CN111777649A - 二烷基二茂钼类配合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二烷基二茂钼类配合物及其制备方法和应用。包括以下步骤:于第一溶剂中溶解五氯化钼,第一次冷却,制备第一溶液;于第二溶剂中溶解三烷基硅环戊二烯锂和硼氢化钠,第二次冷却,制备第二溶液;混合第一溶液和第二溶液,搅拌2h~4h,升温至55h~75h,反应20h‑18h,向反应产物中加入烷烃萃取,收集水相,过滤,向滤液中加入氯仿,搅拌8h~12h,制备双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼;使双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂反应。本发明先一步合成了二氯二茂钼类配合物,然后再将其与烷基锂反应,制备了二烷基二茂钼类配合物,缩短了反应步骤,降低了生产成本,保持较高的收率,更加有利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及有机化学技术领域,特别是涉及二烷基二茂钼类配合物及其制备方法与应用。
背景技术
近年来,随着石墨烯等二维层状纳米材料研究热潮的兴起,类石墨烯材料过渡金属硫化物引起了物理、化学、材料、电子等众多领域研究机构人员的广泛关注。其中,二硫化钼(MoS2)薄膜在结构和性能上类似于石墨烯,且与零带隙的石墨烯薄膜不同,二硫化钼是一种性能依赖层数的半导体材料,当层数由多层变为单层时,其可从1.2eV的间接带隙半导体变为1.9eV的直接带隙半导体,使发光效率大大增加,二硫化钼在光电子器件领域的潜在应用已经引起广泛的重视。
目前已经报道了许多制备MoS2薄膜的方法,包括机械剥离法、化学剥脱法、气-固生长法、化学气相沉积(CVD)等。然而,上述传统方法存在成本较高、较难控制厚度、沉积温度高、不可控参数较多等问题,限制了MoS2的应用。而且,大面积单晶MoS2原子层薄膜的制备仍然是目前制约MoS2薄膜在高性能电子器上应用的瓶颈。原子层沉积方法(ALD)由于具有自限制的特点和优异的三维结构保形性而日益受到广泛重视。近年来,国内已有使用六羰基钼 (Mo(CO)6)固体钼源和二甲基二硫(C2H6S2)气体硫源,采用原子层沉积技术获得了高纯度的MoS2薄膜的报道[CN107937884A],因此,开发一种饱和蒸气压较高,合成容易并且稳定的源材料具有十分重要的意义。
本申请人曾报道过一种钨配合物及其制备方法(申请号 CN202010249921.7)。在这一篇报道中,先将六氯化钨与环戊烯、乙二醇二甲醚反应,制得四氯化钨乙二醇二甲醚加合物,再与环戊二烯基锂反应,得到双(环戊二烯基锂)二氯化钨中间体。其中,环戊烯作为低沸点还原剂(沸点为 44~46℃),需要低温保存,这对该工艺路线的工业化生产提出了更高的要求,而且,钼配合物的制备方法也与钨配合物的制备方法不同。因此,有必要继续研究钼配合物的合成工艺。
发明内容
基于此,本发明提供一种二烷基二茂钼类配合物的制备方法,采用了与上述钨配合物不同的合成路线,采用一锅法混合,一步合成了二氯二茂钼类配合物,然后再将二氯二茂钼类配合物与烷基锂反应,制备了二烷基二茂钼类配合物,缩短了反应步骤,降低了生产成本,同时保持较高的收率,更加有利于工业化生产。
本发明的技术方案如下:
一种二烷基二茂钼类配合物的制备方法,包括以下步骤:
于第一溶剂中溶解五氯化钼,第一次冷却,制备第一溶液;
于第二溶剂中溶解三烷基硅环戊二烯锂和硼氢化钠,第二次冷却,制备第二溶液;
混合所述第一溶液和第二溶液,搅拌2h~4h,升温至55℃~75℃,反应 20h-28h,向反应产物中加入烷烃萃取,过滤,向滤液中加入氯仿,搅拌8h~12h,制备双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼;
使所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂反应。
在其中一个优选的实施方式中,所述五氯化钼与氯仿的摩尔比为1: (4.0~5.0)。
在其中一个优选的实施方式中,所述三烷基硅环戊二烯锂的制备方法包括以下步骤:
于第三溶剂中溶解环戊二烯基钠,滴加三烷基氯硅烷,反应2h-4h,制备三烷基硅环戊二烯;
于第四溶剂中溶解所述三烷基硅环戊二烯,滴加正丁基锂,制备三烷基硅环戊二烯锂。
在其中一个优选的实施方式中,所述环戊二烯基钠、三烷基氯硅烷和正丁基锂的摩尔比为1:1:(1.0~1.3)。
在其中一个优选的实施方式中,所述第三溶剂为四氢呋喃;所述第四溶剂为正己烷。
在其中一个优选的实施方式中,所述烷基锂选自甲基锂或正丁基锂。
