[发明专利]一种含苯基的有机硅单体的合成方法

说明书

技术领域

    本发明涉及化学合成领域，具体地，涉及一种环保、有机硅苯基单体新材料的合成方法。

背景技术

    甲基苯基有机硅单体，通常采用热缩合法合成。热缩合法一般由甲基二氯硅烷与氯苯在固定床中进行热缩合反应，生成苯基单体甲基苯基二氯硅烷和氯化氢。此方法合成成本较低，但是因为热缩合法产物组成复杂，且原料与产物沸点接近，后期分离困难，造成产物纯度不高，导致其难以在有机硅高端产品中应用；另外由于此法合成产物中生成具有致癌作用的多氯联苯等，日益受到环境保护的压力，因此该方法将逐渐被淘汰。

    甲基苯基有机硅单体，还可以通过钠缩合法合成。由甲基三氯硅烷或甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷与钠和氯苯反应，生成甲基苯基二氯硅烷或甲基苯基二甲氧基硅烷或甲基苯基二乙氧基硅烷。但是由于钠缩合法，所使用钠活性非常高，在生产使用过程中需要特别注意安全等事项。因此此法没有被大规模推广。

    甲基苯基有机硅单体，除上述两方法以外还可以通过格氏法合成。格氏法制得产物组成比较简单，易于提纯。格氏法一般分为一步法和两步法，一步格氏法即格式试剂的生成和与底物的反应一步完成；虽然有关于格氏试剂法一步合成苯基甲基二乙氧基硅烷的报道（但其反应条件苛刻、反应易受潮气影响，目的产物的选择性不好），例如：

    道康宁公司建立一个连续格氏法合成苯基氯硅烷的装置，一直保留至今。有用甲基三乙氧基硅烷、镁、氯苯为原料，通过格氏反应，制得甲基苯基二乙氧基硅烷（肖琳，甲基苯基二乙氧基硅烷的合成工艺及优化，南昌大学学报，2009. 9 31 (3)：227-229）。但是由于甲基三乙氧基硅烷作原料由于空间位阻较大致活性较低，收率较低仅为60.1%，且需要高温160℃才能反应，再加上原料价格高等不利因素，不利于工业化生成。

    至今并没有关于一步格氏法合成苯基甲基二甲氧基硅烷的报道。而现有的两步法的效果也并不是非常理想，报道也不多。

    生产甲基苯基二甲氧基硅烷具有更现实的意义：甲基苯基二甲氧基硅烷比甲基苯基二乙氧基硅烷的反应活性更高。例如在与甲基单体共水解制备甲基苯基硅油时反应活性更高，能比较充分地进行水解反应；另外通过适当的工艺、可水解直接制备甲基苯基环硅氧烷，省去裂解环节，更节能减耗。甲基苯基二甲氧基硅烷还可以用作烯烃聚合催化剂的重要助剂。甲基二苯基甲氧基硅烷可用于制备高性能的高真空扩散泵油、用于化妆品中紫外线吸收剂、航空航天耐高低温耐辐射材料、高端阻尼材料、高端LED封装材料等用途。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种含苯基的有机硅单体的合成方法，该方法选用新型且廉价的原料甲基三甲氧基硅烷与镁和氯苯（或者溴苯）为原料，采用一步格氏法，用碘作为催化引发剂，在一定的温度条件下活化引发反应一段时间后再升温后继续反应最后制得甲基苯基二甲氧基硅烷和甲基二苯基甲氧基硅烷，解决了目前还没有实现一步格氏法制备甲基苯基二甲氧基硅烷，且收率较低，生产成本昂贵等问题，满足了高收率低能耗的现代化工业生产的需求。

    本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

    一种含苯基的有机硅单体的合成方法，以甲基三甲氧基硅烷、镁、卤化苯为原料，进行一步法格氏反应：加入甲基三甲氧基硅烷、镁、卤化苯，在催化引发剂作用下加热进行活化引发反应，再升温后继续反应，过滤蒸馏得到甲基苯基二甲氧基硅烷和甲基二苯基甲氧基硅烷。由于甲基苯基二甲氧基硅烷反应活性高，还可以与原料继续反应进一步制得甲基二苯基甲氧基硅烷。

    反应如下面的化学反应方程式：

    按重量比计算，甲基三甲氧基硅烷30~48份，镁1~15份，卤化苯5~60份，其中卤化苯为氯苯或者溴苯。

    卤化苯分两次加入：在活化引发反应时加入部分，在升温后逐步加入剩余的部分。分两次加入卤化苯在于，一次性加入反应活性会很高，一方面反应会十分剧烈，对安全有影响；另一方面，快速反应，反而会使得产物的选择性不高，控制反应速度也是提高本发明的产物选择性的一种手段。

    将甲基三甲氧基硅烷、镁、卤化苯先溶解在溶剂中再进行活化引发反应，所述溶剂为惰性溶剂，溶剂比例占反应总原料质量的0~3.5倍。使用惰性溶剂的好处在于能够避免溶剂可能参与到反应中来，从而避免整个反应的平衡受到影响而带来不利结果。

    溶剂为甲苯、2-甲基四氢呋喃、二甲苯和/或氯苯。溶剂可以为上述四种中的一种或者他们的混合体。