一种非环线型结构硼氮烷的制备方法技术

本发明专利技术公开一种非环线型结构硼氮烷的制备方法，该制备方法首先以三氯化硼和甲基二硅氮烷为原料制备四氯二硼氮烷，利用三氯化硼将两个三甲基硅基全部取代为二氯硼基，实现硼氮线型结构，整个过程在低温下进行，避免了环化副反应，确保了产物线型结构。然后向四氯二硼氮烷中加入NHR1R2，通过胺基中的N

【技术实现步骤摘要】
一种非环线型结构硼氮烷的制备方法


[0001]本专利技术属于有机合成领域，具体涉及一种非环线型结构硼氮烷的制备方法。

技术介绍

[0002]氮化硼陶瓷材料具有耐高温、耐化学腐蚀等优良特性，并且介电性能优良、电绝缘性好、导热性好，在航空、航天、电力、电子等尖端
有广泛的应用前景。先驱体转化法(PDCs)制备氮化硼陶瓷具有分子可设计、热解温度低、陶瓷纯度高等特点，广泛应用于制备氮化硼陶瓷纤维及氮化硼陶瓷基体等领域。此外，不同的氮化硼前驱体可根据其具体性质通过化学气相沉积或浸渍裂解法制备高质量氮化硼涂层。因此，氮化硼先驱体的合成是制备氮化硼陶瓷材料源头与关键，成为近年来化工合成及氮化硼陶瓷领域的研究重点。
[0003]现阶段针对氮化硼先驱体的选择与合成，已开展了大量研究，制备了多种形式的聚硼氮烷先驱体。反应过程中的调控千变万化，但其合成反应起点所使用的硼氮化合物却少之又少，主要为硼吖嗪(BZ)与三氯环硼氮烷(TCB)两种，大大限制了先驱体分子设计的可能性、先驱体性能与应用。此外，这两种硼氮化合物本身均为六元环结构，无法制备线型聚硼氮烷分子链，合成过程易交联，体系粘度大，纺丝困难。因此亟需开发合成一种非环线型结构的硼氮烷，拓宽聚硼氮烷先驱体的设计合成路线，为先驱体转化法、化学气相沉积及先驱体浸渍裂解技术制备氮化硼陶瓷材料提供支撑。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种非环线型结构硼氮烷及其制备方法、应用，用于克服现有技术中用于制备氮化硼先驱体的硼氮化合物包括硼吖嗪与三氯环硼氮烷等均为六元环状结构，可选择性少，先驱体合成设计受限等问题，首次合成了一种非环线型结构硼氮烷，制备工艺简单，丰富了先驱体设计合成路线，为先驱体转化法、化学气相沉积及浸渍裂解法制备氮化硼陶瓷材料提供支持。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种非环线型结构聚硼氮烷先驱体的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1：四氯二硼氮烷的制备：
[0007]将三氯化硼冷凝为液体，并溶解在有机溶剂中，得到三氯化硼溶液；
[0008]在≤
‑
40℃条件下，将甲基二硅氮烷逐滴滴加至三氯化硼溶液中，甲基二硅氮烷与三氯化硼的摩尔比为(1:1)～(1:3)，搅拌1～12h；
[0009]关闭制冷，从≤
‑
40℃条件下自然升温至室温，搅拌1～12h，得到四氯二硼氮烷溶液；
[0010]S2：非环线型结构硼氮烷的制备：
[0011]在≤
‑
40℃条件下，将NHR1R2逐滴滴加至的四氯二硼氮烷溶液中，NHR1R2与四氯二硼氮烷的摩尔比为(10:1)～(1:1)，搅拌1～12h；其中，R1、R2代表H、CH3、CH2CH3或其他烷基；
[0012]关闭制冷，从≤
‑
40℃条件下自然升温至室温，搅拌1～12h，抽滤，减压蒸馏，得到
非环线型结构硼氮烷。
[0013]为实现上述目的，本专利技术还提出一种非环线型结构硼氮烷，由上述所述制备方法制备得到；所述硼氮烷的结构式为：
[0014][0015]为实现上述目的，本专利技术还提出一种非环线型结构硼氮烷的应用，将上述所述制备方法制备得到的硼氮烷或者上述所述的硼氮烷应用于先驱体转化法、化学气相沉积和浸渍裂解法制备氮化硼陶瓷材料中。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：
[0017]本专利技术提供的非环线型结构硼氮烷的制备方法首先以三氯化硼和甲基二硅氮烷为原料制备四氯二硼氮烷，利用三氯化硼将两个三甲基硅基全部取代为二氯硼基，实现硼氮线型结构，整个过程在低温下进行，避免了环化副反应，确保了产物线型结构。然后向四氯二硼氮烷中加入NHR1R2，通过胺基中的N
