[发明专利]通过铁和钴吡啶二亚胺催化的烯烃硅烷化的饱和和不饱和硅杂烃类

说明书

本发明涉及使用含铁或含钴催化剂合成饱和和不饱和硅杂烃类的方法。本发明的方法可生产四烷基硅烷、苯基三烷基硅烷、取代苯基三烷基硅烷和它们的混合物，其作为润滑剂和液压流体是有用的，以及可生产烷基烯基硅烷、苯基烯基硅烷和取代苯基烯基硅烷和它们的混合物，其在饱和硅杂烃类和其他有机官能团硅烷的合成中是有用的。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年5月6日提交的美国临时申请序列号61/819,769和于2014年4月2日提交的美国实用新型申请序列号14/243,044的权益，上述申请的每个通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及使用含铁或含钴催化剂合成饱和和不饱和硅杂烃类的方法。本发明的方法可产生四烷基硅烷、苯基三烷基硅烷、取代的苯基三烷基硅烷和它们的混合物，其作为润滑剂和液压流体是有用的，以及烷基烯基硅烷、苯基烯基硅烷和取代的苯基烯基硅烷和它们的混合物，其在饱和硅杂烃类和其他有机官能硅烷的合成中是有用的。

背景技术

氢化硅烷化化学，典型地涉及硅烷基氢化物和不饱和有机基团之间的反应，是商业硅氧烷基产品合成中的一条基本路线，所述商业硅氧烷基产品例如硅氧烷表面活性剂、硅油和硅烷，以及许多加成固化产物如密封剂、粘合剂、和硅氧烷基涂料。迄今为止，氢化硅烷化反应已经典型地由贵金属催化剂，例如铂或铑的金属配合物催化。

各种贵金属配合物催化剂是本领域已知的。例如，美国专利号3,775,452公开了一种含不饱和硅氧烷作为配体的铂配合物。这种类型的催化剂被称为Karstedt催化剂。已经在文献中描述的其他示例性的铂基氢化硅烷化催化剂包括如在美国专利号3,159,601中公开的Ashby催化剂，如在美国专利号3,220,972中公开的Lamoreaux催化剂，以及如在Speier,J.L,Webster J.A.and Barnes G.H.,J.Am.Chem.Soc.79,974(1957)中公开的Speier催化剂。

尽管这些贵金属配合物催化剂被广泛接受作为用于氢化硅烷化反应的催化剂，但是它们有几个明显的缺点。一个缺点是，贵金属配合物催化剂在催化某些反应中是效率低的。例如，烯丙基聚醚与硅氧烷氢化物在使用贵金属配合物催化剂进行氢化硅烷化的情况下，相对于硅氧烷氢化物的量需要使用过量的烯丙基聚醚以补偿催化剂效率的不足，以便保证硅氧烷氢化物完全转化为有用的产物。当氢化硅烷化反应完成时，这些过量的烯丙基聚醚必须要么：(A)通过额外的步骤除去，这是不符合成本效益的，或是(B)留在产物中，这导致该产物在最终应用中性能降低。另外，过量的烯丙基聚醚的使用通常导致显著量的不希望的副产物如烯烃异构体，这又可能导致不希望的有气味的副产物化合物的形成。

贵金属配合物催化剂的另一个缺点是，有时它们不能有效地催化涉及某些类型的反应物的氢化硅烷化反应。已知的是，贵金属配合物催化剂易受催化剂毒物，例如磷和胺化合物的影响。因此，对于涉及不饱和胺化合物的氢化硅烷化，本领域中已知的贵金属催化剂在促进这些不饱和胺化合物与Si-氢化物基体之间的直接反应中通常不太有效，并通常会导致不希望的异构体的混合物的形成。

而且，由于贵金属的高价格，含贵金属的催化剂可构成硅氧烷配制成本的显著比例。近日，贵金属包括铂的全球需求增加，推动铂价格上涨至破最高纪录，导致了有效的、低成本的替代催化剂的需求。

硅杂烃类仅含有碳、氢和硅原子，并在各种工业应用中是有用的。例如，四烷基硅烷，其中两个或多个烷基具有8至20个碳原子，已被证明是有用的和有效的液压流体和润滑剂，特别是在航空航天和空间飞行器中。Pettigrew(Synthetic Lubricants and HighPerformance Fluids(second edition),L.R.Rudnick and L.R.Shubkin(Editors)回顾了各种用于合成这些流体的方法，其中有许多依赖于由贵金属催化剂(Rh、Pt、Pd)催化的氢化硅烷化，用于α-烯烃由一级、二级、三级硅烷的氢化硅烷化。这些使用贵金属催化剂合成的具体公开内容包括以下：