CN114106035A - N-甲基-n-(2-二乙氨基乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷的合成方法 - Google Patents
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Abstract
N‑甲基‑N‑(2‑二乙氨基乙基)‑3‑氨丙基三甲氧基硅烷的合成方法，涉及化工合成技术领域。将氯乙基二甲胺和N‑甲基‑3‑氨丙基三甲氧基硅烷在有机碱溶剂中反应后抽滤，得滤饼，将滤饼洗涤后的滤液经精馏，即得N‑甲基‑N‑(2‑二乙氨基乙基)‑3‑氨丙基三甲氧基硅烷。与现有技术相比，本发明产率高，工艺可控，原料易得，成本低，生产过程中易操作，适于工业化生产，经济且安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及化工合成技术领域。
背景技术
表面改性中最常使用的有机硅烷是具有单个水解敏感性中心的硅化学物质，该中心可与无机基质（例如玻璃）反应形成稳定的共价氧烷键。这些有机硅烷还具有有机取代基，其功能是改变改性表面与各种基材的物理相互作用。最广泛使用的硅烷对无机基材（如玻璃纤维）进行改性，以与有机材料（如聚合物）形成键，从而形成增强的复合材料，这些硅烷通常被称为偶联剂。
本领域中众所周知，氨基丙基烷氧基硅烷类化合物被广泛用作硅烷偶联剂，并且可以进行各种有目的改性。例如，改善在有机-无机界面上的粘合性，定制各种树脂和修改表面。
当前国内外对此类化合物主要的制备工艺是利用3-氯丙基三甲氧基硅烷和相应的过量的胺反应得到产物，原理如下：
上述方法化合物的合成方法中，由于原料N,N,N'-三甲基乙二胺，工业化产品市场价较少，格较高，所以该工艺生产成本较高，不利于工业化生产。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种N-甲基-N-(2-二乙氨基乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷的合成方法。
本发明技术方案是：将氯乙基二甲胺和N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷在有机碱溶剂中反应后抽滤，得滤饼，将滤饼洗涤后的滤液经精馏，即得N-甲基-N-(2-二乙氨基乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
本发明的反应式如下：
该反应是氯乙基二甲胺和N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷以有机碱（三乙胺、吡啶、N,N-二甲基苯胺）作为缚酸剂，脱出氯化氢，同时生成新的叔胺基化合物N-甲基-N-(2-二乙氨基乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
与现有技术相比，本发明产率高，工艺可控，原料易得，成本低，生产过程中易操作，适于工业化生产，经济且安全性高。
进一步地，上述有机碱为三乙胺、吡啶、N,N-二甲基苯胺中任选一种作为缚酸剂，同时也是溶剂；优选三乙胺，三乙胺相较其他有机碱碱性和溶剂效应更适合该反应，有利于提高收率和回收使用。
进一步地，所述反应的温度条件为65～100℃，优选反应的温度条件为80～100℃。该温度下有利于产品快速生成，同时能够抑制副反应的产生。
进一步地，氯乙基二甲胺和N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的投料摩尔比为 0.98∶1～1.1。经反复实验证明，该反应在有机碱环境中可以等量或N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷过量时有利于产物的生成。
进一步地，以有机碱（三乙胺、吡啶、N,N-二甲基苯胺）对所述滤饼进行洗涤可防止带入其他的有机溶剂洗涤，使用单一溶剂，有利于溶剂的回收套用。
通过反复研究和实验证明，同等反应条件下，使用三乙胺作溶剂和缚酸剂时，产品收率明显高于其他有机胺，而且三乙胺易于回收套用。
附图说明
图1为实施例1～5分别取得的产物的核磁氢谱分析图。
具体实施方式
一、制备工艺：
实施例1：
在1000mL带机械搅拌的四口瓶中投入N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷190g、三乙胺400g，打开搅拌器并将反应体系升温至65～75℃，再以40～55mL/min的速度缓慢滴加160g氯乙基二甲胺，约3～4h滴完。
以40～55mL/min的速度缓慢加入氯乙基二甲胺的原因：滴加过快会使氯乙基二甲胺浓度过高，引起副反应。
维持反应体系温度为65～75℃反应12h后，取样气相色谱法分析至氯乙基二甲胺反应完全为止。再经水浴降温至40℃以下后抽滤。
取滤饼（主要成分是三乙胺盐酸盐三乙胺及吸附部分产品和三乙胺）分别用100g三乙胺搅拌洗涤两次（产物大部分会溶在三乙胺里），合并滤液。
将滤液上50cm精馏塔，减压精馏，得到产物317g，收率为80%。
实施例2：
