制备有机氨基硅烷的方法;由有机氨基硅烷制备甲硅烷基胺的方法技术

技术编号:19073034 阅读:87 留言:0更新日期:2018-09-29 16:41
一种制备有机氨基硅烷化合物的方法,该方法包括:i)使以下组分混合:A)包含伯胺或仲胺的化合物,B)甲硅烷(SiH4),以及C)催化剂,其中催化剂包含镁或硼,其中A)、B)和C)在足以形成有机氨基硅烷化合物和氢气的条件下混合。一种制备甲硅烷基胺的方法,该方法包括:i)通过使以下组分混合形成有机氨基硅烷化合物:A)包含伯胺或仲胺的化合物,B)甲硅烷(SiH4),以及C)催化剂,其中催化剂包含镁或硼;以及ii)使氨与i)中所产生的有机氨基硅烷化合物在足以形成甲硅烷基胺产物和副产物的条件下混合,其中副产物是伯胺或仲胺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备有机氨基硅烷的方法;由有机氨基硅烷制备甲硅烷基胺的方法相关专利申请的交叉引用无。
本专利技术整体涉及制备有机氨基硅烷化合物的方法,包括使伯胺或仲胺、甲硅烷(SiH4)、以及镁或硼催化剂混合以形成有机氨基硅烷。本专利技术还涉及形成甲硅烷基胺的方法,包括使有机氨基硅烷与氨混合以产生甲硅烷基胺。
技术介绍
有机氨基硅烷已通过如下方式制备:使烷基胺与三卤代硅烷反应以产生烷基氨基卤代硅烷,然后采用氢化锂铝还原所产生的烷基氨基卤代硅烷,以形成有机氨基硅烷。由该方法产生的有机氨基硅烷包含残余的卤素,这可在使用所得有机氨基硅烷的工业过程和应用中导致一些问题。对于某些应用,卤素杂质不可充分地去除,并且降低卤素含量的过程提高了生产成本。伯胺或仲胺与甲硅烷直接反应产生有机氨基硅烷的效率很低,并且反应并没有进行到明显的程度。三甲硅烷基胺(TSA)具有工业应用,包括在光伏和电子应用中用作含硅膜沉积的前体。制备TSA的显著工业过程包括使一氯甲硅烷与氨反应。除TSA之外,该过程还产生含氯副产物,诸如氯化铵。这些副产物在TSA的最终应用中是不希望的。例如,卤素在使用TSA以化学气相沉积法形成含硅膜的过程中有害。因此,在这些应用中期望可能的最低量卤素。TSA也通过二甲硅烷基胺反应并移除作为副产物的氨产生。然而,卤素也可存在于二甲硅烷基胺反应产生的TSA中,因为卤素可在该过程中随二甲硅烷基胺引入。因此,需要存在包含低卤素含量的有机氨基硅烷,制备包含低卤素含量的有机氨基硅烷的新方法,包含低卤素含量的甲硅烷基胺组合物,以及产生包含低卤素含量的甲硅烷基胺(即TSA)的新方法。
技术实现思路
本专利技术涉及一种制备有机氨基硅烷化合物的方法,该方法包括:使如下组分混合:A)包含伯胺或仲胺的化合物,B)甲硅烷(SiH4),以及C)催化剂,其中该催化剂包含镁或硼,其中A)、B)和C)在足以形成有机氨基硅烷化合物和氢气的条件下混合。本专利技术还涉及一种制备甲硅烷基胺的方法,该方法包括:i)使如下组分混合:A)包含伯胺或仲胺的化合物,B)甲硅烷(SiH4),以及C)催化剂,其中该催化剂包含镁或硼,其中A)、B)和C)在足以形成有机氨基硅烷化合物和氢气的条件下混合,以及ii)使氨与i)中产生的有机氨基硅烷化合物在足以形成甲硅烷基胺产物和副产物的条件下混合,其中副产物为伯胺或仲胺。制备有机氨基硅烷的方法经济地或以良好的收率产生卤素含量低或不含卤素的有机氨基硅烷。制备甲硅烷基胺的方法经济地或以良好的收率产生卤素含量低或不含卤素的甲硅烷基胺。该方法产生的有机氨基硅烷可在弹性体制备中用作添加剂,并用作制备其它含硅材料(诸如甲硅烷基胺)的反应物。本专利技术的方法产生的甲硅烷基胺可用于化学气相沉积工艺,以制备含硅膜。具体实施方式如本文所用,ppmw是份每一百万份(重量/重量)的缩写。如本文所用,“不可检测的量”意指在提出时使用已知的方法不可在组合物中检测到卤素的量。如本文所用,“预催化剂”意指当与其它化合物的混合物相混合时,与混合物中的其它化合物之一反应以形成用于另一个独立反应的催化剂的化合物。一种制备有机氨基硅烷化合物的方法,该方法包括:使如下组分混合:A)包含伯胺或仲胺的化合物,B)甲硅烷(SiH4),以及C)催化剂,其中该催化剂包含镁或硼,其中A)、B)和C)在足以形成有机氨基硅烷化合物和氢气的条件下混合。