在其中一个优选的实施方式中,使所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂反应的步骤包括:
于第五溶剂中溶解双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼,滴加烷基锂,搅拌8h~12h。
在其中一个优选的实施方式中,所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂的摩尔比为1:(2.0~2.2)。
在其中一个优选的实施方式中,所述第五溶剂为甲基叔丁基醚、乙醚和正己烷中的一种或几种。
在其中一个优选的实施方式中,所述第一次冷却至温度为-10℃~10℃。
在其中一个优选的实施方式中,所述第二次冷却至温度为-10℃~10℃。
在其中一个优选的实施方式中,所述五氯化钼、三烷基硅环戊二烯锂和硼氢化钠的摩尔比为1:(2.0~3.0):(2.0~3.0)。
在其中一个优选的实施方式中,所述第一溶剂为甲苯和四氢呋喃的混合溶剂。
在其中一个优选的实施方式中,所述第二溶剂为四氢呋喃。
在其中一个优选的实施方式中,所述烷烃选自正己烷或正戊烷。
本发明还提供一种二烷基二茂钼类配合物。
技术方案如下:
一种二烷基二茂钼类配合物,具有式(1)所示的结构:
其中,R1-R2分别独立选自烷基;
所述二烷基二茂钼类配合物的制备方法包括以下步骤:
于第一溶剂中溶解五氯化钼,第一次冷却,制备第一溶液;
于第二溶剂中溶解三烷基硅环戊二烯锂和硼氢化钠,第二次冷却,制备第二溶液;
混合所述第一溶液和第二溶液,搅拌2h~4h,升温至55℃~75℃,反应20h-28h,向反应产物中加入烷烃萃取,过滤,向滤液中加入氯仿,搅拌8h~12h,制备双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼;
使所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂反应。
在其中一个优选的实施方式中,所述R1选自甲基或乙基;所述R2选自甲基或丁基。
本发明还提供一种硫化钼薄膜。
技术方案如下:
一种硫化钼薄膜,其制备原料包括上述的制备方法制得的二烷基二茂钼类配合物,或上述的二烷基二茂钼类配合物。
与现有方案相比,本发明具有以下有益效果:
本发明以五氯化钼、三烷基硅环戊二烯锂、硼氢化钠和氯仿为原料,采用一锅法混合,一步合成了二氯二茂钼类配合物,然后再将二氯二茂钼类配合物与烷基锂反应,制备了二烷基二茂钼类配合物,反应步骤少,相比与使用环戊烯,反应试剂性质稳定,储存稳定,容易获得。同时,各反应物价格便宜,降低了成本,而且,反应过程比较平和,没有安全隐患,保证操作人员安全,还能保持较高的收率,更加有利于工业化生产。本发明所制得的二烷基二茂钼类配合物可通过原子层沉积的方法得到纳米厚度的含钼薄膜,尤其是质量较高的硫化钼薄膜,具有重要的科研价值及广阔的工业前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明所述的配合物中,当任何变量(例如R1,R2等)在任何组分中超过一次,则其每次出现的定义独立于其它每次出现的定义。同样,允许取代基及变量的组合,只要这种组合使化合物稳定。
本发明所述的配合物中,“取代”表示被取代基中的原子被取代基所取代。
本发明所述的配合物中,“环原子数”表示原子键合成环状而得到的结构化合物(例如,单环化合物、稠环化合物、交联化合物、碳环化合物、杂环化合物)的构成该环自身的原子之中的原子数。该环被取代基所取代时,取代基所包含的原子不包括在成环原子内。关于以下所述的“环原子数”,在没有特别说明的条件下也是同样的。例如,苯环的环原子数为6,萘环的环原子数为10,噻吩基的环原子数为5。
本发明提供一种二烷基二茂钼类配合物的制备方法,采用一锅法混合,一步合成了二氯二茂钼类配合物,然后再将二氯二茂钼类配合物与烷基锂反应,制备了二烷基二茂钼类配合物。技术方案如下:
一种二烷基二茂钼类配合物的制备方法,包括以下步骤:
于第一溶剂中溶解五氯化钼,第一次冷却,制备第一溶液;
于第二溶剂中溶解三烷基硅环戊二烯锂和硼氢化钠,第二次冷却,制备第二溶液;
混合所述第一溶液和第二溶液,搅拌2h~4h,升温至55℃~75℃,反应 20h-28h,向反应产物中加入烷烃萃取,过滤,向滤液中加入氯仿,搅拌8h~12h,制备双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼;
使所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂反应。
