一种多水解基团的含氟硅烷及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种多水解基团的含氟硅烷及其合成方法，结构如式(1)所示，其中，Rf为含氟基团，m为1或2，R1、R2、R3、R4、R5、R6为Cl、Br、‑OR、‑R，R为C1～10的烷基，R1～R3中至少一个为可水解基团，R4～R6中至少一个为可水解基团，p、q为0～12的整数，其合成方法以含氟卤代烃RfX为原料，一定反应条件下与丙二酸二乙酯反应，生产中间体α位含氟基团取代的丙二酸二乙酯，然后再将含氟基团取代的丙二酸二乙酯在一定条件下反应，得到含氟基团取代的丙二酰胺中间体，接着用含氟基团取代的丙二酰胺中间体和带水解基团的卤代硅烷反应，得到多水解基团的含氟硅烷。

Fluorinated silane with multiple hydrolytic groups and synthesis method thereof

The present invention discloses a fluoridane containing a multi hydrolytic group and a method for its synthesis, in which Rf is a fluorine containing group, M is 1 or 2, R1, R2, R3, R4, R5, R6 are Cl, Br, OR, and R, and at least one is a hydrolysable group. At least one of them is a hydrolysable group. The group, P and Q are 0~12 integers, and their synthesis method takes fluorinated halogenated hydrocarbon RfX as raw material and reacts with two ethyl malonate under certain reaction conditions to produce two ethyl malonate substituted by fluorine group, which is substituted by fluorine group and then reacts under certain conditions to obtain the substituent of fluorine group. The intermediate of propylene two amide was followed by the reaction of halogenated silane with the hydrolysate group by the reaction of the halogenated silane with the hydrolysate group, which was replaced by the fluoridant group.

【技术实现步骤摘要】
一种多水解基团的含氟硅烷及其合成方法
本专利技术涉及一种多水解基团的含氟硅烷及其合成方法。
技术介绍
含氟硅烷由于其含氟链的结构影响，该类化合物都具有很好的防水、防油、防污性能，被广泛用于玻璃、织物、金属等表面，起“三防”作用，如汽车挡风玻璃上，使用该类产品在下雨天，不适用雨刮器，雨水直接结成水珠，随风吹散；如建筑玻璃幕墙上，使用该类产品，可以起到很好的防污效果，长时间不污染，不影响光线的通透性，大大降低了建筑玻璃幕墙的清洗和保养成本。但是该类产品都有一个不足之处，都不耐刮擦，保持时间不长，后期再次使用该类产品时，需要将表面再次打磨。以往含氟硅烷的结构比较简单，一般以一端待水解基团为主，水解基团个数之多三个，含氟链段也一个为主。专利CN101701023A报道了一种全氟三烷氧基硅烷的合成方法，该专利采用全氟烷基碘和乙烯基烷氧基硅烷为原料，发生加成反应，在以有机锡为催化剂脱去碘，的得到全氟烷基三烷氧基硅烷，该类结构的含氟硅烷只有三个烷氧基作为可水解基团，合成方法中也使用了污染较大的有机锡催化剂。