CN1746176A - 3－[n－(2－氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷的制备方法 - Google Patents

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张先林
傅人俊
盛荣
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Abstract

本发明公开了一种3－[N－(2－氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷的制备方法，使用氯烷基烷氧基硅烷、乙二胺、以及在制备3－[N－(2－氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷过程中生成的乙二胺盐酸盐为原料，在一定温度下反应生成含3－[N－(2－氨乙基)]氨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，就可得到目标物质3－[N－(2－氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷。本发明的优点是：目标产品的纯度大于99％，收率在90％以上，反应选择性高，达99％以上。同时可有效降低原料乙二胺的消耗。

Description

3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷的制备方法
技术领域
本发明涉及到一种3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷的制备方法。
背景技术
目前，在制备3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷时，通常都使用氯烷基烷氧基硅烷和乙二胺为原料，在一定温度下搅拌反应，再通过静止、分层、取上层清液精馏等工序，最终得到目标物质3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷。
上述的3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷的结构式为：
NH2CH2CH2NHRSiXaR1 3-a
式中：R为饱和烷基、碳链长度为C1～C11；R1为烷基、碳链长度为C1～C8，或为芳基，或者芳烷基等；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
其中R为饱和烷基、碳链长度为C1～C11；R1为烷基、碳链长度为C1～C8，或为芳基，或者芳烷基等；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等；a为1～3的整数。
上述的制备方法的反应机理可用下述的反应方程式表示：
理论上，R1 3-aXaSiRNHCH2CH2NHRSiXaR1 3-a物质还可以继续与原料ClRSiXaR1 3-a反应生成三取代R1 3-aXaSiRNHCH2CH2N(RSiXaR1 3-a)2、四取代(R1 3-aXaSiR)2NCH2CH2N(RSiXaR1 3-a)2，但实际上在反应混合物中基本上以乙二胺、成品NH2CH2CH2NHRSiXaR1 3-a与二取代R1 3-aXaSiRNHCH2CH2NHRSiXaR1 3-a物质存在。在反应结束静止分盐时，因相似相溶，在下层的乙二胺盐酸盐中存在大量的二取代R1 3-aXaSiRNHCH2CH2-NHRSiXaR1 3-a物质和38～42％乙二胺；这些二取代物质通常与下层盐类(回收完乙二胺后)一起作为工业废弃物被处理掉。
上述制备方法的缺点是：原料乙二胺与氯烷基烷氧基硅烷的摩尔比大，达到12～30∶1，乙二胺的消耗较大，为145g/mol(以氯烷基烷氧基硅烷为基准)左右，产品纯度只有97％左右，杂质较多；收率也较低，只有80％左右。
发明内容
针对上述问题，本发明将提供一种纯度及收率均较高的3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷的制备方法。
本发明所述方法的主要机理是：将氯烷基烷氧基硅烷和乙二胺反应后得到的下层的乙二胺盐酸盐也作为反应原料，参与到3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷的制备过程中。
本发明采用的主要技术方案是：使用氯烷基烷氧基硅烷、乙二胺、以及在制备3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷过程中生成的乙二胺盐酸盐为原料，在一定温度下反应生成含3-[N-(2-氨乙基)]氨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，就可得到目标物质3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷。
所述的3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷的结构式为：
NH2CH2CH2NHRSiXaR1 3-a
式中：R为饱和烷基、碳链长度为C1～C11；R1为烷基、碳链长度为C1～C8，或为芳基，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为烷基、碳链长度为C1～C8，或为芳基，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。
所述的反应原料的配比为：氯烷基烷氧基硅烷∶乙二胺(mol比)为1∶3～1∶30，所述的乙二胺盐酸盐添加量为50～500g/mol(以氯烷基烷氧基硅烷为基准)。
所述的反应过程温度的温度范围为40～130℃。
