CN1746175A - 巯基烷基烷氧基硅烷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种巯基烷基烷氧基硅烷的制备方法,其特点是:使用氯烷基烷氧基硅烷和硫脲为原料,按一定比例在催化剂存在下,以醇为溶剂,在加压条件下,于一定温度下反应生成含巯基烷基烷氧基硅烷的混合物,静止分盐,上层清液减压精馏目标物质巯基烷基烷氧基硅烷;本发明的优点是:无需氨气作为碱化试剂,大大降低了工艺对环境的污染,同时生成的副产物通过分层即可分离,大大降低了分离难度,收率达90%以上,产品纯度可达99%以上。

Description

巯基烷基烷氧基硅烷的制备方法
技术领域
本发明涉及到一种巯基烷基烷氧基硅烷的制备方法。
背景技术
目前,制备巯基烷基烷氧基硅烷的方法主要有以下三种:
一、以氯烷基硅烷和硫脲为原料,以DMF为催化剂,在通氨条件下反应生成巯基烷基烷氧基硅烷。
二、以氯烷基硅烷和硫脲为原料,以相转移为催化剂,在通氨条件下反应生成巯基烷基烷氧基硅烷。
三、以氯烷基硅烷和硫氢化钠为原料,以相转移为催化剂,在通氨条件下反应生成巯基烷基烷氧基硅烷等等。
上述制备方法的缺点是:由于在制备过程中需不断通入氨气,对环境的污染比较大,大大增加了尾气的吸收成本。并且上述第一和第三种制备方法的收率偏低,只有60-70%。同时,上述制备方法过程中生成的副产物分离比较困难,对过滤设备的要求较高,从而增加了生产成本。
发明内容
针对上述问题,本发明将提供一种收率较高、工艺简单的巯基烷基烷氧基硅烷的制备方法。
本发明所述的制备方法的主要机理可用如下反应方程式表示:
Figure A20041004199100051
其理论为:氯烷基烷氧基硅烷与硫脲在醇溶剂中,加热下能迅速形成S-烃基异硫脲盐中间产物,在加压条件下醇能够迅速分解其加成中间产物,生成目的产物巯基烷基烷氧基硅烷,生成的目的产物不溶于其中间产物与副产物当中,从而有效的降低了产品的二次反应几率,提高了合成收率。
本发明采用的主要技术方案是:所述的巯基烷基烷氧基硅烷的制备方法,其特点是:使用氯烷基烷氧基硅烷和硫脲为原料,按一定比例在催化剂存在下,以醇为溶剂,在加压条件下,于一定温度下反应生成含巯基烷基烷氧基硅烷的混合物,然后静止分盐,再将上层清液减压精馏得到目标物质巯基烷基烷氧基硅烷。
上述的巯基烷基烷氧基硅烷的结构式为:
HSRSiXaR1 3-a
式中:R为饱和烷基、碳链长度为C1~C11;R1可为烷基、碳链长度为C1~C8,也可为芳基、或者芳烷基;X为一个可水解的基团,有烷氧基基团、三烷基硅氧基基团、或者烷氧基取代的烷氧基团等;a为1~3的整数。
上述的氯烷基烷氧基硅烷的结构式为:
ClRSiXaR1 3-a
式中:R为饱和烷基、碳链长度为C1~C11;R1可为烷基、碳链长度为C1~C8,也可为芳基、或者芳烷基;X为一个可水解的基团,有烷氧基基团、三烷基硅氧基基团、或者烷氧基取代的烷氧基团等;a为1~3的整数。
所述的反应体系原料配比为:氯烷基烷氧基硅烷:硫脲(摩尔比)为1∶1~1∶10。
所述的催化剂可用如下结构式表示:
R1R2R3R4NX
式中:R1,R2,R3,R4为相同或不相同的烷基基团、碳链长度有C1~C18;或芳基基团、碳链长度有C6~C12;X为卤素。所述的催化剂的加入量为总物料重量的0.5%~10%。
所述的醇溶剂可用如下结构式表示:
R5OH
式中:R5为饱和直链或支链烷基,碳链长度为C1~C12。有甲醇、乙醇、丁醇、仲丁醇等等
所述的加压条件,其压力范围为0.01MPa~1.5Mpa。
所述的一定温度,其温度范围为40~150℃。
本发明的优点是:工艺路线简单,无需氨气也能分解生成S-烃基异硫脲盐,对环境污染小;同时生成的副产物通过简单分层即可分离,大大简化了合成步骤。产品巯基烷基烷氧基硅烷的纯度大于99%,收率在90%以上,反应选择性高,达99%以上。
实施方式
下面通过具体实施例以及比较例对本发明作进一步的描述。
实施例一
向51高压釜(8.0MPa)中加入241g氯丙基三乙氧基硅烷(99%,GC),硫脲90g,催化剂四丁基溴化铵23g以及乙醇120g,搅拌下升温到90℃,正压(0.01~0.1MPa)下反应25小时。取样色谱分析显示98%以上氯丙基三乙氧基硅烷已经参与反应,高沸2%左右。冷却降温,静止分层,得到上层清液,减压精馏收集130~140℃/1.3kPa~13kPa馏份218g,采用GC-14C色谱分析仪检测,其纯度达99.2%,收率达92%。
实施例二
向51高压釜(8.0MPa)中加入198g氯丙基三甲氧基硅烷(99%,GC),硫脲90g,催化剂四丁基溴化铵20g以及甲醇100g,搅拌下升温到90℃,正压(0.01~0.1MPa)下反应25小时。取样色谱分析显示98%以上氯丙基三甲氧基硅烷已经参与反应,高沸2.5%左右。冷却降温,静止分层,得到上层清液,减压精馏收集90~110℃/1.3kPa~13kPa馏份176g,采用GC-14C色谱分析仪检测,其纯度达99.4%,收率达90%。
实施例三
向51高压釜(8.0MPa)中加入198g氯丙基三甲氧基硅烷(99%,GC),硫脲90g,催化剂三辛基氯化铵20g以及甲醇100g,搅拌下升温到90℃,正压(0.01~0.1MPa)下反应25小时。取样色谱分析显示98%以上氯丙基三甲氧基硅烷已经参与反应,高沸2%左右。冷却降温,静止分层,得到上层清液,减压精馏收集90~110℃/1.3kPa~13kPa馏份178g,采用GC-14C色谱分析仪检测,其纯度达99.4%,收率达91%。
比较例一
向反应三口烧瓶中加入198g3-氯丙基三甲氧基硅烷(99%,GC)和硫脲90g,四丁基溴化胺14g,通氨条件下(2ml/s),于110℃下反应25小时,取样,色谱分析显示60%以上氯丙基三甲氧基硅烷已经参与反应,高沸物含量小于5%。冷却,过滤,得到滤液减压收集90~110℃/1.3kPa~13kPa97g,分析纯度90%左右,收率在45%左右。
比较例二
向反应三口烧瓶中加入241g3-氯丙基三乙氧基硅烷(99%,GC)和硫脲90g,四丁基溴化胺17g,通氨条件下(2ml/s),于110℃下反应10小时,取样色谱分析显示98%以上氯丙基三乙氧基硅烷已经参与反应,但有30~40%高沸。冷却,过滤,滤液减压精馏收集90~110℃/1.3kPa~13kPa馏分131g,色谱分析纯度在97%以上,收率在54%左右。
比较例三
向反应三口烧瓶中加入198g3-氯丙基三甲氧基硅烷(99%,GC)和硫脲90g,三辛基甲基氯化铵14g,通氨条件下(2ml/s),于110℃下反应10小时,取样色谱分析显示98%以上氯丙基三甲氧基硅烷已经参与反应,高沸5%左右。冷却,过滤,滤液减压精馏收集90~110℃/1.3kPa~13kPa馏分170g,色谱分析纯度在98%以上,收率在85%左右。
比较例四
向反应三口烧瓶中加入198g3-氯丙基三甲氧基硅烷(99%,GC)和硫脲90g,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)14g,通氨条件下(2ml/s),于110℃下反应10小时,取样色谱分析显示98%以上氯丙基三甲氧基硅烷已经参与反应,但有20~30%高沸。冷却,过滤,滤液减压精馏收集90~110℃/1.3kPa~13kPa馏分129g,色谱分析纯度在98%以上,收率在65%左右。

