[发明专利]制备4-(二烷基氯甲硅烷基)-丁腈的方法

说明书

本发明涉及制备4‑(二烷基氯甲硅烷基)‑丁腈的方法，包括在元素周期表的第8过渡族的催化剂存在下使具有工业级纯度的烯丙基氰T的混合物与二烷基氯硅烷反应，其中反应如下进行：在反应混合物中存在所述催化剂的情况下，存在化学计量过量的所使用的二烷基氯硅烷，并且计量加入烯丙基氰T。

本发明涉及通过使烯丙基氰与二烷基氯硅烷反应制备4-(二烷基氯甲硅烷基)丁腈的方法。

4-(二烷基氯甲硅烷基)丁腈用于例如表面的特定官能化，例如在Wang等人的“Electrostatic-Gated Transport in Chemically Modified Glass NanoporeElectrodes(J.Am.Chem.Soc.2006,128,7679-7686)中所述。然而，4-(二烷基氯甲硅烷基)-丁腈也可以在进一步的反应步骤中转化为相应的4-(二烷基氟甲硅烷基)丁腈。根据US2014/0356735A1，这些是用于锂离子电池的电解质的有前景的成分，其在与频繁使用的导电盐LiPF₆的混合物中具有高的热稳定性。

通过氢化硅烷化制备4-(二烷基氯甲硅烷基)丁腈或类似化合物是已知的。

US 2014/0356735A1描述了通过在铂催化(Karstedt催化剂)下用二甲基氯硅烷氢化硅烷化烯丙基氰来合成4-(二甲基氯甲硅烷基)丁腈。为此目的，初始将烯丙基氰和催化剂一起装料，并在高温下缓慢计量加入二甲基氯硅烷。

当使用工业级烯丙基氰根据此现有技术进行氢化硅烷化时观察到，当计量加入硅烷时，其导致从暗黄色到棕色的反应物质颜色变化，并且仅实现不完全转化。当使用工业级烯丙基氰时，反应进行得比US2014/0356735A1中描述的反应更差。

由于不完全反应导致潜在的反应热积聚，这对于安全原因是有问题的。除了该安全问题和由于反应的不完整性而导致的方法的不良效率之外，这也导致后处理的额外复杂性，因为必须从反应混合物中除去未反应的反应物。

EP 2221313B1描述了在羧酸存在下在高压釜中用甲基二氯硅烷氢化硅烷化过量的烯丙基氰。即使在此，尽管使用了促进剂(promoter)，也没获得大量产率。此外，在后处理期间必须除去酸。

Takiguchi等人的“制备1,3-双(4-氨基丁基)–1,3-二甲基-1,3-二苯基硅氧烷和含硅氧烷的聚酰胺”(“Preparation of 1,3-Bis(4-aminobutyl)-1,3-dimethyl-1,3-diphenylsiloxane and Siloxane containing Polyamides),Bulletin of theChemical Society of Japan,Vol.52(6),1871-1872(1979)描述了在铂催化下在120℃的密封钢瓶中氢化硅烷化高纯度烯丙基氰，而不控制压力，其中未详细描述产率。对于类似的产物3-氰基丙基氯甲基苯基硅烷，在24小时的反应时间和分馏之后给出88％的收率。然而，在工业规模上，高纯度烯丙基氰的使用是不经济的，因为与异构体和类似沸点的巴豆腈(巴豆酸腈)的去除相关联的是高成本和不方便。

包括在封闭系统中对所有组分初始装料而不控制压力增长和温度分布的程序同样局限于实验室规模程序，按比例放大到工业规模是困难的。因此，在工业适用性方面该过程是不相关的。

因此，已知的现有技术的结果是，工业上制备4-(二烷基氯甲硅烷基)丁腈的已知方法由于催化剂体系的失活而仅困难地实现，尤其当使用未专门纯化的烯丙基氰和由其导致的不完全转化时更是如此，而且在封闭系统中进行时也不存在反应控制。

由于二烷基氯硅烷的高蒸气压，该方法通常通过计量加入这些组分来操作。因此，烯丙基氰和催化剂的初始装料是根据现有技术的优选程序。

存在对工业上可实现的方法的需求，在该方法中，使用工业级烯丙基氰(即特别是含有巴豆腈)导致转化尽可能完整，并且该方法允许可控的反应方案。