专利CN102070662A也报道了一种含氟硅烷，采用全氟烷基乙烯和三氯氢硅为原料，在铂催化剂存在下反应，生成全氟烷基三氯硅烷，该类结构的含氟硅烷也是只有一端带水解基团，但是水解基团个数之多为三个。只有一端具有水解基团的含氟硅烷，在使用过程中，一端和基团的硅羟基交联，另外一端含氟基团游离在表面，起“三防”作用。由于水解基团个数的分布和数量的原因，该类产品与基材的附着能力有限，导致容易刮擦掉，保持时间不长。针对以往传统的含氟硅烷容易刮擦掉，保持时间不长的问题，专利技术了一种新型结构的含氟硅烷，该结构含氟硅烷含有多个水解基团，却分布在两个不同的硅原子上面，该结构的含氟硅烷可以与基材结合的更加牢固，更不容易擦掉，可以更长时间的保持“三防”效果，同时该结构也可以在同一个分子上含有两个含氟链段，“三防”效果更加优越。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种多水解基团的含氟硅烷及其合成方法的技术方案，该结构的含氟硅烷含有多个可水解基团，且分布在不同的硅原子上面，同时可以有两个含氟链段共同存在于同一个分子中，该类化合物与基材结合更加牢固，耐摩擦，且具有更好的“三防”效果。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种多水解基团的含氟硅烷，其特征在于：结构如式(1)所示，其中，Rf为含氟基团，m为1或2，R1、R2、R3、R4、R5、R6为Cl、Br、-OR、-R，R为C1～10的烷基，R1～R6为相同或不同，R1～R3中至少一个为可水解基团，R4～R6中至少一个为可水解基团，p、q为0～12的整数，p、q为相同或不同。进一步，Rf为含氟基团，其结构式如式(2)、式(3)或式(4)所示：CnFaH(2n+1-a)(CH2)mX式(2)，其中，n，m为1～14的整数，a为1～2n+1的整数，X为-Cl、-Br、-I；CF3O(CF(CF3)CF2O)bCF2(CH2)dX式(3)，CF3O(CF2CF2O)cCF2(CH2)dX式(4)，其中，b，c，d为从0开始的自然数，X为-Cl、-Br或-I。两个带水解基团的卤代硅烷可以为以下结构中的两个或者同一个：R1R2SiA(CH2)pX，R1、R2为C1～10的烷基，包括直链结构和支链结构，A为-Cl、-Br、-I、-OR(R为C1～10的烷基)，X为-Cl、-Br、-I，p为1～10的整数。具体结构列举如下：R1SiAB(CH2)pX，R1为C1～10的烷基，包括直链结构和支链结构，A、B为-Cl、-Br、-I、-OR(R为C1～10的烷基)，X为-Cl、-Br、-I，p为1～10的整数。具体结构列举如下：SiABC(CH2)pX，A、B、C为-Cl、-Br、-I、-OR(R为C1～10的烷基)，X为-Cl、-Br、-I，p为1～10的整数。具体结构列举如下：如上述的一种多水解基团的含氟硅烷的合成方法，其特征在于包括如下步骤：X，Y为-Cl、-Br或-I，其中X，Y为相同或不同；以含氟卤代烃RfX为原料，一定反应条件下与丙二酸二乙酯反应，生产中间体α位含氟基团取代的丙二酸二乙酯，然后再将含氟基团取代的丙二酸二乙酯在一定条件下反应，得到含氟基团取代的丙二酰胺中间体，接着用含氟基团取代的丙二酰胺中间体和带水解基团的卤代硅烷反应，得到多水解基团的含氟硅烷。进一步，含氟基团取代的丙二酸二乙酯的制备方法为将含氟卤代烃和丙二酸二乙酯的配比为1:(1～4)，碱性条件，丙二酸二乙酯与碱的配比为1:(1.1～2.5)，反应温度为40～150℃，反应时间为2～48h，5倍量溶剂。优选的，溶剂为1,3-噁二烷、乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、异丙醚、1,4-二氧六环中的一种。优选的，碱为氢化钠、氢氧化钾、氢氧化钠、乙醇钠、氢氧化铯、六甲基二硅氮烷锂、正丁基锂中的一种。进一步，含氟基团取代的丙二酰胺中间体的制备方法为将含氟卤代烃取代的丙二酸二乙酯与SOCl2的配比为1:(3～6)，反应温度为80℃，反应时间为2～48h，反应完之后，蒸除过量的SOCl2，得到粗品，用10倍量的二氯甲烷溶解，然后0℃条件下通入5～10个当量的氨气，反应完之后，蒸除溶剂，得到含氟卤代烃取代的丙二酰胺中间体。