具体地,本发明的上述反应均可在有惰性气氛保护的反应容器中进行。进一步地,惰性气氛可以为高纯氮气或高纯氩气气氛。
所使用的第一溶剂、第二溶剂和烷烃均可经过除水除氧处理。
优选地,第一溶剂为四氢呋喃和甲苯的混合液,于四氢呋喃和甲苯的混合液中溶解五氯化钼。
对第一溶液进行冷却,在其中一个优选的实施方式中,所述第一次冷却至温度为-10℃~10℃。
优选地,第二溶剂为四氢呋喃,于四氢呋喃中溶解三烷基硅环戊二烯锂和硼氢化钠。
对第二溶液进行冷却,在其中一个优选的实施方式中,所述第二次冷却至温度为-10℃~10℃。
其中,所述三烷基硅环戊二烯锂的制备方法可包括以下步骤:
于第三溶剂中溶解环戊二烯基钠,滴加三烷基氯硅烷,反应2h-4h,制备三烷基硅环戊二烯;
于第四溶剂中溶解所述三烷基硅环戊二烯,滴加正丁基锂,制备三烷基硅环戊二烯锂。
优选地,所述第三溶剂为四氢呋喃;所述第四溶剂为正己烷。
可以理解地,可于-5℃~5℃下,将三烷基氯硅烷滴加到环戊二烯基钠的四氢呋喃溶液中,滴加完毕后,于-5℃~5℃下搅拌1h-3h。向瓶内加入冰水淬灭反应,然后使用甲基叔丁基醚萃取,无水硫酸钠干燥,减压抽干溶剂,制备三烷基硅环戊二烯。
于-5℃~5℃下,将正丁基锂滴加到三烷基硅环戊二烯的正己烷溶液中,滴加完毕后,恢复室温反应10h-14h,过滤,洗涤和干燥,制备三烷基硅环戊二烯锂。
优选地,所述三烷基氯硅烷选自三甲基氯硅烷或三乙基氯硅烷。
优选地,所述环戊二烯基钠、三烷基氯硅烷和正丁基锂的摩尔比为1:1: (1.0~1.3)。
在一个优选的实施例中,所述五氯化钼、三烷基硅环戊二烯锂和硼氢化钠的摩尔比为1:(2.0~3.0):(2.0~3.0)。
因为硼氢化钠参与反应时一般放热,有氢气生成,考虑到体系的安全性,可在-10℃~10℃下,将第一溶液滴加到第二溶液中,滴加完毕后,为提高反应收率,可先恢复室温下搅拌2h~4h,待反应稳定后,将温度升高至55℃~75℃,反应20h-28h。反应结束后,减压抽干溶剂,得到反应产物,向反应产物中加入烷烃进行萃取,过滤,向滤液中加入氯仿,搅拌8h~12h,过滤,洗涤固体,干燥,得二氯二茂钼类配合物。
在一个优选的实施方式中,所述烷烃选自正己烷或正戊烷。
所述五氯化钼与氯仿的摩尔比为1:(4.0~5.0),该摩尔比下,收率更高。
相比与二氯甲烷或其他能够将二氢二茂钨转化为二氯二茂钨的氯取代试剂,在本申请的工艺路线中,使用氯仿制备二氯二茂钼类配合物,收率更高。
在一个优选的实施例中,所述烷基锂选自甲基锂或正丁基锂。
可以理解地,使所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂反应的步骤包括:
于第五溶剂中溶解双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼,滴加烷基锂,搅拌8h~12h。
优选地,所述第五溶剂为甲基叔丁基醚、乙醚和正己烷中的一种或几种。
可以理解地,于-5℃~5℃下,在搅拌的情况下,缓慢地将烷基锂的乙醚溶液滴加到双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼的甲基叔丁基醚溶液中,滴加完毕后,恢复室温搅拌8h~12h。反应结束后,减压抽干溶剂,向反应产物中加入烷烃进行萃取,过滤,滤液抽干溶剂,得二烷基二茂钼类配合物。
优选地,所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂的摩尔比为1: (2.0~2.2)。
本发明反应步骤少,相比与使用环戊烯,反应试剂性质稳定,储存稳定,容易获得。同时,各反应物价格便宜,降低了成本,而且,反应过程比较平和,没有安全隐患,保证操作人员安全,还能保持较高的收率,更加有利于工业化生产。
本发明还提供一种二烷基二茂钼类配合物。
技术方案如下:
一种二烷基二茂钼类配合物,具有式(1)所示的结构:
其中,R1-R2分别独立选自烷基;
所述二烷基二茂钼类配合物的制备方法包括以下步骤:
于第一溶剂中溶解五氯化钼,第一次冷却,制备第一溶液;
于第二溶剂中溶解三烷基硅环戊二烯锂和硼氢化钠,第二次冷却,制备第二溶液;
混合所述第一溶液和第二溶液,搅拌2h~4h,升温至55℃~75℃,反应 20h-28h,向反应产物中加入烷烃萃取,过滤,向滤液中加入氯仿,搅拌8h~12h,制备双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼;
使所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂反应。
在其中一个优选的实施方式中,所述R1选自甲基或乙基;所述R2选自甲基或丁基。
上述二烷基二茂钼类配合物,可通过原子层沉积的方法得到硫化钼薄膜。
