一种制备六甲基二硅烷胺的方法技术

一种六甲基二硅烷胺的制备方法，其包括如下步骤：三甲基硅烷与氨气在催化剂钛硅分子筛(TS

【技术实现步骤摘要】
一种制备六甲基二硅烷胺的方法


[0001]本专利技术涉及一种制备硅烷胺化合物的制备方法，尤其涉及六甲基二硅烷胺的制备方法。

技术介绍

[0002]六甲基二硅烷胺(hexamethyldisilazane，简称HMDS)是一种重要的有机硅化合物，在有机硅化学及有机合成领域有着广泛的应用。HMDS在气相色谱分析、半导体工业光致刻蚀、橡胶行业、表面处理剂、有机合成、医药工业等领域具有重要的应用价值。
[0003]HMDS属于挥发性有机化合物，无色透明液体，无毒，略带胺味，25℃时的密度为0.770～0.780g/cm3，折光率1.408，沸程125～127℃。目前，HMDS的合成方法主要有以下几种：
[0004]三甲基硅烷在Pt或Pd的催化下与氨气反应。其反应式如下：
[0005]2(CH3)3SiH+NH3→
(CH3)3SiNHSi(CH3)3+2H2[0006]以三甲基氯硅烷(TMS)为原料，在惰性溶剂条件下通氨气反应，再经精馏制得。其反应式如下:
[0007]2(CH3)3SiCl+NH3
→
(CH3)3SiNHSi(CH3)3+2NH4Cl
[0008]NH4Cl+NaOH
→
NaCl+NH3.H2O
[0009]该方法中存在以下多种副反应：
[0010]2(CH3)3SiCl+H2O
→
(CH3)3SiOSi(CH3)3+2HCl
[0011]HMDS+2H2O
→
(CH3)3SiOSi(CH3)3+NH3.H2O
[0012]以六甲基二硅氧烷为原料，与浓硫酸反应生成硫酸硅酯，硫酸硅酯与氯化氢反应生成三甲基氯硅烷，再通入氨气制备HMDS。
[0013]六甲基二硅氧烷与五氧化二磷或磷酸反应，制备出磷酸硅酯，然后通入氨气制备HMDS。其反应式如下：
[0014]3(CH3)3SiOSi(CH3)3+2H3PO4→
2[(CH3)3SiO]3P(O)+3H2O
[0015]2[(CH3)3SiO]3P(O)+9NH3→
3(CH3)3SiNHSi(CH3)3+2(NH4)3PO4[0016]由六甲基二硅氧烷与浓硫酸反应生成的硫酸硅酯直接通氨气反应制备HMDS。其反应式如下：
[0017](CH3)3SiOSi(CH3)3+H2SO4→
(Me3Si)2SO4+H2O
[0018](Me3Si)2SO4+3NH3→
(CH3)3SiNHSi(CH3)3+(NH4)2SO4[0019]国外多采用第一种方法，收率高，产品纯度高，但对设备要求严格并且使用了贵金属催化剂导致成本很高。目前，国内生产HMDS多采用后几种方法，第二种方法采用大量的惰性溶剂，最后须精馏分离，反应为放热反应，会生成大量的NH4Cl颗粒，需采用釜式间歇性合成技术，不利于连续生产，另外还会有副反应发生；第三种方法和第二种类似；后几种方法生产HMDS的收率不高，操作比较复杂繁琐，且会产生大量的三废，不利于环境保护。
[0020]TS
‑
1：是一种钛硅分子筛，属Pentasil型杂原子分子筛，正交晶系，具有以ZSM
‑
5为
代表的三维孔道结构，由Z字形通道和与之相交的椭圆形直通道所组成，是以钛原子部分取代纯硅分子筛骨架中的硅原子得到的，由于金属钛的引入而使其具有特殊的氧化还原性能，在温和的催化体系中表现出高效的催化特性。这类新一代择形催化材料被看做是绿色化学领域的新型催化剂(本品无毒害)。
[0021]三甲基硅烷胺化制备HMDS的反应式如下：
[0022]2(CH3)3SiH+NH3→
(CH3)3SiNHSi(CH3)3+2H2
技术实现思路

[0023]为了改善现有技术的不足，本专利技术提供一种利用钛硅分子筛作催化剂制备六甲基二硅烷胺的方法。此方法不产生三废，转化率高，产品纯度高，催化剂可重复利用，避免了使用贵金属(Pt或Pd)作催化剂。
[0024]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0025]一种六甲基二硅烷胺的制备方法，其包括如下步骤：
[0026]三甲基硅烷与氨气在催化剂钛硅分子筛(TS
‑
1)的存在下反应。
[0027]根据本专利技术的制备方法，所述催化剂钛硅分子筛填充在反应器中，氩气携带三甲基硅烷和氮气组成的混合物，通过钛硅分子筛。
[0028]根据本专利技术的制备方法，生成的六甲基二硅烷胺在反应器出口处被冷却成液体，与反应气混合物分离获得。
[0029]根据本专利技术的制备方法，所述三甲基硅烷与氨气的摩尔比值5：1
‑
2：1。
[0030]根据本专利技术的制备方法，反应温度为120
‑
240℃。
[0031]根据本专利技术的制备方法，反应时间为1
‑
60min。
[0032]根据本专利技术的制备方法，所述钛硅分子筛选自硅钛比为30：1
‑
90：1，优选为30。
[0033]根据本专利技术的制备方法，所述钛硅分子筛的比表面积为300
‑
500m2/g，优选为360m2/g。
[0034]根据本专利技术的制备方法，所述钛硅分子筛的孔径为0.55
‑
0.60nm，优选0.56
‑
0.58nm。
[0035]根据本专利技术的制备方法，在反应开始前，预先通入氩气吹扫反应器，以排除空气。
[0036]根据本专利技术的制备方法，所述反应在管式反应器内发生，管式反应器尾部连接有水冷凝装置。
[0037]本专利技术的有益效果：
[0038]本专利技术的制备方法，采用了容易制备，价格低廉，且可重复利用的钛硅分子筛催化剂，避免了现有技术的昂贵铂金属催化剂，且避免了对设备的严格要求，大大降低了制造成本，且本专利技术的方法不产生三废，产品易分离，转化率高，纯度高。
具体实施方式
[0039]下文将结合具体实施例对本专利技术的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术，而不应被解释为对本专利技术保护范围的限制。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均涵盖在本专利技术旨在保护的范围内。
[0040]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所
用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0041]实施例中所用钛硅分子筛购买自无锡市耀得信化工产品有限公司，我们使用了三种不同硅钛比的TS
‑
1进行了试验,具体参数如下。
[0042]DNT
‑
1：
[0043]硅钛比(Si/Ti)＝30
[0044]比表面积(m2/g)＝360
[0045]孔径(nm)＝0.56～0.58
[0046]DNT
‑
2：
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六甲基二硅烷胺的制备方法，其包括如下步骤：三甲基硅烷与氨气在催化剂钛硅分子筛(TS
‑
1)的存在下反应。2.根据权利要求1的制备方法，所述催化剂钛硅分子筛填充在反应器中，氩气携带三甲基硅烷和氮气组成的混合物，通过钛硅分子筛。3.根据权利要求1的制备方法，生成的六甲基二硅烷胺在反应器出口处被冷却成液体，与反应气混合物分离获得。4.根据权利要求1的制备方法，所述三甲基硅烷与氨气的摩尔比值5：1
‑
2：1。5.根据权利要求1的制备方法，反应温度为120
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘保全，崔东冬，张天祥，
申请(专利权)人：北京莱瑞森医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：