[發明專利]一種官能化α-胺基三乙氧基硅烷及其制備方法

有效

• 申請號: 202011070897.7
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112110952B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 貝逸翎;宋慈;劉雷;朱慶增
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 韓獻龍

本發明提供一種官能化α?胺基三乙氧基硅烷及其制備方法。本發明以工業副產物氯甲基三氯硅烷作為基本原料，經與乙醇反應生成氯甲基三乙氧基硅烷；然后和含有雙鍵基團的有機胺發生取代反應制備式I?1所示雙鍵官能化α?胺基三乙氧基硅烷。以式I?1所示雙鍵官能化α?胺基三乙氧基硅烷為原料，利用巰?烯點擊反應可制備一系列α?碳上連有胺基及碳硫醚鍵并含不同官能基的三乙氧基硅烷。本發明充分利用了工業副產物氯甲基三氯硅烷，利用簡單、溫和的方法即可制備高純度、較高收率的目標產物；所得產物結構中含有多種官能團，大大增加了烷氧基類硅烷偶聯劑的種類，并進一步拓展了其應用空間。

技術領域

本發明涉及一種官能化α-胺基三乙氧基硅烷及其制備方法，屬于有機硅合成技術領域。

背景技術

單組分室溫硫化硅橡膠的交聯劑是含可水解性基團的多官能性硅烷化合物，通式為R_4-nSiY_n，其中n＝3或n＝4，R為碳官能基，Y為可水解性基團；其在單組分室溫硫化硅橡膠中起固化交聯的作用。

按照硅橡膠交聯時脫除的小分子物不同，可將硅橡膠交聯反應大致分為脫羧酸型，脫酮肟型，脫醇型，脫胺型，脫酰胺型，脫丙酮型及脫羥胺型。交聯反應中脫除的小分子物不同，水解速度不同，且不同型號硅橡膠性質和用途也不同。其中，普通γ型硅烷交聯劑室溫硫化硅橡膠固化速度較慢，還需要加入催化劑加快其固化速度；常用的催化劑有有機錫化合物(如二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫)、氨基硅烷等；而有機錫化合物具有一定毒性，并且由于催化劑加入后難以在膠料中充分混合均勻而出現局部凝膠化，導致交聯反應不夠完全。

有機硅化合物結構中，取代基的位置會對有機硅化合物的穩定性產生不同程度的影響。α-官能基硅烷由于其結構中官能團與硅原子間只隔一個碳原子，因而官能團的電子效應對硅原子的影響較大。α-官能基的烷氧基硅烷已被證實具有一定的自催化性能，固化過程中無需催化劑；雖然在堿性條件下容易斷裂硅碳鍵，但是其熱穩定性較高；且合成方法簡單，不需用貴金屬催化劑。因此開發和研究α-官能基烷氧基硅烷有非常大的應用價值。

氨基碳官能基硅烷是用量最大的硅烷交聯劑之一，由其固化交聯的室溫硫化硅橡膠具有優異的粘結性，胺丙基烷氧基硅烷是最常見的氨基碳官能基硅烷。而相較于γ型胺基烷氧基硅烷，α-胺基烷氧基硅烷被證實具有自催化性能，其水解速率更為迅速，使其固化時間大大縮短。

目前已有關于α-胺基烷氧基硅烷的報道。如，中國專利文獻CN106632449A公開了一種α-氨基三乙氧基硅烷的制備方法，包括步驟：將乙醇鈉溶解于有機溶劑中，然后均勻滴加到氯甲基三氯硅烷中，滴加完后反應得到氯甲基三乙氧基硅烷；將有機胺在氮氣保護下加熱至沸騰，然后滴加所制得的氯甲基三乙氧基硅烷，滴加完后反應得α-氨基三乙氧基硅烷。該發明所得產物的純度可達95％以上，產率在40％以上；但其所得α-氨基三乙氧基硅烷的官能化程度低，僅能發揮α-胺基結構的自催化作用，后續拓展應用空間小。

有機硅單體是有機硅工業發展的基礎，甲基氯硅烷是合成有機硅材料的重要原料，二甲基二氯硅烷是用量最大、應用最廣的有機硅單體。在直接法合成甲基氯硅烷的過程中，除了主要產物二甲基二氯硅烷外，甲基三氯硅烷是主要副產物，約占總產物的5％～15％，比例相當大。我國有機硅產業發展迅猛異常，截止2018年底，國內甲基氯硅烷總產能已超過300萬噸/年，甲基三氯硅烷也相應的大量積壓。研究甲基三氯硅烷新的利用方法，開發有機硅新材料，實現有機硅單體的循環利用，不僅具有重要的科學意義，而且具有重要的實用價值。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種官能化α-胺基三乙氧基硅烷及其制備方法。本發明利用工業制備二甲基二氯硅烷的副產物—氯甲基三氯硅烷作為基本原料，利用簡單、溫和的方法即可制備高純度、較高收率的目標產物；所得產物結構中含有多種官能團，大大增加了胺基烷氧基類硅烷偶聯劑的種類，并進一步拓展了其應用空間。

本發明的技術方案如下：