本发明还提供一种硫化钼薄膜。
技术方案如下:
一种硫化钼薄膜,其制备原料包括上述的制备方法制得的二烷基二茂钼类配合物,或上述的二烷基二茂钼类配合物。
以下结合具体实施例和对比例进行进一步说明,以下具体实施例中所涉及的原料,若无特殊说明,均可来源于市售,所使用的仪器,若无特殊说明,均可来源于市售。
实施例1
本实施例提供一种二烷基二茂钼类配合物及其制备方法,在高纯氩气气氛保护的反应容器中进行,具体步骤如下:
步骤1:在氩气气氛下,向250毫升Schlenk瓶中加入90毫升环戊二烯基钠的四氢呋喃溶液,浓度为2.0摩尔每升。在搅拌的情况下慢慢滴加三甲基氯硅烷20克(0.18mol),使体系温度维持在0℃,滴加完毕后,继续保持瓶内温度在0℃,并搅拌2小时。向瓶内加入冰水淬灭反应后,使用甲基叔丁基醚萃取,无水硫酸钠干燥,减压抽干溶剂后得到三甲基硅环戊二烯,将其溶于100 毫升正己烷,冷却至0℃,滴加73毫升正丁基锂,浓度为2.5摩尔每升。滴加完毕,恢复室温,并反应12小时后,过滤,正己烷洗涤,得到三甲基硅环戊二烯锂24克,收率为92%。
步骤2:向500毫升Schlenk瓶中依次加入12克(0.044mol)五氯化钼、30 毫升甲苯和150毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第一溶液。向1000 毫升Schlenk瓶中依次加入13克(0.09mol)步骤1制备的三甲基硅环戊二烯锂、5克(0.13mol)硼氢化钠和450毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第二溶液。-10℃下将第一溶液滴加至第二溶液中,滴加完毕,恢复至室温,并在室温下搅拌3小时,升温至65℃,加热反应24小时,减压抽干溶剂,加入500 毫升正己烷萃取,过硅藻土,滤液浓缩至300毫升,加入15毫升(0.186mol) 氯仿,室温搅拌10h,过滤,用正己烷洗涤固体,真空干燥,得到双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼14.5克,收率80%。
步骤3:向1000毫升Schlenk瓶中依次加入92克(0.208mol)步骤2制备的双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼,600毫升甲基叔丁基醚后,冷至0℃,在搅拌的情况下,滴加261毫升甲基锂的乙醚溶液,浓度为1.6摩尔每升。滴加完毕,室温搅拌10h;之后减压抽干溶剂,加入正己烷萃取,过硅藻土,滤液抽干溶剂正己烷,得到双甲基双(三甲基硅环戊二烯基)钼产品73克,收率为88%。
对本实施例制得的双甲基双(三甲基硅环戊二烯基)钼进行元素分析检测,理论值:C:54.0H:8.1,Si:14.0,Mo:24.0,测量值:C:53.8,H:8.6,Si:14.3,Mo: 24.3。
实施例2
本实施例提供一种二烷基二茂钼类配合物及其制备方法,具体步骤如下:
步骤1:在氮气气氛下,向1000毫升Schlenk瓶中加入300毫升环戊二烯基钠的四氢呋喃溶液,浓度为2.0摩尔每升。在搅拌的情况下慢慢滴加三乙基氯硅烷92克(0.6mol),使体系温度维持在0℃,滴加完毕后,继续保持瓶内温度在0℃,并搅拌4小时。向瓶内加入冰水淬灭反应后,使用甲基叔丁基醚萃取,无水硫酸钠干燥,减压抽干溶剂后得到三乙基硅环戊二烯,将其溶于400 毫升正己烷,冷却至0℃,滴加306毫升正丁基锂,浓度为2.5摩尔每升。滴加完毕,恢复室温,并反应12小时后,过滤,正己烷洗涤,得到三乙基硅环戊二烯基锂127克,收率为90%。
步骤2:向1000毫升Schlenk瓶中依次加入24克(0.088mol)五氯化钼、 60毫升甲苯和300毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第一溶液。向2000 mL Schlenk瓶中依次加入17克(0.107mol)步骤1制备的三乙基硅环戊二烯基锂、9克(0.238mol)硼氢化钠和500毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第二溶液。-10℃下将第一溶液滴加至第二溶液中,滴加完毕,恢复至室温,并在室温下搅拌3小时,升温至65℃,加热反应24小时,减压抽干溶剂,加入1000毫升正己烷萃取,过硅藻土,滤液浓缩至500毫升,加入30毫升 (0.372mol)氯仿,室温搅拌10h,过滤,用正己烷洗涤固体,真空干燥,得到双(三乙基硅环戊二烯基)二氯化钼19克,收率81%。