反应结束后需要静止分层，静止分层的静止时间为：2～20小时。
所述的精馏时的真空度为1.3KPa～13Kpa，温度为130～160℃。
本发明的优点是：在反应原料中套用制备3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷过程中得到的下层乙二胺盐酸盐后，其反应体系中存在的二取代物质可有效抑制二取代物质的进一步生成，从而提高了反应转化率以及选择性；同时乙二胺盐酸盐中存在大量的乙二胺可以补充作为乙二胺的来源(一般含30～50％乙二胺)；生成的乙二胺单盐酸盐可以继续作为捕酸剂，从而降低了用于捕酸的乙二胺用量。这样，得到的目标物3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷的纯度可大于99％；并且收率在90％以上；反应选择性较高，达99％以上；并可有效地降低原料乙二胺的消耗，其理论值为108g/mol(以氯烷基烷氧基硅烷为基准，80％为乙二胺单盐酸盐)左右，实际值为130g/mol(以氯烷基烷氧基硅烷为基准)左右。
实施方式
下面通过对实施例和比较例的描述来对本发明作进一步的说明。
实施例一
在盛有原料乙二胺800g和乙二胺盐酸盐(含40％乙二胺)400g的三口烧瓶中，搅拌下升温，当温度升到100℃滴加氯丙基甲基二甲氧基硅烷(98％，GC)400g，滴加时间为4小时，保温4小时。冷却静止，静止时间为4小时，静止结束后分层，取上层清液，减压精馏收集130～150℃/1.3kPa馏分405g，采用GC-14C色谱分析仪检测，其纯度达99.2％，收率达91％。过程中回收乙二胺量为675g，消耗为130g/mol(以氯丙基甲基二甲氧基硅烷为基准)。
实施例二
在盛有原料乙二胺800g和乙二胺盐酸盐(含40％乙二胺)400g的三口烧瓶中，搅拌下升温，当温度升到100℃滴加氯丙基三甲氧基硅烷(99％，GC)400g，滴加时间为4小时，保温4小时。冷却静止，静止时间为4小时，静止结束后分层，取上层清液，减压精馏收集140～160℃/1.3kPa馏分402g，采用GC-14C色谱分析仪检测，其纯度达99.0％，收率达90％。过程中回收乙二胺量为683g，消耗为135g/mol(以氯丙基三甲氧基硅烷为基准)。
比较例一
在盛有原料乙二胺800g的三口烧瓶中，搅拌下升温，当温度升到100℃滴加氯丙基甲基二甲氧基硅烷(98％，GC)400g，滴加时间为4小时，保温4小时。冷却静止，静止时间为4小时，静止结束后分层，取上层清液，减压精馏收集130～150℃/1.3kPa馏分364g，采用GC-14C色谱分析仪检测，其纯度达97.0％，收率达80％。过程中回收乙二胺量为482g，消耗为145g/mol(以氯丙基甲基二甲氧基硅烷为基准)。
比较例二
在盛有原料乙二胺800g的三口烧瓶中，搅拌下升温，当温度升到100℃滴加氯丙基三甲氧基硅烷(99％，GC)400g，滴加时间为4小时，保温4小时。冷却静止，静止时间为4小时，静止结束后分层，取上层清液，减压精馏收集140～160℃/1.3kPa馏分350g，采用GC-14C色谱分析仪检测，其纯度达96.0％，收率达76％。过程中回收乙二胺量为501g，消耗为148g/mol(以氯丙基三甲氧基硅烷为基准)。

Claims (9)

1、3-[N-(2-氨乙基)]氨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、乙二胺、以及在制备3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷过程中生成的乙二胺盐酸盐为原料，在一定温度下反应生成含3-[N-(2-氨乙基)]氨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，就可得到目标物质3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷。
2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基硅烷的结构式为：
           NH2CH2CH2NHRSiXaR1 3-a
式中：R为饱和烷基、碳链长度为C1～C11；R1为烷基、碳链长度为C1～C8，或为芳基，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2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。
4、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为饱和烷基、碳链长度为C1～C11；R1为烷基、碳链长度为C1～C8，或为芳基，或者芳烷基；X为一个可水解的基团；a为1～3的整数。
5、根据权利要求4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。
6、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的反应原料的配比为：氯烷基烷氧基硅烷∶乙二胺(mol比)为1∶3～1∶30，所述的乙二胺盐酸盐添加量为50～500g/mol(以氯烷基烷氧基硅烷为基准)。
7、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40～130℃。
8、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：静止分层的静止时间为：2～20小时。
9、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：精馏时的真空度为1.3KPa～13Kpa，温度为130～160℃。
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