CN109232633B - 一种三甲基一甲氧基硅烷-六甲基二硅氮烷联合制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三甲基一甲氧基硅烷‑六甲基二硅氮烷联合制备方法，该方法的具体步骤为：向三甲基氯硅烷中加入甲醇，使用氮气将产生的氯化氢从体系中排出，吸收成盐酸；甲醇加入完毕后，搅拌数分钟，将混合物料转入高压釜内，注入液氨，搅拌反应后，过滤，回收氨气，再通过常压蒸馏收集三甲基一甲氧基硅烷，减压精馏得到六甲基二硅氮烷。本发明一种三甲基一甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷联合制备的方法实现了三甲基一甲氧基硅烷生产的经济性，避免了有机碱的使用；提高了三甲基氯硅烷的利用率，几乎不产生经济价值较低的六甲基二硅氧烷。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，尤其是一种三甲基一甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷联合制备的方法。
背景技术
三甲基硅基基团是一种结构独特的基团，在有机合成中常被用作保护基团，该基团在有机硅工业中应用极为广泛，可以作为粉体的疏水改性基团，也可以作为硅树脂、硅油、硅橡胶的封端基团而发挥重要作用。工业上，具有三甲基硅基基团的主要产品有三甲基氯硅烷、六甲基二硅氧烷和六甲基二硅氮烷等，其中，三甲基氯硅烷因反应速率快，会释放氯化氢等原因通常不直接使用，而是作为基础原料。六甲基二硅氧烷制备简单，价格低廉，但是反应活性不高，可以用作硅油、硅橡胶的封端剂，但是在粉体处理中应用不广。六甲基二硅氮烷是当前粉体疏水改性最常用的三甲基硅基化试剂，具有封端速率快、效果好的特点，但是该化合物使用过程中会产生氨气，产生气味，而且由于氨的催化作用，会使封端过程速率过快，不利于反应控制。三甲基一甲氧基硅烷与六甲基二硅氮烷相比，同样具有较好的反应活性，又不释放气体，使用过程中无异味，无需吸收尾气，是一种理想的三甲基硅基化试剂，表现出了良好的应用潜力和经济价值。然而，迄今为止，三甲基一甲氧基硅烷尚难以完全工业化生产，原因主要在于三甲基一甲氧基硅烷最经济的合成方法是采用三甲基氯硅烷与甲醇通过酯化反应合成，而三甲基氯硅烷与三甲基一甲氧基硅烷的沸点几乎一致的同时，三甲基一甲氧基硅烷与甲醇又会形成共沸物，导致了分离困难，而且，这些性质也导致了酯化反应难以采用塔式酯化，需采用有机碱作为氟酸剂的釜式酯化反应才能以一定收率得到目标产品，导致生产成本较高。另外，由于酯化过程中甲醇与氯化氢反应产生的水会使产品中含有较多的六甲基二硅氧烷，经济价值较低。这些原因都极大地限制了三甲基一甲氧基硅烷的工业化生产和应用。开发一种三甲基一甲氧基硅烷可行的工业化生产方法可以针对性地解决目前的难题，也可以为三甲基一甲氧基硅烷这一良好的三甲基硅基化试剂的大规模应用创作良好的条件。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，提供一种三甲基一甲氧基硅烷-六甲基二硅氮烷联合制备方法
本发明通过下述方案实现：
一种三甲基一甲氧基硅烷-六甲基二硅氮烷联合制备方法，该方法的具体步骤为：向三甲基氯硅烷中加入甲醇，使用氮气将产生的氯化氢从体系中排出，吸收成盐酸；甲醇加入完毕后，搅拌数分钟，将混合物料转入高压釜内，注入液氨，搅拌反应后，过滤，回收氨气，再通过常压蒸馏收集三甲基一甲氧基硅烷，减压精馏得到六甲基二硅氮烷。
所述甲醇与三甲基氯硅烷的质量比为0.15-0.25。
所述液氨与三甲基氯硅烷的质量比为0.2-0.5。
所述甲醇与三甲基氯硅在常压下反应，反应温度为-30℃到10℃之间。
混合物料与液氨的反应在高压釜内进行，反应釜内压强为0.2MPa到5MPa之间，反应温度为20℃到80℃之间。
本发明的有益效果为：
本发明一种三甲基一甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷联合制备的方法实现了三甲基一甲氧基硅烷生产的经济性，避免了有机碱的使用；提高了三甲基氯硅烷的利用率，几乎不产生经济价值较低的六甲基二硅氧烷；反应后的体系中不残留三甲基氯硅烷、甲醇等与三甲基一甲氧基硅烷难以分离的物质，分离简单，降低了较高纯度三甲基一甲氧基硅烷的获取难度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明：