步骤3:向1000毫升Schlenk瓶中依次加入121克(0.23mol)步骤2制备的双(三乙基硅环戊二烯基)二氯化钼,600毫升甲基叔丁基醚后,冷至0℃,在搅拌的情况下滴加287毫升甲基锂的乙醚溶液,浓度为1.6摩尔每升。滴加完毕,室温搅拌10h;之后减压抽干溶剂,加入正己烷萃取,过硅藻土,滤液抽干溶剂正己烷,得到双甲基双(三乙基硅环戊二烯基)钼产品104克,收率为82%。
对产品进行元素分析检测,理论值:C:59.5H:9.2,Si:11.6,Mo:19.8,测量值:C:60.0,H:9.9,Si:12.3,Mo:19.3。
实施例3
本实施例提供一种二烷基二茂钼类配合物及其制备方法,与实施例1的方法基本相同,区别仅在于,步骤3中,将261毫升,浓度为1.6摩尔每升的甲基锂的乙醚溶液替换为167毫升,浓度为2.5摩尔每升的正丁基锂的正己烷溶液,最终制得产物双丁基双(三甲基硅环戊二烯基)钼,具体步骤如下:
步骤1:在氩气气氛下,向250毫升Schlenk瓶中加入90毫升环戊二烯基钠的四氢呋喃溶液,浓度为2.0摩尔每升。在搅拌的情况下慢慢滴加三甲基氯硅烷20克(0.18mol),使体系温度维持在0℃,滴加完毕后,继续保持瓶内温度在0℃,并搅拌2小时。向瓶内加入冰水淬灭反应后,使用甲基叔丁基醚萃取,无水硫酸钠干燥,减压抽干溶剂后得到三甲基硅环戊二烯,将其溶于100 毫升正己烷,冷却至0℃,滴加73毫升正丁基锂,浓度为2.5摩尔每升。滴加完毕,恢复室温,并反应12小时后,过滤,正己烷洗涤,得到三甲基硅环戊二烯锂24克,收率为92%。
步骤2:向500毫升Schlenk瓶中依次加入12克(0.044mol)五氯化钼、30 毫升甲苯和150毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第一溶液。向1000 毫升Schlenk瓶中依次加入13克(0.09mol)步骤1制备的三甲基硅环戊二烯锂、 5克(0.13mol)硼氢化钠和450毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第二溶液。-10℃下将第一溶液滴加至第二溶液中,滴加完毕,恢复至室温,并在室温下搅拌3小时,升温至65℃,加热反应24小时,减压抽干溶剂,加入500 毫升正己烷萃取,过硅藻土,滤液浓缩至300毫升,加入15毫升(0.186mol) 氯仿,室温搅拌10h,过滤,用正己烷洗涤固体,真空干燥,得到双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼15克,收率80%。
步骤3:向1000毫升Schlenk瓶中依次加入92克(0.208mol)步骤2制备的双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼,600毫升甲基叔丁基醚后,冷至0℃,在搅拌的情况下,滴加167毫升正丁基锂的正己烷溶液,浓度为2.5摩尔每升。滴加完毕,室温搅拌10h;之后减压抽干溶剂,加入正己烷萃取,过硅藻土,滤液抽干溶剂正己烷,得到双丁基双(三甲基硅环戊二烯基)钼产品82克,收率为81%。
对产品进行元素分析检测,理论值:C:59.5H:9.2,Si:11.6,Mo:19.8,测量值:C:60.3,H:9.6,Si:12.1,Mo:19.2。
实施例4
本实施例提供一种二烷基二茂钼类配合物及其制备方法,与实施例1的方法基本相同,区别仅在于,步骤3中,将287毫升,浓度为1.6摩尔每升的甲基锂的乙醚溶液替换为184毫升,浓度为2.5摩尔每升的正丁基锂的正己烷溶液,最终制得产物双丁基双(三乙基硅环戊二烯基)钼,具体步骤如下:
步骤1:在氮气气氛下,向1000毫升Schlenk瓶中加入300毫升环戊二烯基钠的四氢呋喃溶液,浓度为2.0摩尔每升。在搅拌的情况下慢慢滴加三乙基氯硅烷92克(0.6mol),使体系温度维持在0℃,滴加完毕后,继续保持瓶内温度在0℃,并搅拌4小时。向瓶内加入冰水淬灭反应后,使用甲基叔丁基醚萃取,无水硫酸钠干燥,减压抽干溶剂后得到三乙基硅环戊二烯,将其溶于400 毫升正己烷,冷却至0℃,滴加306毫升正丁基锂,浓度为2.5摩尔每升。滴加完毕,恢复室温,并反应12小时后,过滤,正己烷洗涤,得到三乙基硅环戊二烯基锂127克,收率为90%。
步骤2:向1000毫升Schlenk瓶中依次加入24克(0.088mol)五氯化钼、 60毫升甲苯和300毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第一溶液。向2000 mL Schlenk瓶中依次加入17克(0.107mol)步骤1制备的三乙基硅环戊二烯基锂、9克(0.238mol)硼氢化钠和500毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第二溶液。-10℃下将第一溶液滴加至第二溶液中,滴加完毕,恢复至室温,并在室温下搅拌3小时,升温至65℃,加热反应24小时,减压抽干溶剂,加入1000毫升正己烷萃取,过硅藻土,滤液浓缩至500毫升,加入30毫升 (0.372mol)氯仿,室温搅拌10h,过滤,用正己烷洗涤固体,真空干燥,得到双(三乙基硅环戊二烯基)二氯化钼19克,收率81%。
