六甲基二硅烷的合成方法技术

六甲基二硅烷的合成方法，涉及一种化工工艺，无氧条件下，将投有二甲苯、冠醚、金属钠的反应釜内升温、搅拌，向反应釜内滴加三甲基氯硅烷，结束后，控制反应釜内温度，保温后，再降温至釜内温度为５０℃±５℃时，向反应釜内滴加水，静置分层，通过油水分离器蒸馏脱水，得粗品六甲基二硅烷。本发明专利技术在冠醚参与下使用金属钠和三甲基氯硅烷反应，改变了金属钠的电位，提高金属钠的活性，使之与三甲基氯硅烷发生反应，粗品收率可达７３．１７％；本发明专利技术工艺简单、易于操控，便于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化工工艺，特别是化学合成六甲基二硅烷的方法。
技术介绍
当前有文献报道的六甲基二硅烷的合成工艺有两种一是用金属锂和三甲基氯硅烷反应，但需要高温高压，常温常压下几乎不反应，不利于工业化生产；二是用金属钾和三甲基氯硅烷反应，虽然收率在75％左右，但金属钾非常昂贵，且原料紧张，加上金属钾非常活泼，极其易燃易爆，工艺过程很难控制，国内鲜有工业化生产。
技术实现思路
本专利技术目的在于专利技术一种，易于生产、方便控制、原料易得，生产成本低。本专利技术技术方案是无氧条件下，将反应釜投有二甲苯、15-冠醚-5、金属钠的反应釜内升温到95℃±5℃，并保持30±10分钟；搅拌条件下，向反应釜内滴加三甲基氯硅烷，待反应引发之后，控制反应釜内温度在95～105℃之间，再继续滴加三甲基氯硅烷，滴加结束后，控制反应釜内温度在110℃±5℃，保温4～6小时后，降温，反应釜内温度为50℃±5℃时，向反应釜内滴加水，静置分层，分去下层氯化钠水溶液，通过油水分离器蒸馏脱水，得粗品六甲基二硅烷。本专利技术首次使用金属钠和三甲基氯硅烷反应，合成六甲基二硅烷。并且使用冠醚参与反应，来改变金属钠的电位，提高金属钠的活性，使之与三甲基氯硅烷发生反应，粗品收率可达73.17％；本专利技术工艺简单、易于操控，便于工业化生产。另外，反应副产物1(六甲基二硅氧烷)可以通过精馏提纯达到99％以上作为其他的有机合成原料；反应副产物2(氯化钠水溶液)可以浓缩得到95％以上的氯化钠固体，作为副产品出售，蒸馏水回收利用。冠醚、金属钠和三甲基氯硅烷的投料摩尔比为1.5～2.5∶1∶0.9～1.1。选取上述各原料的投料比的优越性是收率最高，且原料能被最大程度地利用。采用氮气置换空气。目的是金属钠反应活性很高，暴露在空气中时，遇水或潮气会猛烈反应放出氢气，大量放热，引起燃烧或爆炸。先在反应釜中投入二甲苯和冠醚，密闭反应釜，用氮气置换，在轻微氮气流的吹扫下向反应釜内加入金属钠，再密闭反应釜。一次性投料的目的是缩短金属钠与空气的接触时间，减少氧化，避免危险。本专利技术中所述冠醚为15-冠醚-5，选用15-冠醚-5的意义是能改变金属钠的电位，提高金属钠的活性。由于粗品中含有副产品六甲基二硅氧烷和二甲苯、冠醚，为制得纯度较高的最终产品，将粗品六甲基二硅烷通过两次精馏制得含量99％以上的精制六甲基二硅烷。不但可提高产品的纯度，还可回收二甲苯、冠醚，降低生产成本。将精馏分离制得的二甲苯和15-冠醚-5可以循环加入下一批物料中使用。具体实施例方式例一向带有冷凝回流系统的干燥的1500L不锈钢反应釜内依次泵入200kg左右的二甲苯和550kg(2.5kmol)的15-冠醚-5，用氮气对密闭系统置换3～5次，最后一次向釜内补充氮气至略高于常压状态(0.01～0.02Mpa)，然后打开放空阀，在轻微氮气流的吹扫下，迅速通过人孔向釜内一次性加入金属钠28.8kg(1.25kmol)，盖上人孔盖，用氮气对密闭系统置换5次，最后一次向釜内补充氮气至略高于常压状态(0.01～0.02Mpa)，打开放空系统，使整个物料及其反应过程都处于氮气氛围的保护下。通过夹套蒸汽加热，缓慢升温到95℃～100℃(升温过程需经过1小时)，并在该温度下保持0.5小时，待金属钠完全溶解后，开启搅拌，通过高位槽向反应釜内先滴加少量的三甲基氯硅烷，待反应引发之后，通过夹套冷却水，控制釜内温度在95～105℃之间，再向釜内缓慢滴加三甲基氯硅烷137.5kg(1.25kmol)，滴加过程需要1～1.5小时，滴加结束后，控制釜内温度在110℃，保温5小时。