‑
H键取代氯原子，提高产物稳定性。本专利技术的制备方法工艺简单，制备条件便于控制，耗时短；制备的原料易得，成本低。本专利技术制备得到的先驱体具有非环线型结构，制备的硼氮烷可用于先驱体转化法、化学气相沉积及浸渍裂解法制备氮化硼陶瓷材料，用途广泛。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0019]图1为实施例1制备的非环线型结构硼氮烷的红外图谱；
[0020]图2为实施例1制备的非环线型结构硼氮烷的1H
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NMR谱图。
[0021]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0024]无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。
[0025]本专利技术提出一种非环线型结构硼氮烷的制备方法，包括以下步骤：
[0026]S1：四氯二硼氮烷的制备：
[0027]将三氯化硼冷凝为液体，并溶解在有机溶剂中，得到三氯化硼溶液；
[0028]在≤
‑
40℃条件下，将甲基二硅氮烷逐滴滴加至三氯化硼溶液中，甲基二硅氮烷与三氯化硼的摩尔比为(1:1)～(1:3)，搅拌1～12h；
[0029]关闭制冷，从≤
‑
40℃条件下自然升温至室温，搅拌1～12h，得到四氯二硼氮烷溶液。
[0030]自然升温至室温，使未完全反应的反应物气化与反应体系分离，防止升温过快使残留的反应物发生交联环化反应。
[0031]S2：非环线型结构硼氮烷的制备：
[0032]在≤
‑
40℃条件下，将NHR1R2逐滴滴加至的四氯二硼氮烷溶液中，NHR1R2与四氯二硼氮烷的摩尔比为(10:1)～(1:1)，搅拌1～12h；其中，R1、R2代表H、CH3、CH2CH3或其他烷基；
[0033]关闭制冷，从≤
‑
40℃条件下自然升温至室温，搅拌1～12h，抽滤，减压蒸馏，得到非环线型结构硼氮烷。
[0034]自然升温至室温，使未完全反应的反应物气化与反应体系分离，防止升温过快使残留的反应物发生交联环化反应。
[0035]本专利技术可制备得到一种非环状的硼氮化合物中间体，并能在线性方向上发生聚合反应，得到具有较好成丝性的聚硼氮烷。本专利技术发现，硼氮化合物为sp2杂化，其稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非环线型结构硼氮烷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：四氯二硼氮烷的制备：将三氯化硼冷凝为液体，并溶解在有机溶剂中，得到三氯化硼溶液；在≤
‑
40℃条件下，将甲基二硅氮烷逐滴滴加至三氯化硼溶液中，甲基二硅氮烷与三氯化硼的摩尔比为(1:1)～(1:3)，搅拌1～12h；关闭制冷，从≤
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40℃条件下自然升温至室温，搅拌1～12h，得到四氯二硼氮烷溶液；S2：非环线型结构硼氮烷的制备：在≤
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40℃条件下，将NHR1R2逐滴滴加至的四氯二硼氮烷溶液中，NHR1R2与四氯二硼氮烷的摩尔比为(10:1)～(1:1)，搅拌1～12h；其中，R1、R2代表H、CH3、CH2CH3或其他烷基；关闭制冷，从≤
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40℃条件下自然升温至室温，搅拌1～12h，抽滤，减压蒸馏，得到非环线型结构硼氮烷。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王应德，杜贻昂，王兵，邵长伟，王小宙，韩成，龙鑫，李威，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：