步骤3:向1000毫升Schlenk瓶中依次加入121克(0.23mol)步骤2制备的双(三乙基硅环戊二烯基)二氯化钼,600毫升甲基叔丁基醚后,冷至0℃,在搅拌的情况下滴加184毫升正丁基锂的正己烷溶液,浓度为2.5摩尔每升。滴加完毕,室温搅拌10h;之后减压抽干溶剂,加入正己烷萃取,过硅藻土,滤液抽干溶剂正己烷,得到双丁基双(三乙基硅环戊二烯基)钼产品107克,收率为82%。
对产品进行元素分析检测,理论值:C:63.3H:9.9,Si:9.9,Mo:16.9,测量值: C:62.8,H:9.2,Si:10.3,Mo:17.2。
实施例5
本实施例提供一种二烷基二茂钼类配合物及其制备方法,与实施例1的方法基本相同,区别仅在于,五氯化钼与氯仿加入的摩尔比不同,具体步骤如下:
步骤1:在氩气气氛下,向250毫升Schlenk瓶中加入90毫升环戊二烯基钠的四氢呋喃溶液,浓度为2.0摩尔每升。在搅拌的情况下慢慢滴加三甲基氯硅烷20克(0.18mol),使体系温度维持在0℃,滴加完毕后,继续保持瓶内温度在0℃,并搅拌2小时。向瓶内加入冰水淬灭反应后,使用甲基叔丁基醚萃取,无水硫酸钠干燥,减压抽干溶剂后得到三甲基硅环戊二烯,将其溶于100 毫升正己烷,冷却至0℃,滴加73毫升正丁基锂,浓度为2.5摩尔每升。滴加完毕,恢复室温,并反应12小时后,过滤,正己烷洗涤,得到三甲基硅环戊二烯锂24克,收率为92%。
步骤2:向500毫升Schlenk瓶中依次加入12克(0.044mol)五氯化钼、30 毫升甲苯和150毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第一溶液。向1000 毫升Schlenk瓶中依次加入13克(0.09mol)步骤1制备的三甲基硅环戊二烯锂、 5克(0.13mol)硼氢化钠和450毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第二溶液。-10℃下将第一溶液滴加至第二溶液中,滴加完毕,恢复至室温,并在室温下搅拌3小时,升温至65℃,加热反应24小时,减压抽干溶剂,加入500 毫升正己烷萃取,过硅藻土,滤液浓缩至300毫升,加入11毫升(0.132mol) 氯仿,室温搅拌10h,过滤,用正己烷洗涤固体,真空干燥,得到双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼12克,收率62%。
步骤3:向1000毫升Schlenk瓶中依次加入92克(0.208mol)步骤2制备的双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼,600毫升甲基叔丁基醚后,冷至0℃,在搅拌的情况下,滴加261毫升甲基锂的乙醚溶液,浓度为1.6摩尔每升。滴加完毕,室温搅拌10h;之后减压抽干溶剂,加入正己烷萃取,过硅藻土,滤液抽干溶剂正己烷,得到双甲基双(三甲基硅环戊二烯基)钼产品73克,收率为88%。
对产品进行元素分析检测,理论值:C:54.0H:8.1,Si:14.0,Mo:24.0,测量值:C:53.8,H:8.6,Si:14.3,Mo:24.3。
实施例6
本实施例提供一种二烷基二茂钼类配合物及其制备方法,与实施例1的方法基本相同,区别仅在于,第一次冷却和第二次冷却的温度不同,具体步骤如下:
步骤1:在氩气气氛下,向250毫升Schlenk瓶中加入90毫升环戊二烯基钠的四氢呋喃溶液,浓度为2.0摩尔每升。在搅拌的情况下慢慢滴加三甲基氯硅烷20克(0.18mol),使体系温度维持在0℃,滴加完毕后,继续保持瓶内温度在0℃,并搅拌2小时。向瓶内加入冰水淬灭反应后,使用甲基叔丁基醚萃取,无水硫酸钠干燥,减压抽干溶剂后得到三甲基硅环戊二烯,将其溶于100 毫升正己烷,冷却至0℃,滴加73毫升正丁基锂,浓度为2.5摩尔每升。滴加完毕,恢复室温,并反应12小时后,过滤,正己烷洗涤,得到三甲基硅环戊二烯锂24克,收率为92%。
