1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的合成方法技术

本发明专利技术涉及有机硅制备技术领域，具体涉及一种1‑甲基‑1‑乙氧基‑硅杂环戊烷的合成方法。所述的合成方法步骤为：将1‑甲基‑1‑氯‑硅杂环戊烷和非极性溶剂混合，加热至醇解温度，用氮气夹带气态乙醇通入混合液中，保持非极性溶剂全回流进行反应，当气态乙醇通入完毕后，继续反应1‑2h得到粗产品；在粗产品中加入碱金属醇盐进行中和，再进行精馏，得到1‑甲基‑1‑乙氧基‑硅杂环戊烷。本发明专利技术采用硅氯键醇解的方法，将合成过程中产生的HCl及时排除反应体系，减少了副反应的发生，提高了产品收率，产品收率达到98％以上，纯度为99.9％以上。

【技术实现步骤摘要】
1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的合成方法
本专利技术涉及有机硅制备
，具体涉及一种1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的合成方法。
技术介绍
有机硅是一类品种多、性能优异、应用广阔的新型化工产品。在有机烷氧基硅烷的中间体中含有两个化学性质截然不同的基团，这两个基团可以分别和有机物、无机物紧密结合，成为有机物和无机物间的桥梁，因而被广泛的用作无机填料表面改性剂、涂料改性剂以及树脂改性剂等。当前，各类硅烷、硅氧烷中间体以及由它们制得的硅油、硅橡胶、硅树脂(包括它们的二次加工品)等产品，已在电子电气、建筑、汽车、纺织、轻工、化妆品、医疗、食品等行业获得广泛的应用，并发挥了积极的作用。专利CN2015103351860中公开了一种烷基-烷氧基硅杂环化合物和利用该化合物沉积薄膜的方法，提到将烷基-烷氧基硅杂环化合物作为结构形成前体沉积薄膜，能够使薄膜包含相对较高量的碳含量，且烷基-烷氧基硅杂环化合物相对于其他现有技术结构形成前体(乙硅烷或二硅氧烷前体)具有较低的分子量，因此在高容量制造工艺中更便于加工。但是该用途对烷基-烷氧基硅杂环化合物的纯度要求极高，烷基-烷氧基硅杂环化合物中含有氯化物会影响薄膜的性能，所以就需要在化学合成期间较少或去除氯化物，并利用纯化方法去除氯化物。该专利中并未给出烷基-烷氧基硅杂环化合物的合成方法和纯化方法。现有技术中对直链结构的烷基-烷氧基硅烷的合成工艺研究较多。专利CN2008100489968中公开了一种甲基三甲氧基硅烷的制备工艺，先将甲醇经汽化罐汽化后通过汽提塔，然后进入反应塔底部，甲基三氯硅烷从反应塔的顶部进入并喷射而下，二者通过逆流接触发生反应；再将主产物泵入汽提塔的顶部，流经汽提塔的甲醇气体对主产物进行汽提，主产物落到汽提塔底部后，由输送泵泵入至中和釜内，往中和釜内滴加饱和甲醇钠溶液进行中和；最后将甲基三甲氧基硅烷粗品泵入精馏塔进行精馏。该工艺所得产品收率达到90％。但是汽提塔温度为90℃，用甲醇对氯化氢进行汽提时，氯化氢极易与甲醇发生反应，产生氯甲烷和水，水又与主原料甲基三氯硅烷产生水解反应，使甲基三甲氧基硅烷收率下降，只有90％左右；并且甲基三氯硅烷的水解物会造成反应器、塔的堵塞，影响甲基三甲氧基硅烷的正常生产。专利CN2012105666062中公开了一种甲基三甲氧基硅烷醇解工艺，由双塔完成醇解，甲基三氯硅烷和醇同时滴加入进入Ⅰ塔，在室温下进行醇解反应，反应生成的不完全醇解物流入Ⅱ塔，继续与汽化后的甲醇醇解，粗成品甲基三甲氧基硅烷进入粗成品接收器。该工艺制备的粗成品甲基三甲氧基硅烷收率大于95％，含量高于96％，酸含量小于100ppm。但是该工艺也没有采取有效的方法将反应生成的HCI及时排出反应体系，HCI极易溶解在反应物料中，与醇在反应体系中的接触时间过长，促进副产物的生成；并且需要两步反应，增加了工艺流程和成本。以上技术方案均是针对甲基三甲氧基硅烷的合成，关于1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的合成方法还未有报道。在采用醇解方法合成1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷时，乙醇沸点比甲醇高，且反应温度也较高，如果不能及时排出反应体系内的HCl，将会大大增加副反应发生的概率，影响产品收率。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的合成方法，采用硅氯键醇解的方法，将合成过程中产生的HCl及时排出反应体系，减少了副反应的发生，提高了产品收率。本专利技术以1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷为原料，通过醇解反应得到1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷，反应式如下：在醇解反应时，存在以下副反应：CH3CH2OH+HCI→CH3CH2CI+H2O；为了减少副反应的发生，需要将反应体系中产生的HCl及时排出。本专利技术所述的1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的合成方法，步骤如下：将1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷和非极性溶剂混合，加热至70-115℃，用氮气夹带气态乙醇通入混合液中，保持非极性溶剂全回流进行反应，当气态乙醇通入完毕后，继续反应1-2h得到粗产品；在粗产品中加入碱金属醇盐进行中和，再进行精馏，得到1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷。气态乙醇与1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷单体的摩尔比为1-1.2:1。非极性溶剂为甲苯、正己烷或环己烷。