Claims (10)

1、巯基烷基烷氧基硅烷的制备方法,其特征在于:使用氯烷基烷氧基硅烷和硫脲为原料,按一定比例在催化剂存在下,以醇为溶剂,在加压条件下,于一定温度下反应生成含巯基烷基烷氧基硅烷的混合物,然后静止分盐,再将上层清液减压精馏得到目标物质巯基烷基烷氧基硅烷。
2、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的巯基烷基烷氧基硅烷的结构式为:
            HSRSiXaR1 3-a
式中:R为饱和烷基、碳链长度为C1~C11;R1可为烷基、碳链长度为C1~C8,也可为芳基、或者芳烷基;X为一个可水解的基团;a为1~3的整数。
3、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的氯烷基烷氧基硅烷的结构式为:
           ClRSiXaR1 3-a
式中:R是饱和烷基基团、碳链长度有C1~C11;R1可为烷基、碳链长度为C1~C8,也可为芳基、或者芳烷基;X为一个可水解的基团;a为1~3的整数。
4、根据权利要求2或3所述的制备方法,其特征在于:可水解的基团可以是烷氧基基团、三烷基硅氧基基团、或者烷氧基取代的烷氧基团。
5、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的反应体系原料配比为:氯烷基烷氧基硅烷∶硫脲(摩尔比)为1∶1~1∶10。
6、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的催化剂可用如下结构式表示:
                     R1R2R3R4NX
式中:R1,R2,R3,R4为相同或不相同的烷基基团、碳链长度有C1~C18;或芳基基团、碳链长度有C6~C12;X为卤素。
7、根据权利要求1或5所述的制备方法,其特征在于:所述的催化剂的加入量为总物料重量的0.5%~10%。
8、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的醇溶剂可用如下结构式表示:
              R5OH
式中:R5为饱和直链或支链烷基,碳链长度为C1~C12
9、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的加压条件,其压力范围为0.01Mpa~1.5Mpa。
10、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的一定温度,其温度范围为40~150℃。
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