CN1257074A - 制备有机硅二硫烷的方法 - Google Patents

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Abstract

用碱金属醇化物使有机硅硫氰酸酯分解制备有机硅二硫烷。

Description

制备有机硅二硫烷的方法
本发明涉及制备有机硅二硫烷的方法。
有机硅二硫烷可用于制造含有二氧化硅填料的橡胶制品。在这方面,人们特别感兴趣的是使用高纯度的有机硅二硫烷(EP-A0 732 362;L.Panzer,American Chem.Soc.,Rubber Div.Meeting1997)。
高纯度的有机硅二硫烷的制备对于专家来说也是困难的,因为已知的方法,例如3-氯丙基三乙氧基硅烷与Na2S2的反应,得到的产品混合物中含有单硫烷或长链寡硫烷组分。但是这些组分是不希望存在的,因为单硫烷在应用中是不活拨的,而长链寡硫烷会对混和过程产生不希望的影响。
已知可以通过多硫烷与氰化物,磷酸盐(phosphanes)或亚硫酸盐一起进行二硫化反应来制备高纯度的有机硅二硫烷(EP-A 0 773224)。
上述方法的不足在于,首先必须制备多硫烷,然后再使多硫烷降解为二硫烷。另一个不足是使用有毒的物质,例如氰化物和磷化物。
已知还可以通过用MnO2或SO2Cl2氧化相应的巯基硅烷来制备有机硅二硫烷(EP-A 0 718 392;  DE-A 23 60 470)。
上述已知方法的不足在于使用巯基硅烷作为离析物,而巯基硅烷需要采用工业方法,由相应的氯烷基硅烷和硫脲反应,然后裂解thiruronium盐来制备。
本发明提供了一种制备有机硅二硫烷的方法,其特征在于,在碱金属醇化物存在下使有机硅硫氰酸酯分解,该有机硅硫氰酸酯就地生成,或者经过分离。
在本发明的一个实施方案中,有机硅二硫烷相应的通式为:
          Z-Alk-S2-Alk-Z                    (I),其中Z代表如下基团:其中R1表示含有1-5个碳原子的直链或支化烷基,含有5-8个碳原子的环烷基,苄基,或可选择地带有甲基,乙基或氯取代基的苯基,R2表示含有包括1-5个碳原子的直链或支化碳链的烷氧基,或者表示含有5-8个碳原子的环烷氧基,苯氧基,或苄氧基,其中R1和R2在各例中可以相同或不同,Alk表示含有1-10个碳原子的二价饱和直链或支化烃基,或者基团其中n为1-6。
可以使用的硫氰酸酯是化学式如下的化合物:
       Z-Alk-SCN                  (II),其中Z和Alk具有上述的含义。
碱金属醇化物可以使用化学式如下的化合物:
     R3O-Me                        (III),其中R3O表示含有1-5个碳原子的直链或支化碳链的烷氧基,或者表示含有5-8个碳原子的环烷氧基,苯氧基,或苄氧基,Me是钠或钾。
醇化物的烷氧基R3O优选相当于有机硅硫氰酸酯的烷氧基R1
在本发明的一个优选实施方案中,本发明所使用的硫氰酸酯,可以不必使用分离的或纯化的最终产品,而是可以使用单釜反应的未经分离的粗产品,该产品的合成在本质上是已知的,来自于化学式如下的卤代有机硅化合物:
    Z-Alk-Hal                      (IV),其中Z和Alk具有上述含义,Hal表示氯,溴,或碘原子,和碱金属硫氰酸盐
     Me-SCN                        (V),其中Me表示Na,K或铵。
有机硅硫氰酸酯与碱金属醇化物的反应可以在有机溶剂中进行。
可以使用的有机溶剂,原则上是所有不与化学式II的有机硅化合物反应的极性物质。
含有1-5个碳原子的直链或支链醇,例如甲醇,乙醇,丙醇,丁醇或戊醇,可优选用作有机溶剂。含有5-8个碳原子的环烷醇,苯酚或苄醇也是合适的。
反应可以在环境压力条件下进行,也可以在升高的或降低的压力下进行。反应温度要求在环境温度和特定溶剂的沸点温度之间,该温度是根据所使用的压力条件确定的。反应温度优选接近所使用溶剂的沸点,以便使反应时间较短。
采用本发明方法,得到一种高纯度的二硫烷,其纯度显著超过EP-A 0 732 362中用于用二氧化硅增强的橡胶所要求的值,即至少80%,并且不必经过进一步的纯化步骤,该二硫烷在二硫化物含量方面还显著优于按照现有技术制备的产品。
实施例1由3-氰硫基丙基三乙氧基硅烷制备双(3,3’-三乙氧基硅丙基)二硫烷
在一套包括一个500ml三口瓶,滴液漏斗和回流冷凝器的玻璃装置内,在氮气氛下,将2.3g(0.10mol)金属钠溶解在100ml乙醇中。在所有的钠都已反应形成乙醇钠后,将该混合物加热到沸腾温度,并且当开始回流时,用30分钟,将52.7g(0.20mol)3-氰硫基丙基三乙氧基硅烷滴加进去。滴加完毕后,使该混合物再回流反应3小时。冷却到室温后,使该含有无色沉淀的微黄色溶液在80℃下真空蒸发(最终的真空度为40mbar)。过滤掉无色沉淀物,得到39.6g(0.08mol)双(3,3’-三乙氧基硅丙基)二硫烷。产物经1H-NMR谱确正。实施例2由3-氯丙基三乙氧基硅烷,硫氰酸钠和甲醇钠制备双(3,3’-三乙氧基硅丙基)二硫烷
在一台高压釜内,将48.16g(0.20mol)3-氯丙基三乙氧基硅烷,和18.65g(0.23mol)硫氰酸钠,在100ml乙醇中于120℃加热10小时。冷却后,将得到的粗品滴加到装在实施例1的装置中的沸腾的乙醇钠溶液中,该乙醇钠溶液是由2.3g(0.10mol)金属钠和50ml乙醇制备的。滴加完毕后,该混合物再加热回流3小时,冷却,然后过滤。滤饼用乙醇洗涤两次,每次用30ml乙醇,合并滤液,然后在80℃下真空蒸发(最终的真空度为40mbar)。蒸发残余物再次过滤后,得到37.8g(0.08mol)双(3,3’-三乙氧基硅丙基)二硫烷(基于3-氯丙基三乙氧基硅烷的产率为80%)。产物及其纯度经1H-NMR谱证实。

Claims (1)

1.制备有机硅二硫烷的方法,其特征在于,在碱金属醇化物存在下使有机硅硫氰酸酯分解,该有机硅硫氰酸酯就地生成,或者经过分离。
CN99121858A 1998-10-21 1999-10-20 制备有机硅二硫烷的方法 Pending CN1257074A (zh)

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