进一步，多水解基团的含氟硅烷的制备方法为将含氟基团取代的丙二酰胺中间体与带水解基团的卤代硅烷的配比为1:(2～6)，所述含氟基团取代的丙二酰胺中间体与缚酸剂的配比为1:(2～6)，反应温度为60～200℃，反应时间为2～48h，5倍量溶剂溶解，反应完之后，蒸除溶剂和过量的带水解基团的卤代硅烷，得到多水解基团的含氟硅烷。优选的，溶剂为苯、甲苯、二甲苯、三甲苯中的一种。优选的，缚酸剂为三乙胺、吡啶、哌啶中的一种。本专利技术由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：本专利技术结构的含氟硅烷含有多个可水解基团，且分布在不同的硅原子上面，同时可以有两个含氟链段共同存在于同一个分子中，该类化合物与基材结合更加牢固，耐摩擦，且具有更好的“三防”效果。具体实施方式本专利技术一种多水解基团的含氟硅烷，结构如式(1)所示，其中，Rf为含氟基团，m为1或2，R1、R2、R3、R4、R5、R6为Cl、Br、-OR、-R，R为C1～10的烷基，R1～R6为相同或不同，R1～R3中至少一个为可水解基团，R4～R6中至少一个为可水解基团，p、q为0～12的整数，p、q为相同或不同。Rf为含氟基团，其结构式如式(2)、式(3)或式(4)所示：CnFaH(2n+1-a)(CH2)mX式(2)，其中，n，m为1～14的整数，a为1～2n+1的整数，X为-Cl、-Br、-I；CF3O(CF(CF3)CF2O)bCF2(CH2)dX式(3)，CF3O(CF2CF2O)cCF2(CH2)dX式(4)，其中，b，c，d为从0开始的自然数，X为-Cl、-Br或-I。两个带水解基团的卤代硅烷可以为以下结构中的两个或者同一个：R1R2SiA(CH2)pX，R1、R2为C1～10的烷基，包括直链结构和支链结构，A为-Cl、-Br、-I、-OR(R为C1～10的烷基)，X为-Cl、-Br、-I，p为1～10的整数。具体结构列举如下：R1SiAB(CH2)pX，R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多水解基团的含氟硅烷，其特征在于：结构如式(1)所示，

【技术特征摘要】
1.一种多水解基团的含氟硅烷，其特征在于：结构如式(1)所示，其中，Rf为含氟基团，m为1或2，R1、R2、R3、R4、R5、R6为Cl、Br、-OR、-R，R为C1～10的烷基，R1～R6为相同或不同，R1～R3中至少一个为可水解基团，R4～R6中至少一个为可水解基团，p、q为0～12的整数，p、q为相同或不同。2.根据权利要求1所述的一种多水解基团的含氟硅烷，其特征在于：所述Rf为含氟基团，其结构式如式(2)、式(3)或式(4)所示：CnFaH(2n+1-a)(CH2)mX式(2)，其中，n，m为1～14的整数，a为1～2n+1的整数，X为-Cl、-Br、-I；CF3O(CF(CF3)CF2O)bCF2(CH2)dX式(3)，CF3O(CF2CF2O)cCF2(CH2)dX式(4)，其中，b，c，d为从0开始的自然数，X为-Cl、-Br或-I。3.如权利要求1所述的一种多水解基团的含氟硅烷的合成方法，其特征在于包括如下步骤：X，Y为-Cl、-Br或-I，其中X，Y为相同或不同；以含氟卤代烃RfX为原料，一定反应条件下与丙二酸二乙酯反应，生产中间体α位含氟基团取代的丙二酸二乙酯，然后再将含氟基团取代的丙二酸二乙酯在一定条件下反应，得到含氟基团取代的丙二酰胺中间体，接着用含氟基团取代的丙二酰胺中间体和带水解基团的卤代硅烷反应，得到多水解基团的含氟硅烷。4.根据权利要求3所述的一种多水解基团的含氟硅烷的合成方法，其特征在于：所述含氟基团取代的丙二酸二乙酯的制备方法为将含氟卤代烃和丙二酸二乙酯的配比为1:(1～4)，碱性条件，丙二酸二乙酯与碱的配比为1:(1.1～2.5)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建荣，郦聪，李建，
申请(专利权)人：衢州氟硅技术研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33