CN104558011B - 一种二乙基胺甲基三烷氧基硅烷的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二乙基胺甲基三烷氧基硅烷的合成方法，属有机化学领域。本发明采用二乙胺、二甲苯和氯甲基三烷氧基硅烷在一定的反应条件下合成二乙基胺甲基三烷氧基硅烷和二乙胺盐酸盐，反应中在反应器内加入定量的二甲苯做溶剂来提高反应温度，并且起到对二乙胺盐酸盐进行萃取。过滤分离出滤渣二乙胺盐酸盐，二乙胺盐酸盐可用作中档环保型清洗助焊剂和有机分析试剂等；滤液为二乙基胺甲基三烷氧基硅烷粗品，滤液粗品与洗盐的洗液一起蒸馏得到二乙基胺甲基三烷氧基硅烷产品，不仅提高了产品收率，且降低了生产成本。本发明的产品品质高且稳定性好、杂质少等特点，除此之外还有无废料排放、不污染环境、成本低、易工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种二乙基胺甲基三烷氧基硅烷的合成方法，属有机化学领域。
背景技术
有机硅材料素有“工业味精”之称，在高科技领域中是不可或缺的一类化工产品，由于硅元素的特殊性能，使其具有有机和无机的双重结构，使有机硅材料具备了耐高低温、耐气候老化、耐臭氧、电绝缘、耐水、难燃、无毒无腐蚀以及生理惰性等许多有益特点，被广泛应用于电子、电器、航空、航天、建筑、纺织、医药、日化等领域。硅烷偶联剂作为有机硅材料中不可缺少的一部分，目前市场出现的硅烷偶联剂多为γ-官能团硅烷产品，然而随着硅烷偶联剂的多样化，显然单一的γ-官能团硅烷偶联剂已经无法满足现在的市场需求，所以对能够同时作为交联剂和偶联剂的α-官能团硅烷偶联剂的研究已迫在眉睫。因为α-官能团硅烷能够同时作为交联剂和偶联剂，作为偶联剂在玻璃钢和酚醛树脂等方面使用时，比γ-官能团硅烷具有机械强度、耐热性、耐水性等优点，作为交联剂在硅橡胶中使用时，能够提高其交联速度，提高对特殊材料的粘附力和提高硅橡胶强度等优点。由于国外起步较早已经研发出了部分的α-官能团硅烷产品，而α-官能团硅烷具有着一些γ-官能团硅烷偶联剂所没有特点，目前国内需要的α-官能团硅烷多是进口，但价格较高。而α-官能团硅烷作为能够满足这种γ-官能团硅烷偶联剂所不能给予的特点，α-官能团硅烷的发展已经是势在必行。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种产品收率高、产品质量稳定、能耗低、环境污染小、生产成本低，且适合工业化生产的二乙基胺甲基三烷氧基硅烷的合成方法。
本发明的技术方案是：
一种二乙基胺甲基三烷氧基硅烷的合成方法，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）在带有机械搅拌、冷凝器、恒压滴液漏斗和温度计的反应容器中投入一定量的二乙胺和二甲苯，二甲苯的质量与二乙胺的质量比为1:1，向恒压滴液漏斗内投入定量的ClCH2Si(OR1)3，在每分钟150-200转的速度将反应容器温升至85℃-95℃；
（2）当反应容器温升至85℃~95℃后，开始滴加ClCH2Si(OR1)3进行反应，ClCH2Si(OR1)3滴加时间控制在1-2小时，滴加完后继续反应3-4小时；
（3）3-4小时反应完成后将反应容器温降至常温在-0.03Mpa条件下过滤，滤液为二乙基胺甲基三烷氧基硅烷粗品，滤渣为二乙胺盐酸盐，用二乙胺质量18%-22%的二甲苯分三次对滤渣进行洗涤；
（4）将粗品与洗液进行蒸馏，先常压回收二乙胺，然后在-0.07Mpa条件下回收溶剂二甲苯，最后开启真空泵在-0.098MPa条件下蒸馏，得：二乙基胺甲基三烷氧基硅烷成品，分离出的溶剂二甲苯和二乙胺可用于下一锅反应。
本发明的的化学反应方程式如下：
合成反应方程式如下：
其中