步骤2:向500毫升Schlenk瓶中依次加入12克(0.044mol)五氯化钼、30 毫升甲苯和150毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至0℃,得第一溶液。向1000毫升Schlenk瓶中依次加入13克(0.09mol)步骤1制备的三甲基硅环戊二烯锂、 5克(0.13mol)硼氢化钠和450毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第二溶液。-10℃下将第一溶液滴加至第二溶液中,滴加完毕,恢复至室温,并在室温下搅拌3小时,升温至65℃,加热反应24小时,减压抽干溶剂,加入500 毫升正己烷萃取,过硅藻土,滤液浓缩至300毫升,加入15毫升(0.186mol) 氯仿,室温搅拌10h,过滤,用正己烷洗涤固体,真空干燥,得到双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼14.4克,收率79%。
步骤3:向1000毫升Schlenk瓶中依次加入92克(0.208mol)步骤2制备的双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼,600毫升甲基叔丁基醚后,冷至0℃,在搅拌的情况下,滴加261毫升甲基锂的乙醚溶液,浓度为1.6摩尔每升。滴加完毕,室温搅拌10h;之后减压抽干溶剂,加入正己烷萃取,过硅藻土,滤液抽干溶剂正己烷,得到双甲基双(三甲基硅环戊二烯基)钼产品73克,收率为88%。
对产品进行元素分析检测,理论值:C:54.0H:8.1,Si:14.0,Mo:24.0,测量值:C:53.8,H:8.6,Si:14.3,Mo:24.3。
对比例1
本对比例提供一种二烷基二茂钼类配合物及其制备方法,与实施例1的方法基本相同,区别仅在于,将氯仿替换为等量的二氯甲烷,具体步骤如下:
步骤1:在氩气气氛下,向250毫升Schlenk瓶中加入90毫升环戊二烯基钠的四氢呋喃溶液,浓度为2.0摩尔每升。在搅拌的情况下慢慢滴加三甲基氯硅烷20克(0.18mol),使体系温度维持在0℃,滴加完毕后,继续保持瓶内温度在0℃,并搅拌2小时。向瓶内加入冰水淬灭反应后,使用甲基叔丁基醚萃取,无水硫酸钠干燥,减压抽干溶剂后得到三甲基硅环戊二烯,将其溶于100 毫升正己烷,冷却至0℃,滴加73毫升正丁基锂,浓度为2.5摩尔每升。滴加完毕,恢复室温,并反应12小时后,过滤,正己烷洗涤,得到三甲基硅环戊二烯锂24克,收率为92%。
步骤2:向500毫升Schlenk瓶中依次加入12克(0.044mol)五氯化钼、30 毫升甲苯和150毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第一溶液。向1000 毫升Schlenk瓶中依次加入13克(0.09mol)步骤1制备的三甲基硅环戊二烯锂、 5克(0.13mol)硼氢化钠和450毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第二溶液。-10℃下将第一溶液滴加至第二溶液中,滴加完毕,恢复至室温,并在室温下搅拌3小时,升温至65℃,加热反应24小时,减压抽干溶剂,加入500 毫升正己烷萃取,过硅藻土,滤液浓缩至300毫升,加入12毫升(0.186mol) 二氯甲烷,室温搅拌10h,过滤,用正己烷洗涤固体,真空干燥,得到双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼8克,收率43%。
步骤3:向1000毫升Schlenk瓶中依次加入92克(0.208mol)步骤2制备的双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼,600毫升甲基叔丁基醚后,冷至0℃,在搅拌的情况下,滴加261毫升甲基锂的乙醚溶液,浓度为1.6摩尔每升。滴加完毕,室温搅拌10h;之后减压抽干溶剂,加入正己烷萃取,过硅藻土,滤液抽干溶剂正己烷,得到双甲基双(三甲基硅环戊二烯基)钼产品73克,收率为88%。
对产品进行元素分析检测,理论值:C:54.0H:8.1,Si:14.0,Mo:24.0,测量值:C:53.2,H:8.5,Si:14.1,Mo:24.4。
对比例2
本对比例提供一种二烷基二茂钼类配合物及其制备方法,与实施例1的方法基本相同,区别仅在于,将氯仿替换为四氯化碳,具体步骤如下:
步骤1:在氩气气氛下,向250毫升Schlenk瓶中加入90毫升环戊二烯基钠的四氢呋喃溶液,浓度为2.0摩尔每升。在搅拌的情况下慢慢滴加三甲基氯硅烷20克(0.18mol),使体系温度维持在0℃,滴加完毕后,继续保持瓶内温度在0℃,并搅拌2小时。向瓶内加入冰水淬灭反应后,使用甲基叔丁基醚萃取,无水硫酸钠干燥,减压抽干溶剂后得到三甲基硅环戊二烯,将其溶于100 毫升正己烷,冷却至0℃,滴加73毫升正丁基锂,浓度为2.5摩尔每升。滴加完毕,恢复室温,并反应12小时后,过滤,正己烷洗涤,得到三甲基硅环戊二烯锂24克,收率为92%。