包含伯胺或仲胺的化合物A)可为包括包含伯胺或仲胺的聚合和非聚合化合物,另选地非聚合化合物的任何化合物,另选地,包含伯胺或仲胺的化合物根据式(III)R1N(R2)aH2-a(III),其中R1为有机聚合物、C1-20烃基、或-SiR33,其中每个R3独立地为C1-6烃基,每个R2独立地为C1-20烃基、H、-SiH3、或SiR33,其中R3如上定义,并且下标a为0或1、或者1、或者0。由R1表示的有机聚合物可为但不限于聚亚烷基、聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、以及聚硅氧烷,并且可为直链、支链、星型、或有机聚合物领域已知的任何其它结构。有机聚合物可由本领域已知的方法制得。有机氨基硅烷官能团可通过与具有有机氨基硅烷官能团的单体共聚而包括在聚合物之中。例如,可使包含乙烯基或烯丙基官能团的有机氨基硅烷与其它有机单体共聚,其它有机单体包括但不限于其它有机乙烯基、酯、或丙烯酸类单体。作为另外一种选择,可通过具有与聚合物主链上的基团反应的官能团的有机氨基硅烷的反应,使有机氨基硅烷官能团接枝到聚合物上。例如,具有Si-H的有机氨基硅烷可在硅氢化反应中与聚合物的不饱和基团发生反应。本领域的技术人员将理解如何制备具有有机氨基硅烷官能团的聚合物。包含有机氨基硅烷官能团的有机聚合物可市售获得。由R1表示的烃基基团通常具有1至20个、或者1至12个、或者1至6个、或者1至4个、或者2至4个、或者3个碳原子。具有至少3个碳原子的无环烃基可具有直链或支链结构。由R1表示的烃基基团的示例包括但不限于:烷基,诸如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1,1-二甲基乙基、戊基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十五烷基、十六烷基、二十烷基;环烷基,诸如环戊基、环己基和甲基环己基;芳基,诸如苯基和萘基;烷芳基,诸如甲苯基和二甲苯基;芳烷基,诸如苄基和苯乙基;烯基,诸如乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、己烯基和辛烯基;芳基烯基,诸如苯乙烯基和肉桂基;以及炔基,诸如乙炔基和丙炔基(proynyl)。由R2表示的烃基基团如对R1所述。在一个实施方案中,R1=R2=具有3至6个碳原子的支链烷基,或者异丙基。由R3表示的烃基基团通常具有1至6个、或者1至3个、或者1至3个、或者1个、或者2个、或者3个碳原子。具有至少3个碳原子的无环烃基基团可具有直链或支链结构。由R1表示的烃基基团的示例包括但不限于以上对R1定义的那些,并且具有1至6个碳原子。由R1和R2表示的基团可以相同或不同。在一个实施方案中,R1和R2不同时为苯基。如果R1和R2均为苯基,则在一些实施方案中,包含伯胺或仲胺的化合物和所产生的有机氨基硅烷的熔点高于室温。该熔点引起生产中的材料处理问题。例如,可能因升温要求而遇到诸如柱堵塞、较差或难以分离产物和副产物、以及安全性之类的问题。在一个实施方案中,根据式(III)的包含伯胺或仲胺的化合物是包含一个或多个根据式(II)的基团的有机聚合物-N(R2)a(H)b(SiH3)2-a-b(II)其中每个R2独立地如上定义,下标a为0或1、或者0、或者1,下标b为1或2、或者1、或者2,总和a+b<3,并且其中根据式(II)的基团处于有机聚合物上的侧端、末端、或侧端和末端位置。