然后降温到50℃～60℃，通过氮气加压，将物料缓慢压入另一个2000L的搪瓷反应釜内(该釜内预先加入了300公斤水，并用氮气对系统进行了3～5次的置换)，压料过程需要0.5小时，然后升温到微回流状态，搅拌0.5小时后降到常温(25℃左右)，停止搅拌，静置分层，从釜底分去下层氯化钠水溶液，再升温到回流状态，通过油水分离器进行蒸馏脱水得到含量为8.2％的无水六甲基二硅烷粗品825.5kg，收率为73.17％。再将几批粗品合并，通过精馏塔分离得到副产物六甲基二硅氧烷、二甲苯、15-冠醚-5和含量95％以上的六甲基二硅烷。其中，六甲基二硅烷的精馏收率为98％。整个过程六甲基二硅烷总的收率为71.71％。95％的六甲基二硅烷可以通过二次精馏得到99％以上的六甲基二硅烷，作为成品出售。回收的二甲苯和15-冠醚-5可以重复使用。副产物1(六甲基二硅氧烷)可以通过进一步精馏提纯，作为原料用于其他有机合成；副产物2(氯化钠水溶液)可以通过蒸馏浓缩得到95％以上的氯化钠固体，作为副产品出售，蒸馏水回收利用。例二向带有冷凝回流系统的干燥的1500L不锈钢反应釜内依次泵入300kg左右的二甲苯和440kg(2kmol)的15-冠醚-5，用氮气对密闭系统置换3～5次，最后一次向釜内补充氮气至略高于常压状态(0.01～0.02Mpa)，然后打开放空阀，在轻微氮气流的吹扫下，迅速通过人孔向釜内一次性加入金属钠30kg(1.30kmol)，盖上人孔盖，用氮气对密闭系统置换5次，最后一次向釜内补充氮气至略高于常压状态(0.01～0.02Mpa)，打开放空系统，使整个物料及其反应过程都处于氮气氛围的保护下。通过夹套蒸汽加热，缓慢升温到95℃～100℃(升温过程需经过1小时)，并在该温度下保持0.5小时，待金属钠完全溶解后，开启搅拌，通过高位槽向反应釜内先滴加少量的三甲基氯硅烷，待反应引发之后，通过夹套冷却水，控制釜内温度在95～105℃之间，再向釜内缓慢滴加三甲基氯硅烷150kg(1.38kmol)，滴加过程需要1～1.5小时，滴加结束后，控制釜内温度在110℃，保温4小时。然后降温到50℃～60℃，通过氮气加压，将物料缓慢压入另一个2000L的搪瓷反应釜内(该釜内预先加入了300公斤水，并用氮气对系统进行了3～5次的置换)，压料过程需要0.5小时，然后升温到微回流状态，搅拌0.5小时后降到常温(25℃左右)，停止搅拌，静置分层，从釜底分去下层氯化钠水溶液，再升温到回流状态，通过油水分离器进行蒸馏脱水得到含量为7.8％的无水六甲基二硅烷粗品828.5kg，收率为64.03％。再将几批粗品合并，通过精馏塔分离得到副产物六甲基二硅氧烷、二甲苯、15-冠醚-5和含量95％以上的六甲基二硅烷。其中，六甲基二硅烷的精馏收率为98％。整个过程六甲基二硅烷总的收率为62.75％。后处理同上。例三向带有冷凝回流系统的干燥的1500L不锈钢反应釜内依次泵入250kg左右的二甲苯和550kg(2.5kmol)的15-冠醚-5，用氮气对密闭系统置换3～5次，最后一次向釜内补充氮气至略高于常压状态(0.01～0.02Mpa)，然后打开放空阀，在轻微氮气流的吹扫下，迅速通过人孔向釜内一次性加入金属钠23kg(1kmol)，盖上人孔盖，用氮气对密闭系统置换5次，最后一次向釜内补充氮气至略高于常压状态(0.01～0.02Mpa)，打开放空系统，使整个物料及其反应过程都处于氮气氛围的保护下。通过夹套蒸汽加热，缓慢升温到95℃～100℃(升温过程需经过1小时)，并在该温度下保持0.5小时，待金属钠完全溶解后，点开启搅拌，通过高位槽向反应釜内本文档来自技高网...

【技术保护点】
六甲基二硅烷的合成方法，其特征在于，无氧条件下，将投有二甲苯、冠醚、金属钠的反应釜内升温到９５℃～１００℃，并保持３０±１０分钟；搅拌条件下，向反应釜内滴加三甲基氯硅烷，待反应引发之后，控制反应釜内温度在９５～１０５℃之间，再继续滴加三甲基氯硅烷，滴加结束后，控制反应釜内温度在１１０℃±５℃，保温４～６小时后，降温，反应釜内温度为５０℃±５℃时，向反应釜内滴加水，静置分层，分去下层氯化钠水溶液，通过油水分离器蒸馏脱水，得粗品六甲基二硅烷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张才山，陆灯宏，孙健，韦善美，
申请(专利权)人：扬州三友合成化工有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]