制备伯氨基有机硅烷的方法技术

本发明专利技术提供一种制备伯氨基有机硅烷的方法，其中在氢化条件下、在基本不含水、并在催化有效量的海绵钴的存在下，使氰基有机硅烷与氢反应以生产伯氨基有机硅烷。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为01820113.X申请的分案申请。
技术介绍
本专利技术涉及。更具体地说，本专利技术涉及通过氰基有机硅烷和氢的催化反应。在美国专利No.5,117,024中记载了上述类型的方法。依据该方法，在一种载体上的钴催化剂的存在下，在约100℃-200℃的温度下，在约1379kPa-13790kPa(200psig-2000psig)的压力下，氰基有机硅烷和氢气进行反应。据说该方法可以提供所需伯氨基有机硅烷的近似定量选择性，而不产生氯化氢，并且不用添加如现有已知方法中的氨和溶剂体系。在美国专利No.5,117,024中记载的的显著缺陷在于使用载体上的钴催化剂。为了减少在含有氧气的环境下例如空气中金属自燃的危险，一般在钝化状态下(即钴粒子被氧化物层覆盖)供给这种催化剂。在使用催化剂之前，必须使之激活，通常在相当高的温度下例如500℃和甚至更高的温度下通过与氢的还原作用来完成。专利技术概述本专利技术提供一种，包括在氢化条件下、在基本不含水并在催化有效量的海绵钴的存在下，使氰基有机硅烷与氢反应以生产伯氨基有机硅烷。与上述讨论过的美国专利No.5,117,024中使用的钝化钴催化剂的方法相比，本专利技术方法中的海绵钴催化剂不需要激活。所以，本专利技术方法直接利用催化剂，不需要任何会增加方法的复杂性和花费的预处理。本专利技术更进一步的特征是，采用任何适当的催化剂进行氰基有机硅烷的氢化以提供相应的伯氨基有机硅烷，其中在反应介质中存在碱金属醇盐以抑制或排除仲氨基有机硅烷的形成。优选实施方案的描述在本文中优选的初始氰基有机硅烷反应物具有以下通式R13SiR2CN在这种情况下，产物伯氨基有机硅烷符合以下通式R13SiR2CH2NH2其中每个R1基团独立地选自有1-约10个碳原子的烷基和烷氧基，和R2是有1-约20个碳原子的二价烃基。R1基可以是例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、异丁基、戊基、十二烷基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、苯基和苯氧基。R1优选选自甲基、甲氧基、乙基和乙氧基。二价基R2可以是例如链烷烃、环烷烃、芳香烃或芳烷烃(aralkane)化合物的二价基。所以，二价基R2可以是例如线型或支链的亚烷基例如亚甲基、1，2-亚乙基、1，2-亚丙基、1，3-亚丙基、2-甲基-1，3-亚丙基、3-甲基-1，3-亚丙基、3，3-二甲基-1，3-亚丙基、亚乙基或异亚丙基，环亚烷基例如亚环己基或亚环庚基，亚芳基例如亚苯基、甲代亚苯基、亚二甲苯基或亚萘基，或二价基-C6H4-R3-，其中R3是亚甲基、1，2-亚乙基、1，2-亚丙基等。通过本专利技术的方法可被氢化的氰基有机硅烷的实例包括2-氰基乙基三甲基硅烷，2-氰基乙基二甲基甲氧基硅烷，2-氰基乙基甲基二甲氧基硅烷，2-氰基乙基三甲氧基硅烷，2-氰基乙基二甲基硅烷，2-氰基乙基二甲氧基硅烷，2-氰基乙基三乙氧基硅烷，2-氰基乙基二甲基乙氧基硅烷，2-氰基乙基苯基甲基硅烷，2-氰基乙基苯基甲氧基硅烷，3-氰基甲基三乙氧基硅烷，3-氰基丙基三甲基硅烷，3-氰基丙基甲基二甲基硅烷和3-氰基丙基甲基二甲氧基硅烷。依据本专利技术，在已知的常规高压反应器中，在海绵钴催化剂的存在下，原料氰基有机硅烷和氢进行反应，以提供所需的伯氨基有机硅烷。反应器可以是例如固定床、搅动床或流化床类型的反应器。可以采用间歇法或连续法实施该方法。优选使用搅动床反应器。反应倾向于快速并且通常决定于催化剂的量、反应器压力、反应温度和本领域技术人员所能理解的相关因素。通常，约0.2小时-约5.0小时的停留时间可以提供合格产物。当采用间歇法时，通常优选采用约0.5小时-约3.0小时的停留时间，伴随添加反应中消耗的氢。本专利技术方法优选在过量摩尔氢的存在下进行，优选每摩尔选定的氰基有机硅烷原料有两摩尔或更多摩尔的氢。