[发明专利]一步法直接合成二烷基二烷氧基硅烷的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学技术领域，涉及一种二烷基二烷氧基硅烷的合成方法。

具体地，是以反应物四烷氧基硅烷作溶剂，在催化剂存在下，先以少量卤代烷与金属镁粉引发格氏反应，然后滴加用烃类或醚类溶剂稀释的卤代烷，经格氏试剂与四烷氧基硅烷反应，一步合成二烷基二烷氧基硅烷的方法。

背景技术

通式为

的二烷基二烷氧基硅烷，其主要功能是作为Ziegler-Natta高效催化剂的外给电子体和立体构型改进剂。在α-烯烃聚合反应中，它们与催化剂的内给电子体协同作用，能显著提升α-烯烃聚合物的等规度和物理力学性能。

目前，二烷基二烷氧基硅烷的合成方法，如EP460,590专利中介绍的是两步法，即由氯代环戊烷与镁屑在四氢呋喃溶剂中反应制备格利雅试剂(下称格氏试剂)；然后再将所得格氏试剂与等摩尔的四甲氧基硅烷反应，合成二环戊基二甲氧基硅烷。由于采用两步法合成，自然会带来操作上的烦琐，工艺流程长、反应设备多的问题，而且在合成液中一烷基三烷氧基硅烷的含量较高，反应收率低。

在US4,958,041和CN1,183,143专利中，尽管介绍了一步法合成二烷基二烷氧基硅烷的方法，其方法是先要用氯代烷与镁屑在甲基-叔丁基醚溶剂中制备少量的格氏试剂作为引发剂，然后再滴加由氯代烷、四烷氧基硅烷与甲基-叔丁基醚组成的混合溶液，反应合成二烷基二烷氧基硅烷。专利所介绍的一步法合成工艺，仍有下列问题需要解决：

(1)先要制备少量格氏试剂作引发剂，工业化实施难度大；另外，在反应阶段，由于固形物的生成，反应物料变稠，需要加入大量溶剂进行稀释，才能使反应物料得到良好的搅拌，而这会给溶剂的后处理和回收带来麻烦。

(2)按专利介绍的方法，氯代烷与四烷氧基硅烷的摩尔比至少要在2.4∶1以上，才能使四烷氧基硅烷反应完全，否则会有至少10％的一烷基三烷氧基硅烷不能进一步与格氏试剂反应，其结果是，未反应的格氏试剂残留于合成液中，不仅造成格氏试剂的浪费，而且由于大量格氏试剂的残存，会使合成液粘度增大，给后期过滤带来困难。

(3)氯代烷与四烷氧基硅烷的摩尔比过大(2.4∶1以上)，自然会加大生产成本，因为在合成二烷基二烷氧硅烷的工艺过程中，氯代烷占到总原料成本的75％以上，如果按氯代烷计算，该合成过程的反应效率是很低的。

为了分离固形物，利于过滤，US4,958,041专利提出在反应后的合成液中滴加定量的甲醇，以破坏未反应的格氏试剂。但是甲醇的加入也带来了一些不利后果：其一，所需甲醇的量难于计算；其二，残存甲醇会给溶剂的循环使用带来困难。

为了提高产品收率，CN1,183,143还介绍了一种处理滤饼的方法，即将过滤后的滤饼用稀盐酸处理，回收产品和溶剂。由于有机硅氧烷对水分，尤其是酸性水溶液非常敏感，易于水解，因此，滤饼中未反应的四烷氧基硅烷原料会被破坏，同时还会在产品中带入水分。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种一步法直接合成二烷基二烷氧基硅烷的方法，以解决上述合成方法工业化实施难度大、摩尔比过大、生产成本高、反应效率低、溶剂的循环使用困难、四烷氧基硅烷原料易被破坏损失等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是；选择粒度小于150目的金属镁粉替代大颗粒的镁屑，以反应物四烷氧基硅烷(R²O)₄Si作溶剂，在催化剂存在下，先由少量卤代烷R¹Cl与金属镁粉经加热引发格氏反应，然后滴加用醚类或烃类稀释的卤代烷，与金属镁和四烷氧基硅烷在同一反应器中一步反应，直接合成二烷基二烷氧基硅烷R₂¹Si(OR²)₂，合成液经分离出固形物后，通过分馏得到成品二烷基二烷氧基硅烷。

本发明技术方案中涉及的反应条件为：

a.卤代烷与镁粉的摩尔比为0.9～1.5∶1，优选1.0～1.2∶1；镁粉与四烷氧基硅烷的摩尔比为1.95～3.0∶1，优选2.0～2.5∶1；催化剂(碘)与镁的摩尔比为0.0001～0.01∶1；稀释剂与四烷氧基硅烷的体积比为1.5～4.0∶1，优选2.0～3.0∶1

b.反应温度依所选稀释剂的沸点，一般在0～120℃，优选30～80℃，最优选50～80℃。

c.洗涤固形物的溶剂量与镁粉的摩尔比为1～5∶1，优选1～3∶1。