非极性溶剂的质量是气态乙醇与1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷单体质量总和的0.5-2倍。非极性溶剂可以降低HCl在反应体系中的溶解度，且保持非极性溶剂的全回流，也可以促进HCl析出并被带出反应体系，减少HCI与醇的接触时间，减少副反应发生。气态乙醇的通入时间为1.4-1.6h。用氮气夹带气态乙醇通过反应液以下，能够保证乙醇与液相中的1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷单体接触更加充分，同时避免乙醇与反应体系中HCl气体的接触，减少副反应发生。此外，氮气从反应体系中逸出时能够带走反应体系中的HCl，减少HCl在反应体系中的停留时间。在气态乙醇通入完毕后，继续反应一段时间可以使醇解反应更加完全，进一步提高产品收率。碱金属醇盐为乙醇钠，中和后粗产品的pH值为7-8。粗产品的酸含量在20ppm以下，只需要加入少量的乙醇钠，即可完成产品中和。精馏采用常压精馏，在139℃收集馏分，即为1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷。通过常压精馏同时回收非极性溶剂，重复利用。在合成过程中，对反应体系中排出的HCl进行收集。优选地，一种1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的合成方法，步骤如下：(1)在汽化器中加入乙醇，汽化器温度为80-85℃；(2)在反应釜中加入1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷和非极性溶剂，加热至70-115℃，向汽化器中通入氮气，夹带气态乙醇通入反应釜的混合液中，保持非极性溶剂全回流进行反应，当气态乙醇通入完毕后，继续反应1-2h得到粗产品；(3)在粗产品中加入碱金属醇盐进行中和，再将中和后的粗产品通入精馏塔进行精馏，得到1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：(1)本专利技术采用1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷作为原料，通过硅氯键醇解的方法制备1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷，一步反应，后处理相对简单；(2)本专利技术采用氮气吹带气态乙醇通入反应体系中混合液的液面以下，以最快的速度实现乙醇和1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷的充分接触，消除乙醇在接触单体之前与HCI反应的可能，同时在非极性溶剂和氮气的双重带动下及时排出反应体系中的HCl，在合成过程中同时最大限度的排出反应体系中的HCl，极大的缩短了反应体系中乙醇和HCl的接触时间，大大减少了副反应的发生，提高了产品收率；(3)本专利技术的合成方法制备的粗产品酸含量在20ppm以下，加入少量的乙醇钠即可完成中和，1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的收率在98％以上，纯度在99.9％以上。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的保护范围不仅限于此，该领域专业人员对本专利技术技术方案所作的改变，均应属于本专利技术的保护范围内。实施例1(1)在汽化器中加入4.6kg(100mol)乙醇，汽化器温度为80℃；(2)在反应釜中加入13.45kg(100mol)1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷和9.025kg正己烷，加热至70℃，向汽化器中通入氮气，夹带气态乙醇通入反应釜的混合液中，保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种1‑甲基‑1‑乙氧基‑硅杂环戊烷的合成方法，其特征在于：步骤如下：将1‑甲基‑1‑氯‑硅杂环戊烷和非极性溶剂混合，加热至醇解温度后，用氮气夹带气态乙醇通入混合液中，保持非极性溶剂全回流进行反应，当气态乙醇通入完毕后，继续反应得到粗产品；在粗产品中加入碱金属醇盐进行中和，再进行精馏，得到1‑甲基‑1‑乙氧基‑硅杂环戊烷。

【技术特征摘要】
1.一种1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的合成方法，其特征在于：步骤如下：将1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷和非极性溶剂混合，加热至醇解温度后，用氮气夹带气态乙醇通入混合液中，保持非极性溶剂全回流进行反应，当气态乙醇通入完毕后，继续反应得到粗产品；在粗产品中加入碱金属醇盐进行中和，再进行精馏，得到1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷。2.根据权利要求1所述的1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的合成方法，其特征在于：气态乙醇与1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷单体的摩尔比为1-1.2:1。3.根据权利要求1所述的1-甲基-1-乙氧基-硅杂环戊烷的合成方法，其特征在于：非极性溶剂为甲苯、正己烷或环己烷。4.根据权利要求1所述的1-甲基-1-氯-硅杂环戊烷的醇解方法，其特征在于：非极性溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡庆超，伊港，孙江，李云杰，国建强，张旭，
申请(专利权)人：山东东岳有机硅材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37