一种利用微反应装置连续制备二硅烷类化合物的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用微反应装置连续制备二硅烷类化合物的方法，包括以下步骤：(1)溶液A由有机硅烷溶于第一有机溶剂配制得到或溶液A为有机硅烷；(2)溶液B由氧化剂溶于第二有机溶剂配制得到或溶液B为氧化剂；(3)将溶液A和溶液B分别同时泵入微反应装置中的微混合器中进行混合，然后流入微反应装置中的微反应器中进行反应制备得到二硅烷类化合物；其中，所述微反应器中填充催化剂。本发明专利技术所需的原料易得且稳定性较好，利用金属铜类化合物作为催化剂，对三取代硅烷进行偶联反应，对三取代的硅烷偶联效果优于碱金属催化剂和过渡态金属催化剂；微通道反应器因其良好的混合和传热性能，适用于放热的偶联反应。

A method for continuous preparation of two silane compounds by micro reaction device

The invention discloses a method for continuous preparation of two silane compounds by using a micro reaction device, which comprises the following steps: (1) solution A is prepared by dissolved organic silane in the first organic solvent or solution A is organosilane; (2) solution B is prepared by an oxidant dissolved in second organic solvent or solution B is an oxidant; (3) A of solution, and (3) The solution B is mixed in the micro mixer in the microreactor and then flows into the microreactor to prepare the two silane compounds, in which the catalyst is filled in the microreactor. The raw material required for the invention is easy to be obtained and has good stability. The coupling reaction of three substituted silane is carried out by using metal copper compound as a catalyst. The coupling effect of three substituted silane is better than that of the alkali metal catalyst and the transition state metal catalyst, and the microchannel reactor is suitable for heat release because of its good mixing and heat transfer properties. Coupling reaction.