步骤2:向500毫升Schlenk瓶中依次加入12克(0.044mol)五氯化钼、30 毫升甲苯和150毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第一溶液。向1000 毫升Schlenk瓶中依次加入13克(0.09mol)步骤1制备的三甲基硅环戊二烯锂、 5克(0.13mol)硼氢化钠和450毫升四氢呋喃,搅拌溶解后冷却至-10℃,得第二溶液。-10℃下将第一溶液滴加至第二溶液中,滴加完毕,恢复至室温,并在室温下搅拌3小时,升温至65℃,加热反应24小时,减压抽干溶剂,加入500 毫升正己烷萃取,过硅藻土,滤液浓缩至300毫升,加入18毫升(0.186mol) 四氯化碳,室温搅拌10h,过滤,用正己烷洗涤固体,真空干燥,得到双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼2克,收率11%。
步骤3:向1000毫升Schlenk瓶中依次加入92克(0.208mol)步骤2制备的双(三甲基硅环戊二烯基)二氯化钼,600毫升甲基叔丁基醚后,冷至0℃,在搅拌的情况下,滴加261毫升甲基锂的乙醚溶液,浓度为1.6摩尔每升。滴加完毕,室温搅拌10h;之后减压抽干溶剂,加入正己烷萃取,过硅藻土,滤液抽干溶剂正己烷,得到双甲基双(三甲基硅环戊二烯基)钼产品73克,收率为88%。
对产品进行元素分析检测,理论值:C:54.0H:8.1,Si:14.0,Mo:24.0,测量值:C:53.3,H:8.7,Si:14.2,Mo:24.4。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种二烷基二茂钼类配合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
于第一溶剂中溶解五氯化钼,第一次冷却,制备第一溶液;
于第二溶剂中溶解三烷基硅环戊二烯锂和硼氢化钠,第二次冷却,制备第二溶液;
混合所述第一溶液和第二溶液,搅拌2h~4h,升温至55℃~75℃,反应20h-28h,向反应产物中加入烷烃萃取,过滤,向滤液中加入氯仿,搅拌8h~12h,制备双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼;
使所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂反应。
2.根据权利要求1所述的二烷基二茂钼类配合物的制备方法,其特征在于,所述五氯化钼与氯仿的摩尔比为1:(4.0~5.0)。
3.根据权利要求1所述的二烷基二茂钼类配合物的制备方法,其特征在于,所述三烷基硅环戊二烯锂的制备方法包括以下步骤:
于第三溶剂中溶解环戊二烯基钠,滴加三烷基氯硅烷,反应2h-4h,制备三烷基硅环戊二烯;
于第四溶剂中溶解所述三烷基硅环戊二烯,滴加正丁基锂,制备三烷基硅环戊二烯锂。
4.根据权利要求3所述的二烷基二茂钼类配合物的制备方法,其特征在于,所述三烷基氯硅烷选自三甲基氯硅烷或三乙基氯硅烷;及/或,
所述环戊二烯基钠、三烷基氯硅烷和正丁基锂的摩尔比为1:1:(1.0~1.3);及或,
所述第三溶剂为四氢呋喃;及或,
所述第四溶剂为正己烷。
5.根据权利要求1所述的二烷基二茂钼类配合物的制备方法,其特征在于,所述烷基锂选自甲基锂或正丁基锂。
6.根据权利要求5所述的二烷基二茂钼类配合物的制备方法,其特征在于,使所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂反应的步骤包括:
于第五溶剂中溶解双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼,滴加烷基锂,搅拌8h~12h。
7.根据权利要求6所述的二烷基二茂钼类配合物的制备方法,其特征在于,所述双(三烷基硅环戊二烯基)二氯化钼和烷基锂的摩尔比为1:(2.0~2.2);及/或,
所述第五溶剂为甲基叔丁基醚、乙醚和正己烷中的一种或几种。
9.根据权利要求8所述的二烷基二茂钼类配合物,其特征在于,所述R1选自甲基或乙基;所述R2选自甲基或丁基。
10.一种硫化钼薄膜,其特征在于,其制备原料包括权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的二烷基二茂钼类配合物,或权利要求8或9所述的二烷基二茂钼类配合物。
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