一般来说，存在氢的量越多，反应速度越快。所以，在操作方法的优选模式中，添加过量氢，使得其浓度足够维持反应器中的压力为约1379kPa-14479kPa(约200psig-约2100psig，)，更优选为约3447kPa-6895kPa(约500psig-约1000psig)，因为这些压力允许使用标准高压反应器。本专利技术方法可以按照常规在约50℃-约250℃的温度下，优选在约100℃-约200℃的温度下进行。用于本专利技术方法中的海绵钴催化剂可以方便地选自可商购的几种类型，例如购自W.R.Grace的Raney7钴，型号2724和购自Englehard公司的Co-0138P。如果需要和用于特殊领域，海绵钴可以和一种或更多种其它具有催化活性的组分例如一种或更多种元素周期表中第6B和/或8B族的金属(如铬、镍和/或铁)相结合。可采用任何已知的或常规的方法例如掺杂，使这些金属与海绵钴催化剂相结合。用于本专利技术方法中的海绵钴催化剂的量可以在很大范围内变化，只有存在催化有效量的催化剂即可。以氰基有机硅烷反应物重量为基准，海绵钴催化剂的用量是约0.05-约20重量％，优选约0.5-约1重量％。可以方便地将海绵钴催化剂例如以在形成浆料量的所需氨基有机硅烷产物中的浆料形式添加到反应器中。尽管也可以利用原料氰基有机硅烷来达到该目的，但是优选不这样做，因为静置时，氰基官能团倾向于导致催化剂中毒。应当尽量避免液态水和/或水蒸气的存在，因为水会导致某些产物伯氨基有机硅烷的聚合成聚硅氧烷。所以净化反应器是有利的，一旦密封，使用惰性气体例如氮可以基本除去存在的水。如果需要，本专利技术方法可以在用于氰基有机硅烷的溶剂的存在下进行，因为使用有机溶剂可以增加该方法的速率和/或产率，却不显著影响所需伯氨基有机硅烷的选择性。所述溶剂可以是极性或非极性溶剂，极性溶剂例如优选链烷醇，如甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇。当使用链烷醇溶剂时，为减少或避免酯交换作用，优选链烷醇对应于可以存在于原料氰基有机硅烷中的任何烷氧基R1。所以，如果原料氰基有机硅烷含有一个或更多个甲氧基(例如在反应物为2-氰基乙基二甲基甲氧基硅烷，2-氰基乙基甲基二甲氧基硅烷，2-氰基乙基三甲氧基硅烷，2-氰基乙基二甲氧基硅烷，2-氰基乙基苯基甲氧基硅烷和3-氰基丙基甲基二甲氧基硅烷的情况下)，选择的链烷醇溶剂将是甲醇。当采用间歇法进行本专利技术方法时，优选溶剂的存在量为整个反应混合物的约5-约50重量％，更优选约10-约20重量％。当采用连续法进行本专利技术的方法并采用溶剂时，可在溶剂中稀释初始氰基有机硅烷反应物，使得含有约50-约95重量％，优选约80-约90重量％氰基有机硅烷的液体供给反应器。在基本无水碱例如碱金属醇盐如甲醇锂、乙醇锂、甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾、无水氨、它们的混合物等的存在下，实施本专利技术的方法是有利的，可以排除或抑制仲氨基有机硅烷的产生。在这些碱中，优选碱金属醇盐。一般来说，以海绵钴催化剂的重量为基准，添加的碱量约0.01-约1重量％，优选约0.05-约0.1％重量。为达到上述目的而使用醇盐时，可以方便地使用一种溶剂例如醇盐的母体链烷醇作为媒介物，以在反应介质中加入碱金属醇盐。所以，例如可以在甲醇中的溶液形式添加甲醇锂，以在乙醇中的溶液形式添加乙醇钠等。当在初始氰基有机硅烷反应物中至少一个R1基团是烷氧基团时，为了减少或避免酯交换作用，优选使用对应于该烷氧基的碱金属醇盐，并用相应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备伯氨基有机硅烷的方法，包括在氢化条件下、在不含水、并在催化有效量的氢化催化剂和在抑制形成仲氨基有机硅烷量的碱金属醇盐的存在下，使氰基有机硅烷与氢进行反应。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SC戈顿，H梅林达，
申请(专利权)人：克鲁普顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]