【技术实现步骤摘要】
一种利用微反应装置连续制备二硅烷类化合物的方法
本专利技术属于化工合成领域，涉及化合物制备，具体涉及一种利用微反应装置连续制备二硅烷类化合物的方法。
技术介绍
二硅烷是有机硅烷中重要的一类化合物。从上世纪八十年代开始，Miller、West、Trefonas、Harrah、Kepler等人陆续发现有机二硅烷具有卓越的电子性质、光电性质、以及光学性质。专利CN2004100286490以及TW093101272表明了二硅烷在形成多晶硅锗层上的作用，说明了二硅烷在半导体行业中的巨大作用。专利US20050245227表明了二硅烷优良的光电效应，在光学电器的制造中有着广泛的应用。专利US19920857838表明了二硅烷优良的光学性质，在膜类光学设备制造中有着巨大作用。专利US19830564293则表明了二硅烷优良的材料性能，可以与其它多种材料结合使用。综上所述，由于二硅烷良好的光电、材料性能，使得二硅烷的合成成为有机硅烷反应中的重要一环。并且，二硅烷的合成方法对聚硅烷的合成有着巨大的借鉴意义。传统的合成方法是通过Wurtz反应来实现的。Wurtz偶联法是将二取代基二氯硅烷(或单取代基三氯硅烷)置于非极性芳香族惰性溶剂中,再加入金属钠或钾，进行脱氯缩合。常用的溶剂有甲苯、二甲苯或较高沸点的烷烃等。卤代硅烷在碱的存在下脱卤偶联形成二硅烷，该方法对单取代基三卤代硅烷和双取代基二卤代硅烷有着良好的适用性，但对三取代基卤代硅烷的适用性较差。此外，该反应要求必须为卤代的硅烷，对非卤代的硅烷无效。不仅如此，该反应还存在诸多的缺点。首先，由于反应过程中存在氧原子附着在碱金属上，最终形成氧硅烷以及多聚的氧硅烷的杂质。其次，卤代硅烷不易保存，反应环境友好性差。而且，这种反应的条件相对苛刻，金属钠的投入危险性较大，反应过程不易控制。Tetsuo,Masato等人后续发现过渡态金属铑可以用来催化有机硅烷的自身偶联，此后，利用过渡态金属催化硅烷自身偶联得到了极大的发展，人们发现了多种可以催化硅烷偶联的过渡态金属，主要包括Zr，Hf，Ti，Mn，Rh，Ir，Pd，Pt，Sm。相较于Wurtz反应，利用过渡态金属催化硅烷偶联形成二硅烷有着巨大的进步。这类方法中有机硅烷可以直接作为原料进行偶联，而不需要卤代硅烷作为原料。但这些催化剂仅对单取代和双取代硅烷的偶联效果较好，对三取代的硅烷偶联效果较差。此外，该类催化剂价格昂贵，且催化的偶联反应较为缓慢，反应条件较为苛刻，存在着极大的局限性。Hiroshi等人发现环戊二烯铁的化合物对硅烷自身偶联有着催化效果，反应在紫外光照下，可以有效的得到三取代硅烷自身的偶联产物。此外，通过调整反应条件，该方法可以合成聚合度较高的聚硅烷。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术中碱金属催化剂适用性差、危险性大，过渡态金属催化剂对三取代的硅烷偶联剂效果差、价格昂贵等问题，本专利技术提供了一种利用微反应装置制备连续制备二硅烷类化合物的方法。技术方案：本专利技术所述一种利用微反应装置连续制备二硅烷类化合物的方法，包括以下步骤：(1)溶液A由有机硅烷溶于第一有机溶剂配制得到或溶液A为有机硅烷；(2)溶液B由氧化剂溶于第二有机溶剂配制得到或溶液B为氧化剂；(3)将步骤(1)所述溶液A和步骤(2)所述溶液B分别同时泵入微反应装置中的微混合器中进行混合，然后流入微反应装置中的微反应器中进行反应制备得到二硅烷类化合物；其中，所述微反应器中填充催化剂。其中，步骤(1)所述有机硅烷为化合物I的中任意一种或几种；R1R2R3SiHI，其中，R1、R2、R3各自独立地选自芳基或烷基。溶液A由有机硅烷溶于第一有机溶剂配制得到，其中第一有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二氯甲烷或甲苯，溶液A中有机硅烷的浓度为0.1～5mol/L。优选地，步骤(1)所述有机硅烷为甲基二苯基硅烷、三苯基硅烷、三乙基硅烷、二叔丁基硅烷、二甲基苄基硅烷。步骤(2)所述氧化剂为叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化钠、过氧化钾或双氧水。溶液B由氧化剂溶于第二有机溶剂配制得到，其中第二有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二氯甲烷或甲苯，溶液B中氧化剂的浓度为0.01～5mol/L。优选地，步骤(1)所述溶液A中有机硅烷的浓度为0.2～0.5mmol/L；步骤(2)所述溶液B中氧化剂的浓度为0.06～0.15mmol/L。步骤(3)所述微反应器中填充的催化剂为氯化亚铜、氯化铜、硫酸铜、或铜。所述溶液A中有机硅烷与所述溶液B中氧化剂的摩尔比为1:0.1～1；优选地，摩尔比为10:3。所述微反应器中的反应温度为70～150℃，反应停留时间为10～120min；其中，溶液A和溶液B经微混合器混合后在微反应器中的流速为0.01～10mL/min；优选地，所述微反应器中的反应温度为100～120℃，反应停留时间为10～30min，流速为0.15～0.45mL/min。所述微反应装置包括通过连接管顺序串联的微混合器、微反应器和背压阀，所述微混合器的进料口有2个，包括溶液A进料口和溶液B进料口，溶液A进料口和溶液B进料口分别与进料泵相连；所述微混合器为Y型、T型、或J型；所述微反应器为柱状反应器，所述柱状反应器的内径为0.5～5mm，长度为0.5～40m。所述背压阀的压力为6～14bar。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的技术优势如下：(1)本专利技术所需的原料易得且稳定性好，利用金属铜类化合物作为催化剂对三取代硅烷进行偶联反应，对三取代硅烷的偶联效果优于碱金属催化剂和过渡态金属催化剂；微通道反应器因其良好的混合和传热性能，适用于放热的偶联反应。(2)与传统的釜式反应器相比，微反应器体系相对封闭，不容易受到水、空气等因素的影响，能减少这些因素对硅烷的影响。微反应器体系反应条件温和，反应转化率较高，副产物少，产品品质高。所用试剂对设备的损耗低，可以连续不间断的进行生产。同时，本专利技术的方法操作简单，对环境污染小，具有良好的工业应用前景。附图说明图1为本专利技术的反应流程示意图；图2为甲基二苯基硅烷产物1HNMR图谱；图3为二甲基苄基硅烷产物1HNMR图谱。具体实施方式实施例1将10g氯化亚铜填充于柱状微反应器中，微反应器内径为2mm，长度为0.5m。取0.99g(5mmol)甲基二苯基硅烷溶于10mLN,N-二甲基甲酰胺中得到硅烷溶液，取0.135g(1.5mmol)叔丁基过氧化氢溶于10mLN,N-二甲基甲酰胺中得到氧化剂溶液。将硅烷溶液与氧化剂溶液通过T型混合器1:1混合后，再通入到100℃的柱状微反应器中反应，控制泵进样的速度均为0.45mL/min，反应停留时间为10min，背压阀的压力为6bar。反应进行一个周期后接取4.5mL反应液，分离并纯化产物，得到产物0.21g，产率为95％。实施例2制备方法同实施例1，不同的是催化剂为10g氯化铜，最终得到产物0.18g，产率为85％。实施例3制备方法同实施例1，不同的是催化剂为10g铜粉，最终得到产物0.20g，产率为90％。实施例4制备方法同实施例1，不同的是有机硅烷为1.30g(5mmol)三苯基硅烷，最终得到产物0.28g，产率为96％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用微反应装置连续制备二硅烷类化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)溶液A由有机硅烷溶于第一有机溶剂配制得到或溶液A为有机硅烷；(2)溶液B由氧化剂溶于第二有机溶剂配制得到或溶液B为氧化剂；(3)将步骤(1)所述溶液A和步骤(2)所述溶液B分别同时泵入微反应装置中的微混合器中进行混合，然后流入微反应装置中的微反应器中进行反应制备得到二硅烷类化合物；其中，所述微反应器中填充催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种利用微反应装置连续制备二硅烷类化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)溶液A由有机硅烷溶于第一有机溶剂配制得到或溶液A为有机硅烷；(2)溶液B由氧化剂溶于第二有机溶剂配制得到或溶液B为氧化剂；(3)将步骤(1)所述溶液A和步骤(2)所述溶液B分别同时泵入微反应装置中的微混合器中进行混合，然后流入微反应装置中的微反应器中进行反应制备得到二硅烷类化合物；其中，所述微反应器中填充催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述有机硅烷为化合物I的中任意一种或几种；其中R1、R2、R3各自独立地选自芳基或烷基。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述有机硅烷为甲基二苯基硅烷、三苯基硅烷、三乙基硅烷、二叔丁基硅烷、二甲基苄基硅烷。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化剂为叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化钠、过氧化钾或双氧水。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述溶液A由有机硅烷溶于第一有...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，范兵兵，方正，万力，欧阳平凯，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32