R1可以表示CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3、CH（CH3）2、CH2CH2CH2CH3、CH2CH(CH3)2、CH2CH3OCH3。
本发明的原理
本发明是由二乙胺、二甲苯和氯甲基三烷氧基硅烷按照一定的投料比分别投入到反应器和进料器中，在一定的温度下将进料器中的氯甲基三烷氧基硅烷以一定的流速进到反应器中，反应生成二乙基胺甲基三烷氧基硅烷和二乙胺盐酸盐，由于二乙胺沸点较低以及二乙胺盐酸盐在粗品中有一定的溶解度，所以在反应时要加入一定量的二甲苯来提高反应温度并起到溶剂的作用，反应完成后降温至常温在-0.03Mpa条件下过滤，滤液为二乙基胺甲基三烷氧基硅烷粗品，滤渣为二乙胺盐酸盐，用二乙胺质量18%~22%的二甲苯分三次对滤渣进行洗涤，将粗品与洗液进行蒸馏，先常压回收二乙胺，然后在-0.07Mpa条件下回收溶剂二甲苯，最后开启真空泵在-0.098MPa条件下蒸馏，得到二乙基胺甲基三烷氧基硅烷成品，分离出的溶剂二甲苯和二乙胺可用于下一锅反应。其中二乙胺盐酸盐可用作中档环保型清洗助焊剂和有机分析试剂等，这样不仅解决了环保问题而且还让二乙胺盐酸盐产生了经济效益。
本发明与资料报道的方法相比，结果如下：
本发明与现有技术的优点在于：
本发明加大了投料的比例，缩短了进料的时间，并且在反应中加入了二甲苯做溶剂，提高反应温度和减少了蒸馏时在粗品中残留的部分的二乙胺盐酸盐被带入到产品中导致产品存放过程中有结晶出现，并且粗品中有二乙胺盐酸盐的存在还能够导致高沸的增加，严重影响了产品收率和产品质量，并且该方法通过加溶剂来提高反应温度采用常压反应，避免高压反应带来的安全隐患。本发明的成品收率在90%以上，产品气相色谱检测含量达到98%以上，产品游离氯在10ppm以下，产品存放比较稳定无结晶出现。此外，本发明还对二乙胺盐酸盐外卖，不仅避免了环境污染而且间接地降低了生产成本。
具体实施方案
实施例1：
在带有机械搅拌、冷凝器、恒压滴液漏斗和温度计的5000ml三口反应烧瓶中投入1316.52g（18mol）的二乙胺和1316.52g的二甲苯，向恒压滴液漏斗内投入512.01g（3mol）氯甲基三甲氧基硅烷，在每分钟150转的速度下将反应烧瓶内的温度升至90℃，然后在此温度下用1.5小时将恒压漏斗中的氯甲基三甲氧基硅烷滴入三口反应器内，滴加完毕后将温度升至95℃继续反应3.5小时。反应完成后将反应烧瓶内的温度降至常温，滤渣用263.30g二甲苯分三次洗涤滤渣过滤，过滤后的滤渣331.21g为副产物二乙胺盐酸盐，将过滤后的滤液和洗盐的洗液混在一起待蒸馏，得到总量为3069.84g的二乙基胺甲基三甲氧基硅烷粗品，将粗品倒入蒸馏瓶内蒸馏，先进行常压接100℃馏分得到过量的二乙胺为874.65g，然后开启水冲泵在-0.07MPa接112℃的馏分1572.28g为溶剂二甲苯，最后开启真空泵蒸馏，得二乙基胺甲基三甲氧基硅烷成品560.21g，二乙基胺甲基三甲氧基硅烷经GC检测含量为98.12%，游离氯为7ppm，产品收率为90.06%。
实施例2：
在带有机械搅拌、冷凝器、恒压滴液漏斗和温度计的5000ml三口反应烧瓶中投入1316.52g（18mol）的二乙胺和1316.52g的二甲苯，向恒压滴液漏斗内投入638.25g（3mol）氯甲基三乙氧基硅烷，在每分钟180转的速度将反应烧瓶内的温度升至85℃，然后在此温度下用2小时将恒压漏斗中的氯甲基三乙氧基硅烷滴入三口反应器内，滴加完毕后将温度升至90℃继续反应4小时。反应完成后将反应烧瓶内的温度降至常温，滤渣用263.30g二甲苯分三次洗涤滤渣过滤，过滤后的滤渣332.78g为副产物二乙胺盐酸盐，将过滤后的滤液和洗盐的洗液混在一起待蒸馏，得总量为3198.98g的二乙基胺甲基三乙氧基硅烷粗品，将粗品倒入蒸馏瓶内蒸馏，先进行常压接100℃馏分得到过量的二乙胺为872.99g，然后开启水冲泵在-0.07MPa接112℃的馏分1572.96g为溶剂二甲苯，最后开启真空泵蒸馏，得二乙基胺甲基三乙氧基硅烷成品677.56 g，二乙基胺甲基三乙氧基硅烷经GC检测含量为98.20%，游离氯为5ppm，产品收率为90.55%。
