二甲基二(甲氨基)硅烷的合成工藝改進

滕雅娣， 牛永偉， 舒 燕

(沈陽化工大學應用化學學院，遼寧沈陽110142)

二甲基二(甲氨基)硅烷是合成環二硅氮烷［1］的原料，也是制備聚硅氮烷的原料［2－5］.聚硅氮烷在有機硅材料中占有重要的地位，在航天、航空、電子、電器等尖銳領域應用最為廣泛.基于上述原因，本課題組立意研究二甲基二(甲氨基)硅烷，進而深入研究聚硅氮烷，本文是在前期工作［6－7］及文獻［8］基礎上進行研究.文獻［8］是將二甲基二氯硅烷溶于5倍溶劑中，在低溫0℃條件下，通入甲胺反應至3 h，產率為63%.本文在文獻［8］的基礎上，通過正交實驗，考察二甲基二氯硅烷濃度、反應溫度和反應時間對二甲基二(甲氨基)硅烷收率的影響，找到了適宜的反應條件和分離方法，將二甲基二(甲氨基)硅烷產率提高到80.6%.合成路線為:

1 實驗部分

1.1 原料

二甲基二氯硅烷:質量分數99.7%，吉林新亞強責任有限公司;乙醚:分析純，天津市博迪化工有限公司;甲胺:質量分數99.8%，沈陽洪生氣體有限公司;高純氮.

1.2 儀器

NEUXS IR-470型紅外光譜儀(美國 ThermoElectron公司);NOVA-300型核磁共振儀(美國Varian公司).

1.3 實驗方法

將二甲基二氯硅烷0.135 mol和乙醚125 mL加入到250 mL干燥的四口燒瓶中，開始攪拌，用冰水鹽浴冷卻至－12～－10℃后，使反應體系保持恒溫，通入甲胺(流量0.01 m3·h－1)至不吸收，停止反應.將反應混合物放置沉降，過濾，將沉淀與定量乙醚混合，經多次攪拌洗滌過濾后，合并濾液，經常壓蒸餾，截取105～109℃餾分，制得產品二甲基二(甲氨基)硅烷12.73 g，收率80.6%，nD20=1.414 0.

紅外光譜測試結果:IR(KBr壓片)v/cm－1: 3 427υ(N—H);2 961，2 900，2 811υ(C—H);1 435δ(C—H);1 259δ(Si—C);1 192 υ(N—C );946 γ(Si—N);840，785，675 υ(Si—C).

核磁共振測試結果:1HNMR(CDCl3，300 MHz)δ:－0.07(s，6H，Me2Si)，0.44(brs，2H，NH)，2.41(s，6H，NMe).

2 結果與討論

2.1 正交實驗及結果

采用L9(33)正交實驗，分別對二甲基二氯硅烷濃度、反應溫度和反應時間進行考察，實驗設計及結果見表1和表2.

表1 正交設計因素水平數值Table 1 Numerical of orthogonal design factors

表2 L9(33)正交實驗方案與結果Table 2 L9(33)orthogonal layout and reasult

通過對實驗結果的處理可知，對二甲基二(甲氨基)硅烷產率影響較大的因素為反應時間，其次是反應溫度，二甲基二氯硅烷濃度影響較小.圖1～圖3為各因素變化對產品產率的影響.

2.2 反應時間對收率的影響

反應溫度為－12～－10℃，二甲基二氯硅烷濃度為1.73 mol·L－1時，反應時間對收率的影響如圖1所示.

圖1 反應時間對收率的影響Fig.1 Effect of reaction time on yield

反應時間對產品產率影響較大，當反應時間為4 h時產物的產率達到較高水平，反應時間增加到6 h時，產物產率有增大趨勢，但提高不大，而且反應時間過長又使原料損失，繼續增加至8 h時，產物產率幾乎沒有提高，綜合考慮反應時間為4 h比較適宜.

2.3 反應溫度對收率的影響

二甲基二氯硅烷濃度為1.73 mol·L－1，反應時間為4 h，反應溫度對收率的影響如圖2所示.圖2表明:二甲基二(甲氨基)硅烷的產率隨著溫度的升高而減小，由于二甲基二(甲氨基)硅烷的合成為放熱反應，故反應溫度應控制在－12～－10℃.

圖2 反應溫度對收率的影響Fig.2 Effect of reaction temperature on yield

2.4 二甲基二氯硅烷濃度對收率的影響

反應溫度為－12～－10℃，反應時間為4 h，二甲基二氯硅烷濃度對收率的影響如圖3所示.

圖3 二甲基二氯硅烷濃度對收率的影響Fig.3 Effect of dimethyldichlorosilane concentration on yield

圖3表明:二甲基二(甲氨基)硅烷的產率隨著二甲基二氯硅烷濃度的減小而升高，當二甲基二氯硅烷濃度達到1.08 mol·L－1時產品收率最高，達到80.6%.這是由于二甲基二氯硅烷與甲胺反應，條件不同，生成硅烷、硅基胺和環硅氮烷不等，而且對二甲基二氯硅烷進行稀釋有利于形成硅烷.結果表明二甲基二氯硅烷濃度為1.08 mol·L－1最佳.

3 結論

通過正交實驗找到了合成二甲基二(甲氨基)硅烷的適宜工藝條件:二甲基二氯硅烷濃度為1.08 mol·L－1、反應溫度為－12～－10℃、反應時間為4 h，產品收率可達80.6%.

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