伯胺和仲胺的示例包括但不限于甲胺、乙胺、异丙胺、丙胺、1-甲基丙基胺、戊胺、1-甲基丁基胺、己胺、苯胺(pheylamine)、环己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、癸胺、十五胺、十八胺、二十烷基胺(cosylamine)、二甲胺、二乙胺、二异丙基胺、二丙胺、二-1-甲基丙基胺、二戊胺、二-1-甲基丁基胺、二己胺、二环己基胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、二癸胺、双十一烷基胺、十二胺、双十五烷基胺、双十八烷基胺、双二十烷基胺(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备有机氨基硅烷化合物的方法,所述方法包括:使如下组分混合:A)包含伯胺或仲胺的化合物,B)甲硅烷(SiH4),以及C)催化剂,其中所述催化剂包含镁或硼,其中A)、B)和C)在足以形成所述有机氨基硅烷化合物和氢气的条件下混合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.18 US 62/2692861.一种制备有机氨基硅烷化合物的方法,所述方法包括:使如下组分混合:A)包含伯胺或仲胺的化合物,B)甲硅烷(SiH4),以及C)催化剂,其中所述催化剂包含镁或硼,其中A)、B)和C)在足以形成所述有机氨基硅烷化合物和氢气的条件下混合。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述有机氨基硅烷根据式(I)R1N(R2)a(H)c(SiH3)2-a-c(I),其中R1为有机聚合物、C1-20烃基、或-SiR33,其中R3为C1-6烃基,R2为C1-20烃基、H、-SiH3、或SiR33,其中R3如上定义,下标a为0或1,c为0或1,并且a+c<2,前提条件是相比于所述包含伯胺或仲胺的化合物,i)中产生的所述有机氨基硅烷多出至少一个氮键合的-SiH3基团。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述包含伯胺或仲胺的化合物根据式(III)R1N(R2)aH2-a(III),其中R1为有机聚合物、C1-20烃基、或-SiR33,其中R3为C1-6烃基,R2为C1-20烃基、H、-SiH3、或SiR33,其中R3如上定义,并且下标a为0或1。4.根据权利要求3所述的方法,其中所述根据式(III)的包含伯胺或仲胺的化合物是包含一个或多个根据式(II)的基团的有机聚合物-N(R2)a(H)b(SiH3)2-a-b(II)其中R2为C1-20烃基、H、-SiH3、或-SiR33,其中R3为C1-6烃基,下标a为0或1,下标b为1或2,a+b<3,并且其中所述根据式(II)的基团处于所述有机聚合物上的侧端、末端、或侧端和末端位置,并且所述有机氨基硅烷化合物是包含一个或多个根据式(IV)的基团的有机聚合物-N(R2)a(H)c(SiH3)2-a-c(IV)其中每个R2和每个下标a独立地如上定义,下标c为0或1,a+c为0或1,并且所述根据式(IV)的基团处于所述有机聚合物上的侧端、末端、或侧端和末端位置。5.根据权利要求2或3中的一项所述的方法,其中每个R1独立地为具有3至6个碳原子的支链烷基,并且每个R2=R1。6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法,其中如C)的所述催化剂通过使下式的预催化剂混合形成:式R52Mg,其中每个R5独立地为C1-20烃基;或Mg(NR62)2,其中每个R6独立地为具有1至10个碳原子的烃基或三甲基甲硅烷基。7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法,其中所述催化剂是具有式BR43的硼催化剂,其中每个R4独立地为C1-12取代或未取代的烃基。8.根据权利要求7所述的方法,其中所述催化剂是三(五氟苯)硼烷。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中i)还包含D)烷烃溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员:B·M·凯托拉J·A·马多克B·D·雷肯M·D·泰尔根霍夫X·周
申请(专利权)人:美国陶氏有机硅公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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