氯甲基三乙氧基硅烷的制备与应用

氯甲基三乙氧基硅烷作为一种硅烷偶联剂，是重要的有机硅产品，是分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物。由于分子结构的特殊性，能够与无机材料如玻璃、硅砂、金属等发生化学反应，同时与有机合成树脂和橡胶等发生反应，可以同时与有机和无机材料形成共价键，产生紧密的结合。应用领域包括表面处理、填充塑料、用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂^[1]。

制备方法

将36.036g尿素及150ml石油醚加入250ml三口圆底瓶中，瓶口连接球形冷凝管和两个恒压滴液漏斗。在氮气保护下，将27.642g乙醇(经过无水处理)及30.000g氯甲基三氯硅烷分别加入至两个恒压滴液漏斗中。在氮气保护下，将尿素和石油醚的混合物加热搅拌至65℃条件下，同步滴加乙醇和氯甲基三氯硅烷，滴加速度为1滴/秒；滴加完毕后，氮气保护下保持65℃下搅拌反应5h。反应结束后，反应液过滤除去不溶粘稠物；所得滤液加热至90℃条件下除去石油醚和乙醇，并回收所得到的石油醚和乙醇；剩余液体在真空度10mmHg条件下，加热至70℃，蒸出透明液体即得到氯甲基三乙氧基硅烷。摩尔收率为60%，纯度99.9wt%。收集保存，留作后用^[2]。

应用

1、制备α-(N-甲基-N-烯丙基)胺甲基三乙氧基硅烷

将50ml甲苯加入到250mL干燥的二口瓶中，在氮气保护下将4.15ml N-甲基烯丙基胺、4ml三乙胺分别同时滴入甲苯中混合，加热至110℃沸腾。保持体系内的氮气气氛下，通过恒压滴液漏斗将3ml氯甲基三乙氧基硅烷缓慢滴加到三口瓶中，滴加速度为1滴/秒。滴加完毕后，110℃下加热回流反应8h后，将反应液过滤除去析出的不溶物，即有机胺及三乙胺的盐酸盐；随后收集液体部分，在控制真空度80mmHg、加热至60℃条件下，减压蒸馏除去甲苯、三乙胺、胺类反应物等低沸物并滤去不溶物:然后将剩余液体再次在真空度10mmHg，63℃条件下进行减压蒸馏除去未反应的氯甲基三乙氧基硅烷得到α-(N-甲基-N-烯丙基)胺甲基三乙氧基硅烷。摩尔产率为71%，所得产物的纯度为91wt%^[2]。

2、制备异丁基三乙氧基硅烷

在三口烧瓶中加入0.1mol的镁屑、0.1mol的2-氯丙烷、0.08mol的四氢呋喃以及1粒碘，在氨气的保护下，置于15℃的水浴温度中，密封搅拌反应0.5h。将上述所得产物过滤，取滤液滴加到0.1mol氯甲基三乙氧基硅烷中，15℃下搅拌反应0.5h，得到异丁基三乙氧基硅烷粗产品。对上述粗产品进行减压蒸馏，在3kPa的负压下进行减压蒸馏，收集68~71℃温度下的蒸馏馏分，得到高纯度的异丁基三乙氧基硅烷产品。产率为92%^[3]。

参考文献

[1]山东大学,济南实成有机硅科技有限公司. 一种α-取代丙烯酰氧基甲基三烷氧基硅烷的制备方法:CN201410748378.X[P]. 2015-04-08.

[2]山东大学. 一种官能化α-胺基三乙氧基硅烷及其制备方法:CN202011070897.7[P]. 2020-12-22. 

[3]厦门诺恩斯科技有限公司. 一种异丁基三乙氧基硅烷的制备方法:CN201310422195.4[P]. 2016-06-15.