[发明专利]一种官能化α-胺基三乙氧基硅烷及其制备方法

说明书

本发明提供一种官能化α‑胺基三乙氧基硅烷及其制备方法。本发明以工业副产物氯甲基三氯硅烷作为基本原料，经与乙醇反应生成氯甲基三乙氧基硅烷；然后和含有双键基团的有机胺发生取代反应制备式I‑1所示双键官能化α‑胺基三乙氧基硅烷。以式I‑1所示双键官能化α‑胺基三乙氧基硅烷为原料，利用巯‑烯点击反应可制备一系列α‑碳上连有胺基及碳硫醚键并含不同官能基的三乙氧基硅烷。本发明充分利用了工业副产物氯甲基三氯硅烷，利用简单、温和的方法即可制备高纯度、较高收率的目标产物；所得产物结构中含有多种官能团，大大增加了烷氧基类硅烷偶联剂的种类，并进一步拓展了其应用空间。

技术领域

本发明涉及一种官能化α-胺基三乙氧基硅烷及其制备方法，属于有机硅合成技术领域。

背景技术

单组分室温硫化硅橡胶的交联剂是含可水解性基团的多官能性硅烷化合物，通式为R_4-nSiY_n，其中n＝3或n＝4，R为碳官能基，Y为可水解性基团；其在单组分室温硫化硅橡胶中起固化交联的作用。

按照硅橡胶交联时脱除的小分子物不同，可将硅橡胶交联反应大致分为脱羧酸型，脱酮肟型，脱醇型，脱胺型，脱酰胺型，脱丙酮型及脱羟胺型。交联反应中脱除的小分子物不同，水解速度不同，且不同型号硅橡胶性质和用途也不同。其中，普通γ型硅烷交联剂室温硫化硅橡胶固化速度较慢，还需要加入催化剂加快其固化速度；常用的催化剂有有机锡化合物(如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡)、氨基硅烷等；而有机锡化合物具有一定毒性，并且由于催化剂加入后难以在胶料中充分混合均匀而出现局部凝胶化，导致交联反应不够完全。

有机硅化合物结构中，取代基的位置会对有机硅化合物的稳定性产生不同程度的影响。α-官能基硅烷由于其结构中官能团与硅原子间只隔一个碳原子，因而官能团的电子效应对硅原子的影响较大。α-官能基的烷氧基硅烷已被证实具有一定的自催化性能，固化过程中无需催化剂；虽然在碱性条件下容易断裂硅碳键，但是其热稳定性较高；且合成方法简单，不需用贵金属催化剂。因此开发和研究α-官能基烷氧基硅烷有非常大的应用价值。

氨基碳官能基硅烷是用量最大的硅烷交联剂之一，由其固化交联的室温硫化硅橡胶具有优异的粘结性，胺丙基烷氧基硅烷是最常见的氨基碳官能基硅烷。而相较于γ型胺基烷氧基硅烷，α-胺基烷氧基硅烷被证实具有自催化性能，其水解速率更为迅速，使其固化时间大大缩短。

目前已有关于α-胺基烷氧基硅烷的报道。如，中国专利文献CN106632449A公开了一种α-氨基三乙氧基硅烷的制备方法，包括步骤：将乙醇钠溶解于有机溶剂中，然后均匀滴加到氯甲基三氯硅烷中，滴加完后反应得到氯甲基三乙氧基硅烷；将有机胺在氮气保护下加热至沸腾，然后滴加所制得的氯甲基三乙氧基硅烷，滴加完后反应得α-氨基三乙氧基硅烷。该发明所得产物的纯度可达95％以上，产率在40％以上；但其所得α-氨基三乙氧基硅烷的官能化程度低，仅能发挥α-胺基结构的自催化作用，后续拓展应用空间小。

有机硅单体是有机硅工业发展的基础，甲基氯硅烷是合成有机硅材料的重要原料，二甲基二氯硅烷是用量最大、应用最广的有机硅单体。在直接法合成甲基氯硅烷的过程中，除了主要产物二甲基二氯硅烷外，甲基三氯硅烷是主要副产物，约占总产物的5％～15％，比例相当大。我国有机硅产业发展迅猛异常，截止2018年底，国内甲基氯硅烷总产能已超过300万吨/年，甲基三氯硅烷也相应的大量积压。研究甲基三氯硅烷新的利用方法，开发有机硅新材料，实现有机硅单体的循环利用，不仅具有重要的科学意义，而且具有重要的实用价值。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种官能化α-胺基三乙氧基硅烷及其制备方法。本发明利用工业制备二甲基二氯硅烷的副产物—氯甲基三氯硅烷作为基本原料，利用简单、温和的方法即可制备高纯度、较高收率的目标产物；所得产物结构中含有多种官能团，大大增加了胺基烷氧基类硅烷偶联剂的种类，并进一步拓展了其应用空间。

本发明的技术方案如下：