[发明专利]有机硅化合物的电化学合成方法和设备

说明书

本发明涉及一种有机硅化合物的电化学制备方法，和实施该方法的一种设备，以及用这种设备来制备有机硅化合物。

有机硅化合物的电化学合成方法已为人们所熟知。例如欧洲专利A2446578中描述了一种从囟代单硅烷制备聚硅烷的电化学制备方法。德国专利DE-A14024600中披露了一种从（囟代烷基）囟代硅烷制备碳硅烷和聚碳硅烷的电化学方法。P.Pons等在“J.Organomet.Chem.358（1988），31”和“J.Organomet.Chem.321（1987）.C27”中描述了一种电化学方法，该方法是由氯代硅烷与有机囟代化合物反应来形成Si-C键。

所有这些电化学方法都有一个共同之处，即在电化学过程中产生不良的副产物，它们或者对反应过程有不良影响，或者很难除去。如果，如DE-A14024600中所述，在电化学方法中采用惰性的阳极，则在阳极一侧会形成单质囟素。在所述专利中是生成元素氯。这种单质囟素可与所用的支持电解质、溶剂和/或硅烷反应，其结果是溶剂被氯化（囟化）并与硅烷反应，或者是在阴极形成一种负碳离子/自由基并与硅烷反应。另一种可能是，支持底电解质在该被氯化（囟化）的溶剂中溶解度较低，其中一部分会沉淀出来，结果引起电解池中的电流下降。还有一种可能是阳极被该囟素钝化，结果也引起电解池中的电流下降。

如果阳极是一种非惰性阳极（牺牲阳极），则单质囟素的生成被阻止。然而，在反应过程中将生成金属囟化物，必须用一种合适的方式将它们逐渐富集并去除。如果该金属囟化物能在系统中溶解而且不能形成稳定的络合物，则它们将会向阴极迁移并在那里取代囟代硅烷进行反应，结果是日产量急剧地下降。

本发明的目的在于阻止这些不良副产物的生成。该目的通过本发明可以实现。

本发明涉及一种具有至少一个SiC键有机官能团的有机硅化合物的电化学制备方法，该方法包括提供一种用于电化学反应的，含有至少一种囟代硅烷的溶液，和一含有一种贵金属或一种内含一种或多种贵金属的合金的阳极，在所述阳极周围流动着囟素清除剂。

本发明还涉及实施本发明方法的一种电解装置，该装置中安置了一种阴极和一种阳极，该阳极包含有一种贵金属或一种含有一或多种贵金属的合金，该贵金属或合金安装在阳极的内部或外部，该装置还安置了一种囟素清除剂的导向装置。

本发明也涉及这种电解装置用于制备有机硅化合物。

本发明的方法可以用于所有已知的制备有机硅化合物的电化学过程，然而优选是用于制备聚硅烷、二硅烷、环硅烷或寡硅烷等有机硅化合物的过程。特别优选是用于链状和/或环状有机硅化合物的制备过程中，其中链状化合物具有2-30个甲硅烷基，环状化合物具有3-6个甲硅烷基。

取代按照本发明方法制备的有机硅化合物的、可以相同或不相同的有机基团的例子是烷基和芳香基。烷基中优选是具有1-12个碳原子的饱和烃基团。

烷基基团的例子有甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基;己基如正己基;庚基如正庚基;辛基如正辛基;异辛基如2，2，4-三甲基戊基;壬基如正壬基;癸基如正癸基;十二烷基如正十二烷基;环烷基如环戊基、环己基、环庚基和甲基环己基。

特别优选的烷基是甲基和乙基，特别是甲基。

芳香基的例子有苯基、基;烷芳基如邻-、间、对-甲苯基、二甲苯基和乙苯基;芳烷基如苯甲基、α-和β-苯乙基。芳香基优选是苯基和基，特别优选是苯基。

按照本发明制备的有机硅化合物可以用于所有以前认为可能应用有机硅化合物的场合。例如，按照本发明制备的有机聚硅烷可以用于制备碳化硅（SiC）纤维。按照本发明制备的六甲基二硅烷可以，例如，作为药物合成中的三甲基硅保护基的起始化合物。

用于本发明方法中的囟代硅烷、囟代有机化合物、支持电解质和溶剂可以是迄今在制备有机硅化合物的电化学过程中所用的任何化合物，例如在德国专利DE-A14024600和欧洲专利EP-A2446578中所述的，以及P.Pons等人在“J.Organomet.Chem.358（1988），31”和“J.Organomet.Chem.321（1987），C27”中所引用的化合物。

所用的囟代硅烷和囟代有机化合物中优选是相应的含溴和氯的化合物，其中特别优选的是含氯的化合物。