实施例3：
在带有机械搅拌、冷凝器、恒压滴液漏斗和温度计的5000ml三口反应烧瓶中投入1316.52g（18mol）的二乙胺和1316.52g的二甲苯，向恒压滴液漏斗内投入764.52g（3mol）氯甲基三正丙氧基硅烷，在每分钟200转的速度将反应烧瓶内的温度升至90℃，然后在此温度下用1小时将恒压漏斗中的氯甲基三正丙氧基硅烷滴入三口反应器内，滴加完毕后将温度升至95℃继续反应3小时。反应完成后将反应烧瓶内的温度降至常温，滤渣用263.30g二甲苯分三次洗涤滤渣过滤，过滤后的滤渣332.59g为副产物二乙胺盐酸盐，将过滤后的滤液和洗盐的洗液混在一起待蒸馏，得总量为3325.66g的二乙基胺甲基三正丙氧基硅烷粗品，将粗品倒入蒸馏瓶内蒸馏，先进行常压接100℃馏分得到过量的二乙胺为874.12g，然后开启水冲泵在-0.07MPa接112℃的馏分1573.11g为溶剂二甲苯，最后开启真空泵蒸馏，得二乙基胺甲基三正丙氧基硅烷成品795.85 g，二乙基胺甲基三正丙氧基硅烷经GC检测含量为98.26%，游离氯为6ppm，产品收率为91.00%。
实施例4：
在带有机械搅拌、冷凝器、恒压滴液漏斗和温度计的5000ml三口反应烧瓶中投入1316.52g（18mol）的二乙胺和1316.52g的二甲苯，向恒压滴液漏斗内投入764.52g（3mol）氯甲基三异丙氧基硅烷，在每分钟150转的速度将反应烧瓶内的温度升至90℃，然后在此温度下用1.5小时将恒压漏斗中的氯甲基三异丙氧基硅烷滴入三口反应器内，滴加完毕后将温度升至95℃继续反应4小时。反应完成后将反应烧瓶内的温度降至常温，滤渣用263.30g二甲苯分三次洗涤滤渣过滤，过滤后的滤渣332.50g为副产物二乙胺盐酸盐，将过滤后的滤液和洗盐的洗液混在一起待蒸馏，得总量为3325.98g的二乙基胺甲基三异丙氧基硅烷粗品，将粗品倒入蒸馏瓶内蒸馏，先进行常压接100℃馏分得到过量的二乙胺为874.57g，然后开启水冲泵在-0.07MPa接112℃的馏分1573.11g为溶剂二甲苯，最后开启真空泵蒸馏，得二乙基胺甲基三异丙氧基硅烷成品795.38 g，二乙基胺甲基三异丙氧基硅烷经GC检测含量为98.24%，游离氯为7ppm，产品收率为90.95%。
实施例5：
在带有机械搅拌、冷凝器、恒压滴液漏斗和温度计的5000ml三口反应烧瓶中投入1316.52g（18mol）的二乙胺和1316.52g的二甲苯，向恒压滴液漏斗内投入890.79g（3mol）氯甲基三正丁氧基硅烷，在每分钟150转的速度将反应烧瓶内的温度升至90℃，然后在此温度下用1.5小时将恒压漏斗中的氯甲基三正丁氧基硅烷滴入三口反应器内，滴加完毕后将温度升至95℃继续反应4小时。反应完成后将反应烧瓶内的温度降至常温，滤渣用263.30g二甲苯分三次洗涤滤渣过滤，过滤后的滤渣333.10g为副产物二乙胺盐酸盐，将过滤后的滤液和洗盐的洗液混在一起待蒸馏，得总量为3450.06g的二乙基胺甲基三正丁氧基硅烷粗品，将粗品倒入蒸馏瓶内蒸馏，先进行常压接100℃馏分得到过量的二乙胺为873.99g，然后开启水冲泵在-0.07MPa接112℃的馏分1573.81g为溶剂二甲苯，最后开启真空泵蒸馏，得二乙基胺甲基三正丁氧基硅烷成品913.76 g，二乙基胺甲基三正丁氧基硅烷经GC检测含量为98.34%，游离氯为6ppm，产品收率为91.30%。
实施例6：