本发明的技术方案为：一种三甲基一甲氧基硅烷-六甲基二硅氮烷联合制备方法，该方法的具体步骤为：向三甲基氯硅烷中加入甲醇，使用氮气将产生的氯化氢从体系中排出，吸收成盐酸；甲醇加入完毕后，搅拌数分钟，将混合物料转入高压釜内，注入液氨，搅拌反应后，过滤，回收氨气，再通过常压蒸馏收集三甲基一甲氧基硅烷，减压精馏得到六甲基二硅氮烷。
所述甲醇与三甲基氯硅烷的质量比为0.15-0.25。
所述液氨与三甲基氯硅烷的质量比为0.2-0.5。
所述甲醇与三甲基氯硅在常压下反应，反应温度为-30℃到10℃之间。
混合物料与液氨的反应在高压釜内进行，反应釜内压强为0.2MPa到5MPa之间，反应温度为20℃到80℃之间。
本申请反应的化学方程式为：
下面结合具体的实施例对本发明做进一步阐述：
实施例1
在500L反应釜内加入200Kg三甲基氯硅烷，通冷却盐水降温至-20℃，通氮气，将30Kg甲醇在30分钟内加入反应釜，此时釜内温度降至-30℃，产生的氯化氢用水吸收成盐酸，搅拌反应15分钟后，将混合物通过管道送入500L高压反应釜内，缓慢加入液氨，观察反应物温度，高于80℃时，通水降温，低于20℃时，停止降温，2小时内，加入100Kg液氨，搅拌反应30分钟后，停止反应，反应后液体中过量的氨先气化回收，用于下一次反应，收完氨的粗品，过滤后，常压蒸馏，收集沸点55-58℃馏分，得三甲基一甲氧基硅烷88Kg。剩余液体进入减压精馏釜内，减压精馏，收集45-55℃/50mmHg馏分，得六甲基二硅氮烷72Kg。
实施例2
在1L三口烧瓶中加入500g三甲基氯硅烷，冰水浴降温至10℃后，往瓶内通氮气鼓泡，开启搅拌，将100g甲醇缓慢滴入加入反应釜，随着反应进行，温度降至0℃附近，产生的氯化氢由氮气带出，甲醇滴加完毕后，继续搅拌反应10分钟，送入1L不锈钢微型高压反应器内，常温下，通过输送泵，将总计100g液氨输入反应器，反应器用冷水降温，10分钟内，液氨加入完毕，在高压反应器内反应120分钟后，排出氨气，常压下除去多于的氨后，过滤除去铵盐，常压蒸馏，收集沸点54-58℃馏分，得三甲基一甲氧基硅烷286g。剩余液体减压精馏，收集35-40℃/30mmHg馏分，得六甲基二硅氮烷81g。
实施例3
在500L反应釜内加入200Kg三甲基氯硅烷，通冷水降温至10℃，通氮气，将50Kg甲醇在30分钟内加入反应釜，釜内温度逐渐降至-10℃，产生的氯化氢经氮气排出反应体系，用水吸收成盐酸，搅拌反应15分钟后，将混合物通过管道送入500L高压反应釜内，缓慢加入液氨，控制反应物温度，高于80℃时，通水降温，低于20℃时，停止降温，在半小时内加入40Kg液氨，搅拌反应30分钟后，停止反应，回收未反应的氨，粗品过滤后，常压蒸馏，收集沸点55-58℃馏分，得三甲基一甲氧基硅烷150Kg。剩余液体进入减压精馏釜内，减压精馏，收集得到六甲基二硅氮烷19Kg。
本申请的一种同时生产三甲基一甲氧基硅烷和六甲基二硅氮烷的方法，在三甲基一甲氧基硅烷实现工业化生产的同时，也可以生产经济价值同样较高的六甲基二硅氮烷，两种产品的总体得率较现有技术有很大的提高，增加产品的商业竞争力。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种三甲基一甲氧基硅烷-六甲基二硅氮烷联合制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
向三甲基氯硅烷中加入甲醇，使用氮气将产生的氯化氢从体系中排出，吸收成盐酸；
甲醇加入完毕后，搅拌数分钟，将混合物料转入高压釜内，注入液氨，搅拌反应后，过滤，回收氨气，再通过常压蒸馏收集三甲基一甲氧基硅烷，减压精馏得到六甲基二硅氮烷；其中混合物料与液氨的反应在高压釜内进行，反应釜内压强为0.2MPa到5MPa之间，反应温度为20℃到80℃之间。
2.根据权利要求1所述的一种三甲基一甲氧基硅烷-六甲基二硅氮烷联合制备方法，其特征在于：所述甲醇与三甲基氯硅烷的质量比为0.15-0.25。
3.根据权利要求1所述的一种三甲基一甲氧基硅烷-六甲基二硅氮烷联合制备方法，其特征在于：所述液氨与三甲基氯硅烷的质量比为0.2-0.5。
4.根据权利要求1所述的一种三甲基一甲氧基硅烷-六甲基二硅氮烷联合制备方法，其特征在于：所述甲醇与三甲基氯硅在常压下反应，反应温度为-30℃到10℃之间。
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| GR01 | Patent grant | ||
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