在1000ml带机械搅拌的四口瓶中投入N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷190g、三乙胺400g，将体系升温至80～100℃后，再以40～55mL/min的速度缓慢滴加160g氯乙基二甲胺，约3～4h滴完。
维持反应体系温度为65～75℃反应12h后，取样气相色谱法分析至氯乙基二甲胺反应完全为止。再经水浴降温至40℃以下后抽滤，取滤饼分别用100g三乙胺搅拌洗涤两次。
合并滤液，上50cm精馏塔，减压精馏，得到产物337g，收率为85%。
实施例3：
在1000ml带机械搅拌的四口瓶中投入N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷209g、N,N-二甲基苯胺400g，将体系升温至65～75℃后，以40～55mL/min的速度缓慢滴加160g氯乙基二甲胺，约3～4h滴完。
维持反应体系温度为65～75℃反应12h后，取样气相色谱法分析至氯乙基二甲胺反应完全为止。再经水浴降温至40℃以下后抽滤。
将滤饼分别用100g N,N-二甲基苯胺搅拌洗涤两次。
合并滤液，上50cm精馏塔，减压精馏，得到产物344g，收率为87%。
实施例4：
在1000ml带机械搅拌的四口瓶中投入N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷209g、三乙胺400g，将体系升温80～100℃，再以以40～55mL/min的速度缓慢滴加160g氯乙基二甲胺，约3～4h滴完。
维持反应体系的温度为80～100℃反应12h后，取样气相色谱法分析至氯乙基二甲胺反应完全为止。再经水浴降温至40℃以下后抽滤。
取滤饼分别用100g三乙胺搅拌洗涤两次。
合并滤液，上50cm精馏塔，减压精馏，得到产物368g，收率为93%。
实施例5：
在1000ml带机械搅拌的四口瓶中投入N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷209g、吡啶400g，将体系升温至80～100℃后，再以40～55mL/min的速度缓慢滴加160g氯乙基二甲胺，约3～4h滴完。
维持反应体系的温度为80～100℃反应12h后，取样气相色谱法分析至氯乙基二甲胺反应完全为止。再经水浴降温至40℃以下后抽滤。
取滤饼分别用100g吡啶搅拌洗涤两次。
合并滤液，上50cm精馏塔，减压精馏，得到产物360g，收率为91%。
二、对以上各例取得的产物进行核磁氢谱分析：
由图1的核磁氢谱分析可以看出，以上各实施例中的产物即为目标产物N-甲基-N-(2-二乙氨基乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
通过上述实施例可知，本发明可在氯乙基二甲胺和N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的投料摩尔比为 0.98∶1～1.1，温度65～100℃，有机碱（三乙胺、吡啶、N,N-二甲基苯胺）的条件下中反应；其中氯乙基二甲胺和N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的投料摩尔比为0.98∶1.1，温度80～100℃，有机碱为三乙胺的条件。
Claims (8)
1.N-甲基-N-(2-二乙氨基乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷的合成方法，其特征在于：将氯乙基二甲胺和N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷在有机碱中反应后抽滤，得滤饼，将滤饼洗涤后的滤液经精馏，得N-甲基-N-(2-二乙氨基乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机碱为三乙胺、吡啶或N,N-二甲基苯胺中任意一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述有机碱为三乙胺。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应的温度条件为65～100℃。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述反应的温度条件为80～100℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氯乙基二甲胺和N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的投料摩尔比为0.98∶1～1.1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以三乙胺、吡啶或N,N-二甲基苯胺对所述滤饼进行洗涤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：以三乙胺对所述滤饼进行洗涤。
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