[发明专利]一种通过气相光氯化反应制备氯甲基三甲基硅烷的方法和装置

说明书

本发明涉及有机硅试剂的气相光氯化及分离技术，具体地说，属有机合成范畴。

氯甲基三甲基硅烷是一种非常重要的有机硅试剂，被广泛用在农药、医药以及有机合成等领域。1946年，Whitmore等人〖参见：Whitmore，Sommer，Am.Soc.68 p481-483 1946〗首次以四氯化碳为溶剂、四甲基硅烷为原料，并在五氯化磷存在下通过光照反应制备了氯甲基三甲基硅烷。1947年，Whitmore等人〖参见：Whitmore，Sommer；Am.Soc.，69，1976，1947〗又利用二甲基氯甲基氯硅烷与溴甲烷镁格氏试剂在乙醚中反应制备了氯甲基三甲基硅烷。同样，Rodel〖参见：Vgl.Roedel；Am.Soc.，71，271，1949〗也与1949年利用上述格氏试剂法制备了氯甲基三甲基硅烷。1985年，M.Bordeau等人〖参见：M.Bordeau，S.M.Djamei，R.Calas，J.Dunogues；J.Organomet.Chem.，1985，288，N2，131-138〗利用二甲基氯甲基氯硅烷与四甲基硅烷在三氯化铝存在下制备了氯甲基三甲基硅烷。1988年，V.D.Sheludyakov等人〖参见：V.D.Sheludyakov，V.I.Zhun，M.I.Shumilim，V.N.Bochkarev，T.F.Slyusarenko；Zh.Obshch.Ximii，58，N7，1583-1588，1988〗又以氯甲基三氯硅烷为原料，通过碘甲烷镁格氏反应制备了氯甲基三甲基硅烷。1989年，Mottsarev G.V.等人〖参见：Mostarev G.V.，Inshakova V.T.，Raskina，A.D.；Zh.Obshch.Khim.，1989，59(11)，2628(Russ)〗认为：无论是通过四甲基硅烷的热氯化还是通过四甲基硅烷的光氯化均得不到氯甲基三甲基硅烷，原因是由于四甲基硅烷的低沸点影响了热氯化时AIBN的引发，而光氯化初期会有着火的危险，因此使氯化反应无法进行。

综上所述，四甲基硅烷溶液氯化法较难控制，而且多氯代副产物较多，另外也会有着火的危险；格氏法条件苛刻，较难工业化，而且成本也较高。

本发明的目的就是提供一种简便易行、容易工业化、成本较低，且副产物较少的气相光氯化方法制备氯甲基三甲基硅烷的方法。

本发明的目的还提供一种氯化反应装置。

本发明的方法是气相光氯化方法制备氯甲基三甲基硅烷的方法。本发明中所用原料可以是纯四甲基硅烷，也可以是一种四甲基硅烷与异戊烷的混合等组分。四甲基硅烷与异戊烷的重量比为1∶0-1.5。

本发明的方法是首先将四甲基硅烷、或者四甲基硅烷与异戊烷的混合原料，通过加热形式形成蒸汽，然后在紫外光或可见(白炽灯、日光)光照射下或者引发下，与氯气反应，形成氯甲基三甲基硅烷的产物，反应时间为24-80h，延长反应时间对反应结果没有影响。反应是在气相下进行，通常气相反应温度为25-32℃。

本发明上述的氯化反应中，四甲基硅烷、或者四甲基硅烷与异戊烷的混合组份的气体与氯气的重量比为1.5-8∶1，最好为3-6∶1。四甲基硅烷、或者四甲基硅烷与异戊烷的混合组份的气体的流量，可以通过反应釜的加热速度来控制。反应釜的内温为28-90℃

本发明中所用的氯气，可以是纯氯气，也可以是一种氯气与惰性气体的混合气体，所述的惰性气体是氮气、氩气或氦气等，其中惰性气体的含量为0-80％，最好为20-50％。

本发明制备氯甲基三甲基硅烷的过程中，如果原料为纯净的四甲基硅烷，则氯化结束后可直接进行蒸馏得到纯度大于99％的氯甲基三甲基硅烷。如果原料为四甲基硅烷与异戊烷的混合组份，经上述的气相光氯化反应得到一种含有氯甲基三甲基硅烷与氯代异戊烷的混合产物，该混合产物可在路易斯酸存在下，将其中的氯代异戊烷转化为低沸点异戊烯，反应后产物经蒸馏得到纯度大于97％的氯甲基三甲基硅烷。