.5mL/min，同时不断搅拌，滴完后保持温度20℃继续反应7 h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量三氟乙醇，再进行减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物，沸点为118—120℃/639 mmHg，产率为65%。
产物的结构式及产物的表征数据同实施例1。
实施例5  乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法：
步骤一：在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器的100mL 三口烧瓶中，加入溶剂二氯甲烷60mL，将原料乙烯基三氯硅烷39mmol（ 5mL）通过移液管加入到溶剂二氯甲烷的液面下，在N2保护下启动磁力搅拌器，N2流量为60 mL /min，开始加热，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一原料三氟乙醇156mmol（11.2mL），滴加速度为0.5mL/min，同时不断搅拌，滴完后再升温至30℃继续反应5 h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量三氟乙醇，再进行减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物，沸点为118—120℃/639 mmHg，产率为67%。
产物的结构式及产物的表征数据同实施例1。
实施例6  乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法：
步骤一：在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器的100mL 三口烧瓶中，加入溶剂二氯甲烷50mL，将原料乙烯基三氯硅烷39mmol（5mL）通过移液管加入到溶剂二氯甲烷液面下，在Ar2保护下启动磁力搅拌器，Ar2流量为80 mL /min，开始加热，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一原料三氟乙醇156mmol（11.2mL），滴加速度为0.5mL/min，同时不断搅拌，滴完后再升温至40℃回流反应4h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量三氟乙醇，再进行减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物，沸点为118—120℃/639 mmHg，产率为70%。
产物的结构式及产物的表征数据同实施例1。
实施例7  乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法：
步骤一：在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器的100mL 三口烧瓶中，加入溶剂二氯甲烷50mL，将原料乙烯基三氯硅烷39mmol（5mL）通过移液管加入到溶剂二氯甲烷液面下，在Ar2保护下启动磁力搅拌器，Ar2流量为80 mL /min，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一原料三氟乙醇195mmol（14mL），滴加速度为1mL/min，同时不断搅拌，滴完后保持温度20℃继续反应7h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量三氟乙醇，再进行减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物，沸点为118—120℃/639 mmHg，产率为72%。
产物的结构式及产物的表征数据同实施例1。
实施例8  乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法：
步骤一：在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器的100mL三口烧瓶中，加入溶剂二氯甲烷60mL，将原料乙烯基三氯硅烷39mmol（ 5mL）通过移液管加入到溶剂二氯甲烷的液面下，在Ar2保护下启动磁力搅拌器，Ar2流量为50 mL /min，开始加热，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一原料三氟乙醇195mmol（14mL），滴加速度为1mL/min，同时不断搅拌，滴完后再升温至30℃继续反应5h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量三氟乙醇，再进行减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物，沸点为118—120℃/639 mmHg，产率为65%。
产物的结构式及产物的表征数据同实施例1。
实施例9  乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法：
在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器的100mL 三口烧瓶中，加入溶剂二氯甲烷50mL，将原料乙烯基三氯硅烷39mmol（5mL）通过移液管加入到溶剂二氯甲烷液面下，在Ar2保护下启动磁力搅拌器，Ar2流量为60 mL /min，开始加热，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一原料三氟乙醇195mmol（14mL），滴加速度为0.5mL/min，同时不断搅拌，滴完后再升温至40℃回流反应4h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量三氟乙醇，再进行减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物，沸点为118—120℃/639 mmHg。产率为75%。
产物的结构式及产物的表征数据同实施例1。

Claims (6)

1.一种乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法，其特征在于它包含以下步骤：
步骤一：在装有导气管、恒压滴液漏斗和球型冷凝器，规格为100mL的三口烧瓶中，加入溶剂50—100mL，将原料乙烯基三氯硅烷用移液管加入到溶剂液面下，在氮气N2或氩气Ar2保护下启动磁力搅拌器，开始加热，从恒压滴液漏斗中缓慢滴加另一原料三氟乙醇，同时不断搅拌，维持回流，待三氟乙醇滴完后再升温回流4—7 h；
步骤二：反应完全后，蒸除溶剂和过量的三氟乙醇，再减压蒸馏，得无色透明液体，即为乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物。
2.如权利要求1所述乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤一中所述原料乙烯基三氯硅烷和所述原料三氟乙醇的体积比为：1.0:2.0—2.8。
3.如权利要求1或2所述乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤一中所述溶剂为二氯甲烷，所述原料乙烯基三氯硅烷和所述溶剂二氯甲烷的体积比为：1:10—12。
4.如权利要求3所述乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤一中三氟乙醇滴加速度为0.5 —1 mL/min。
5.如权利要求4所述乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤一中氮气N2或氩气Ar2的流量为50—80 mL /min。
6.如权利要求5所述乙烯基三（2,2,2-三氟）乙氧基硅烷化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤一中乙烯基三氯硅烷和三氟乙醇反应的温度为20—40℃，反应时间为4—7 h。
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