CN112028923B - 硅氧烷3-邻苯二甲酰亚胺丙基三乙氧基硅烷及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工与材料工程领域，特别涉及一种硅氧烷3‑邻苯二甲酰亚胺丙基三乙氧基硅烷及制备方法，以邻苯二甲酸酐和尿素为起始原料，首先合成邻苯二甲酰亚胺，然后氮气保护下与3‑氨基丙基三乙氧基硅烷溶液反应制得3‑邻苯二甲酰亚胺丙基三乙氧基硅烷。本发明专利采用转氨作用，不仅反应简单，而且产率较高，总产率达到93.11％。
Description
技术领域
本发明属于化工与材料工程领域，特别涉及一种硅氧烷3-邻苯二甲酰亚胺丙基三乙氧基硅烷及制备方法。
背景技术
有机硅兼具有机和无机的特性,由于Si-O键的键能高(460kJ/mol)，因此其热稳定好；同时，由于Si-O键的键长、键角均比C-C和C-O大，使非键合原子之间的距离增大，分子间相互作用力消弱，其柔软性非常好。除此，有机硅还具有阻燃、耐候、耐腐蚀、电气绝缘、透气性好、生物相容性好等特点。当然，这些应用材料是由功能性硅氧烷聚合而来，因此，如何高效合成功能硅氧烷是此研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于高效转氨作用合成3-邻苯二甲酰亚胺丙基三乙氧基硅烷的制备方法，此方法能有效地提高产率，并且方法简单。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
硅氧烷3-邻苯二甲酰亚胺丙基三乙氧基硅烷的制备方法，采用转氨作用制备方法，所述方法的步骤包括：
(1)在反应容器中，加邻苯二甲酸酐和尿素，然后注入甲苯和三乙胺，加热回流不少于10小时；反应结束后停止加热，冷却到室温，旋蒸除去甲苯和三乙胺，得到白色固体；
(2)再将步骤(1)的白色固体倒入大量水中(比例为每克白色固体对应20mL水)搅拌2小时，过滤，收集固体，继续倒入甲醇中(比例为每克固体对应5mL甲醇)搅拌1小时后过滤，再用甲醇冲洗三次(每次每克对应甲醇2mL)，把所得白色固体在真空干燥中干燥不少于12小时，得到白色固体；
(3)将步骤(2)中所得的白色固体加入到反应容器中，氮气保护；加入甲苯后加热，在60℃下搅拌1h，之后用注入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，将温度控制在回流温度下搅拌反应超过10h停止加热；
(4)待冷却至室温后，将溶液旋转蒸发浓缩后得到无色油状液体；最后采用硅胶柱层析纯化得到产物。
各个步骤中的物料按照以下比例配置：
步骤(1)中，邻苯二甲酸酐、尿素、甲苯、三乙胺摩尔比为0.8～1.2:0.8～1.2:3:0.1；
步骤(3)中，白色固体、甲苯、3-氨基丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为0.8～1.2:20:0.8～1.2。
本发明提供一种基于高效转氨反应合成一种含有芳香酰亚胺侧基硅氧烷的制备方法，解决了现有合成硅氧烷过程中不稳定、产率低的问题。
附图说明
图1为实施例产物的核磁谱图；
图2为实施例产物的红外光谱图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
硅氧烷3-邻苯二甲酰亚胺丙基三乙氧基硅烷的制备方法，采用转氨作用制备方法，所述方法的步骤包括：
(1)在三口瓶中，加入邻苯二甲酸酐和尿素，然后注入甲苯和三乙胺，各组分的摩尔比为1:1:3:0.1，加热回流超过10小时。停止加热，冷却到室温，旋蒸除去溶剂，得到白色固体。
(2)再将步骤(1)的白色固体倒入大量水中(比例为每克白色固体对应20mL水)搅拌2小时，过滤，收集固体，继续倒入甲醇中(比例为每克固体对应5mL甲醇)搅拌1小时后过滤，再用甲醇冲洗三次(每次每克对应甲醇2mL)，把所得白色固体在真空干燥中干燥不少于12小时，得到白色固体；产率97.50％。
(3)将步骤(2)中所得的白色固体加入到三口瓶中，氮气保护；加入新蒸甲苯后加热，在60℃下搅拌1h，之后用注入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，物料摩尔比为1:20:1，将温度控制在回流温度下搅拌反应超过10h停止加热。
(4)待冷却至室温后，将溶液旋转蒸发浓缩后得到无色油状液体。最后采用硅胶柱层析纯化，产率为95.50％。
图1为产物的核磁谱图，从核磁谱中可以看出，在7.83-7.81ppm和7.70-7.68ppm处出现两组四重峰，分别对应苯环上远离酰亚胺环和靠近酰亚胺环的四个氢原子的峰；在3.82-3.76ppm处的四重峰是SiOCH2CH3基团上亚甲基氢的峰；在3.68-3.65ppm处的三重峰是NCH2CH2CH2基团上靠近氮原子上亚甲基氢的峰；在1.80-1.78ppm处的多重峰是NCH2CH2CH2基团上中间亚甲基氢的峰；在3.82-3.76ppm处的三重峰是SiOCH2CH3基团上甲基氢的峰；在0.66-0.62处的三重峰是NCH2CH2CH2基团上远离氮原子的亚甲基氢的峰；7.26ppm处为溶剂CDCl3的峰。其整个谱图上各峰面积比为2:2:6:2:2:9:2。
图2为产物的红外光谱图，从红外光谱图中可以看到，在2967,2890cm-1是一个较强的吸收振动峰，是甲基上C-H的伸缩振动吸收峰；1720cm-1处是羰基典型的特征C＝O的振动吸收峰；1400cm-1处是亚甲基上的C-H的伸缩振动吸收峰；1100cm-1处是Si＝O的伸缩振动吸收峰；相比较反应原料上的3329cm-1处N-H振动峰消失了，同时多出了甲基和亚甲基上的C-H振动峰，以及Si-O的伸缩振动吸收峰。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.硅氧烷3-邻苯二甲酰亚胺丙基三乙氧基硅烷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在反应容器中，加邻苯二甲酸酐和尿素，然后注入甲苯和三乙胺，加热回流不少于10小时；反应结束后停止加热，冷却到室温，旋蒸除去甲苯和三乙胺，得到白色固体；邻苯二甲酸酐、尿素、甲苯、三乙胺摩尔比为1:1:3:0.1；
（2）再将步骤（1）的白色固体倒入水中搅拌2小时，过滤，收集固体，继续倒入甲醇中搅拌1小时后过滤，再用甲醇冲洗三次，把所得白色固体在真空干燥中干燥不少于12小时，得到白色固体；
（3）将步骤（2）中所得的白色固体加入到反应容器中，氮气保护；加入甲苯后加热，在60℃下搅拌1h，之后注入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，将温度控制在回流温度下搅拌反应超过10h停止加热；白色固体、甲苯、3-氨基丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1:20:1；
（4）待冷却至室温后，将溶液旋转蒸发浓缩后得到无色油状液体；最后采用硅胶柱层析纯化得到产物。
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