[发明专利]一种丙烯酰氧基甲基丙烯酰氧基硅烷及其衍生物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及丙烯酰氧基甲基丙烯酰氧基硅烷及其衍生物的制备方法，属于有机硅化合物的合成技术领域。

背景技术

具有不饱和碳碳双键和酯键(酰氧键)的有机硅化合物是一类重要的单体，丙烯酰氧基甲基丙烯酰氧基硅烷及其衍生物有着更为广泛的用途，以之为反应物可以合成许多官能性的有机硅化合物及聚合物。不饱和双键赋予了此类硅烷较高的反应活性，使此类硅烷可以作为交联剂广泛应用于硅树脂、硅橡胶、有机硅涂料等领域。酰氧键使得此类硅烷具有更高的极性，硅-酰氧键活泼的反应活性使得此类硅烷在有机硅改性中有着更加高效、简便的应用。总之，丙烯酰氧基甲基丙烯酰氧基硅烷及其衍生物在有机硅化学、有机硅高分子及有机合成领域有着广泛的用途，但由于现有制备方法所限，尚没有廉价、简便、高效的制备方法。

在现有的技术中，有关不饱和酰氧基硅烷的合成方法主要有两种，主要为硅氢加成法与亲核取代法。硅氢加成法主要是含硅氢键的有机硅化合物与二烯烃羧酸酯在铂化合物催化剂条件下进行加成，此法催化剂昂贵且反应条件要求严格，操作复杂。亲核取代法主要是不饱和羧酸盐与卤烷基硅烷在相转移催化剂条件下进行取代反应，此法一般要求反应条件严格，催化效率较低，另双键在反应过程中容易聚合。

以上方法只能合成出含有一个不饱和丙烯酰氧基的硅烷，而且目前尚无一种操作简单、反应高效、廉价可以同时合成出具有不饱和丙烯酰氧基烷基与丙烯酰氧基两个不饱和酰氧基的硅烷的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种丙烯酰氧基甲基丙烯酰氧基硅烷及其衍生物的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种丙烯酰氧基甲基丙烯酰氧基硅烷及其衍生物的制备方法，所述的丙烯酰氧基甲基丙烯酰氧基硅烷及其衍生物的结构式如式(I)所示：

式(I)中，R₁为氢原子或甲基，R₂和R₃均为甲基或乙基；

包括步骤如下：

(1)将丙烯酸或丙烯酸盐或甲基丙烯酸或甲基丙烯酸盐、阻聚剂、相转移催化剂加入到有机溶剂中，混合均匀，得混合物料；

(2)向步骤(1)所得混合物料中滴加氯甲基氯硅烷，在惰性气体保护下，于70～100℃搅拌反应8～15小时；

(3)反应完毕后，自然冷却至室温，减压过滤，滤液除去有机溶剂，减压蒸馏，即得。所得产物为无色透明液体。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的阻聚剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、对叔丁基邻苯二酚、4-4-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)中的一种；阻聚剂的用量为丙烯酸或丙烯酸盐或甲基丙烯酸或甲基丙烯酸盐摩尔用量的0.1～2％，进一步优选0.5～1％。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的相转移催化剂为四乙基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化膦中的一种；相转移催化剂的用量为丙烯酸或丙烯酸盐或甲基丙烯酸或甲基丙烯酸盐摩尔用量的0.2～5％，进一步优选2～3％。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的有机溶剂为甲苯或二甲苯。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的丙烯酸或丙烯酸盐或甲基丙烯酸或甲基丙烯酸盐与步骤(2)所述的氯甲基氯硅烷的摩尔比为(1～3):1，进一步优选(2～2.5):1。

本发明所述的氯甲基氯硅烷的结构式如式(II)所示：

式(II)中，R₂和R₃均为甲基或乙基。

根据本发明，优选的，步骤(2)中所述的反应温度为70～100℃，反应时间为8～15小时；进一步优选反应温度为80～100℃，反应时间为8～10小时。

根据本发明，优选的，步骤(2)中滴加氯甲基氯硅烷的速率为1～5ml/min。

根据本发明，优选的，步骤(3)中所述减压蒸馏的压力为2～3mmHg。

根据本发明，上述反应可在装有温度计、恒压滴液漏斗、球形冷凝管、磁子、T型三路活塞的四口圆底烧瓶中进行。

本发明的原理：

本发明的反应路线如式如式(Ⅲ)所示，反应通过惰性气体保护控制体系达到无水的条件，加入适量的阻聚剂来控制双键的聚合，相转移催化剂的加入使得反应高效的进行，无副反应产生。

式(Ⅲ)中，M为氢原子或钠或钾，R₁为氢原子或甲基，R₂和R₃均为甲基或乙基。

本发明的有益效果：