在带有机械搅拌、冷凝器、恒压滴液漏斗和温度计的5000ml三口反应烧瓶中投入1316.52g（18mol）的二乙胺和1316.52g的二甲苯，向恒压滴液漏斗内投入890.79g（3mol）氯甲基三正丁氧基硅烷，在每分钟150转的速度将反应烧瓶内的温度升至90℃，然后在此温度下用1.5小时将恒压漏斗中的氯甲基三正丁氧基硅烷滴入三口反应器内，滴加完毕后将温度升至95℃继续反应4小时。反应完成后将反应烧瓶内的温度降至常温，滤渣用263.30g二甲苯分三次洗涤滤渣过滤，过滤后的滤渣333.23g为副产物二乙胺盐酸盐，将过滤后的滤液和洗盐的洗液混在一起待蒸馏，得到总量为3450.96g的二乙基胺甲基三正丁氧基硅烷粗品，将粗品倒入蒸馏瓶内蒸馏，先进行常压接100℃馏分得到过量的二乙胺为873.76g，然后开启水冲泵在-0.07MPa接112℃的馏分1573.66g为溶剂二甲苯，最后开启真空泵蒸馏，得二乙基胺甲基三正丁氧基硅烷成品913.90g，二乙基胺甲基三正丁氧基硅烷经GC检测含量为98.36%，游离氯为5ppm，产品收率为91.31%。
实施例7：
在带有机械搅拌、冷凝器、恒压滴液漏斗和温度计的5000ml三口反应烧瓶中投入1316.52g（18mol）的二乙胺和1316.52g的二甲苯，向恒压滴液漏斗内投入908.43g（3mol）氯甲基三-（甲氧乙氧基）硅烷，在每分钟150转的速度将反应烧瓶内的温度升至90℃，然后在此温度下用1.5小时将恒压漏斗中的氯甲基三-（甲氧乙氧基）硅烷滴入三口反应器内，滴加完毕后将温度升至95℃继续反应4小时。反应完成后将反应烧瓶内的温度降至常温，滤渣用263.30g二甲苯分三次洗涤滤渣过滤，过滤后的滤渣333.58g为副产物二乙胺盐酸盐，将过滤后的滤液和洗盐的洗液混在一起待蒸馏，得总量为3468.59g的二乙基胺甲基三-（甲氧乙氧基）硅烷粗品，将粗品倒入蒸馏瓶内蒸馏，先进行常压接100℃馏分得到过量的二乙胺为872.38g，然后开启水冲泵在-0.07MPa接112℃的馏分1574.21g为溶剂二甲苯，最后开启真空泵蒸馏，得二乙基胺甲基三-（甲氧乙氧基）硅烷成品935.26g，二乙基胺甲基三-（甲氧乙氧基）硅烷经GC检测含量为98.52%，游离氯为5ppm，产品收率为91.83%。
Claims (1)
1.一种二乙基胺甲基三烷氧基硅烷的合成方法，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）在带有机械搅拌、冷凝器、恒压滴液漏斗和温度计的反应容器中投入一定量的二乙胺和二甲苯，二甲苯的质量与二乙胺的质量比为1:1，向恒压滴液漏斗内投入定量的ClCH2Si(OR1)3，在每分钟150-200转的速度将反应容器温升至85℃-95℃；
（2）当反应容器温升至85℃~95℃后，开始滴加ClCH2Si(OR1)3进行反应，ClCH2Si(OR1)3滴加时间控制在1-2小时，滴加完后继续反应3-4小时；
（3）3-4小时反应完成后将反应容器温降至常温在-0.03Mpa条件下过滤，滤液为二乙基胺甲基三烷氧基硅烷粗品，滤渣为二乙胺盐酸盐，用二乙胺质量18%-22%的二甲苯分三次对滤渣进行洗涤；
（4）将粗品与洗液进行蒸馏，先常压回收二乙胺，然后在-0.07Mpa条件下回收溶剂二甲苯，最后开启真空泵在-0.098MPa条件下蒸馏，得：二乙基胺甲基三烷氧基硅烷成品，分离出的溶剂二甲苯和二乙胺可用于下一锅反应；
其化学反应方程式如下：
其中：
R1可以表示CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3、CH（CH3）2、CH2CH2CH2CH3、CH2CH(CH3)2、CH2CH2OCH3。
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