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甲基环己基二甲氧基硅烷的合成方法有哪些? 1

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合成甲基环己基二甲氧基硅烷是一项重要的有机合成反应,有多种合成方法可供选择,合成甲基环己基二甲氧基硅烷的方法具有一定的研究意义。


简述:甲基环己基二甲氧基硅烷(简称CHMMS)是聚丙烯合成的外给电子体(助催化剂),它可以提高聚丙烯产品的等规度,提高催化剂活性、立体定向性、延长活性时间,是聚丙烯生产中不可缺少的新型添加剂。


合成方法研究:

1. 格氏试剂法

格氏试剂法是目前生产CMMS最主要的方法。其工艺流程是:将经表面处理的金属镁及溶剂混合置于反应釜中,搅拌下缓慢滴加氯代环己烷;滴完后,保温一段时间,使金属镁尽可能溶解,制成格氏试剂。甲基三甲氧基硅烷和一定量的溶剂混合于反应釜中,搅拌下将制成的格氏试剂缓慢滴加到系统中;滴完后,保温一段时间,然后冷却过滤,滤液经精馏即得CMMS。采用格氏试剂法生产CMMS,工艺简单、产品收率较高、质量稳定。


张卫红等人报道的格氏试剂法合成甲基环己基二甲氧基硅烷,具体如下:

1)常压实验步骤:在装有球形冷凝管、气体导入管、尾气导出管、温度计、橡皮塞和磁力搅拌子的100 mL四口平底烧瓶中加入一定量经干燥处理的甲基三甲氧基硅烷、溶剂、金属镁和碘粉。所有仪器在使用前经过充分干燥,然后将仪器接口密封、检漏。仪器在经过三次连续的抽气和充氮气后,开动磁力搅拌器,在通入氮气的同时搅拌2 h,以达到充分脱水的目的。然后升温到(80~95)℃,在升温的过程中用注射器分批加入氯代环己烷,加料时间控制在2 h左右。加料毕在一定温度下反应(2~6)h,停止反应。待反应液冷至室温后,用注射器吸取上层悬浮液,过滤,将滤液在常压下经充填有20 cm的玻璃弹簧圈填料柱精馏,切取(195~197)℃的馏份,经核磁和气相色谱分析为CMMS。


2)压力实验步骤:先将高压釜在120 ℃下烘烤2 h,然后在氮气保护下冷却到室温。将一定量的甲基三甲氧基硅烷、氯代环己烷、金属镁和少量碘粉加入高压釜内,盖紧釜盖。经3次抽气和氮气置换后,充入氮气使釜内压力达到(0.3~0.4)MPa,搅拌2 h,用2 h左右升温至100 ℃,维持该温度反应3 h至反应结束。待高压釜冷至室温后,泄压,吸出产品,后处理同1)


2. 硅氢加成法

硅氢加成法是较为普通的制备有机硅单体的方法。利用硅氢加成法生产CMMS一般需两步:首先制备有机氯硅烷,然后经过醇解、精制提纯,即可制得CMMS。


操作如下:环己烯与铂催化剂在反应釜中混合,搅拌下缓慢滴加甲基二氯硅烷,制成环己基甲基二氯硅烷;然后,在反应釜中与甲醇发生醇解反应,经精制即可得CMMS。


硅氢加成法的关键在于第一步反应,即环己基甲基二氯硅烷的制备。由于环己基空间位阻较大,因此催化剂的活性直接影响该反应的完成程度。一般采用铂或镍催化剂。镍催化的反应需要在高压等苛刻条件下进行,因此推广较为有限,而铂催化剂则是应用最广泛、研究最深入的催化剂,具有活性高、性能稳定、制备容易等特点。但价格高、不易回收。


3. 沃尔茨-弗悌希法(Wurt-Fittig)

沃尔茨-弗悌希法又称钠缩合法。它是通过金属钠与卤代环己烷及甲基三甲氧基硅烷发生缩合反应,使硅与环己基连结形成CMMS。


具体操作方法是:将金属钠与甲苯在反应器中加热搅拌,使钠成为细小的钠砂;然后将混合好的卤代环己烷与甲基三甲氧基硅烷溶液缓慢滴入反应釜中,反应完成后过量的钠用甲醇处理,反应产物经分离、精制,即得CMMS。


4. 有机锂法

有机锂法与格氏试剂法有许多相似之处,但有机锂试剂比格氏试剂反应活性要强得多,对于环己基这样空间位阻较大的基团,有机锂试剂有其独到之处。


有机锂法生产CMMS与格氏试剂法一样均需在溶剂中进行,考虑到环己基锂稳定性差,所以一般选用戊烷为溶剂,具体加料方法与格氏试剂基本相同。


参考文献:

[1]李丽,李在兴. 甲基环己基二甲氧基硅烷在小本体聚丙烯工业装置中的应用 [J]. 云南化工, 2014, 41 (03): 27-28+36.

[2]张卫红,宋国强,方敏,等. 格氏法合成甲基环己基二甲氧基硅烷的研究 [J]. 江苏石油化工学院学报, 2002, (01): 1-3.

[3]陈发德,黄绪棚. 环己基甲基二甲氧基硅烷的研究进展 [J]. 有机硅材料, 2001, (03): 25-27.

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