[发明专利]一种含酰胺基的烷氧基硅烷的合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种烷氧基硅烷的合成工艺，更具体地说，本发明涉及一种含酰胺基的烷氧基硅烷的合成工艺，属于有机硅化合物技术领域。

背景技术

烷氧基硅烷一般是指一个硅原子上连接有两个或两个以上烷氧基（如甲氧基、乙氧基等）的硅烷化合物，硅原子上除烷氧基外，通常还连接有其它有机基团，如甲基、乙烯基、氨丙基等。主要用作硅烷偶联剂、合成硅树脂的单体或室温硫化硅橡胶的交联剂等，作为有机硅化合物的一大类已经被广泛使用。但是含有酰胺基的烷氧基硅烷合成和应用都报导较少。

多数烷氧基硅烷一般由相应的氯硅烷醇解而得，如甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯等。也有含较复杂有机基团的烷氧基硅烷则常通过含碳碳双键的有机物与含Si－H的烷氧基硅烷直接加成而得。

文献Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 40, 3161–3170 (2002)中采用对苯二甲酰氯与烯丙基氨反应先制成对苯二甲酰二烯丙基胺，然后再与甲基二甲氧基硅烷在铂催化剂存在下发生硅氢加成反应而得到N，N’-双（3-二甲氧基甲基硅丙基）对苯二甲酰胺。但是由不饱和酰胺通过硅氢加成而制得相应的硅烷化合物时，由于酰胺基对铂催化剂的影响，反应不易进行，反应时间长达48小时，效率低。而如果以已经量产的氨丙基多烷氧基硅烷为原料制备相应的含酰胺基的烷氧基硅烷时，其有机基团部分可以用酰氯、羧酸或酯，其酰胺化反应都是比较经典成熟的。用反应活性较高的酰氯的确容易与氨基生成酰胺，但由于酰氯非常活泼，极易水解，酰氯与氨基化合物的反应过程不易控制，产物分离较为困难，特别是其在酰胺化反应过程中会产生大量的令人讨厌的氯化氢气体，遇水形成盐酸，对设备和环境都有极大的腐蚀、破坏作用。而且所产生的氯化氢还特别容易催化烷氧基硅烷的水解缩聚，使目的产物收率降低。如果使用碱作为酸吸收剂，则会生成大量的氯化物盐结晶，为分离带来困难。同时，大量碱的存在也会催化烷氧基硅烷的水解缩聚，氯离子和残余碱却难于除尽。

另一种可实现酰胺化的方法是氨基化合物与羧酸直接加热酰胺化。制备尼龙66的工业生产方法也是同一类反应，反应产生副产物水。虽然在本发明的目的产物中酰胺并不容易水解，但目的产物分子中含有易水解聚合的烷氧基硅烷基团，所以必须禁绝采用能副产水的反应制备本发明的目的产物。

发明内容

本发明旨在解决现有技术在合成含酰胺基的烷氧基硅烷时会产生副产物水或HCl，造成其结构中含有的易水解的烷氧基硅烷基团水解的问题或设备腐蚀问题，提供一种含酰胺基的烷氧基硅烷的合成工艺，这种合成工艺只产生副产物醇，对反应和反应主产物无影响，也比较容易分离除去。

为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：

一种含酰胺基的烷氧基硅烷的合成方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

A、将式I所示的羧酸酯和式II所示的氨烷基烷氧基硅烷的原料进行加热回流反应；

………………………… I

………………………… II

B、反应完成后，常压蒸馏出副产物醇，再采用常规的减压蒸馏工艺蒸馏出多余的原料，得到如式III所示的终产物酰胺烷基烷氧基硅烷；

………………………… III

式I、II和III中，R为甲基或乙基；A为1～13碳原子的一价或二价烷基、卤代烷基、芳基或者芳烷基，如甲基、甲撑基、全氟代烷基、全氯代烷基、苯基、苯撑基、苄基、苯醚撑基；a＝1或2；R¹为二价烷撑基，如丙撑基；R² 、R³为一价烷基，如甲基、乙基、丙基；b＝0、1或2。

在步骤A中，所述的式I所示的羧酸酯和式II所示的氨烷基烷氧基硅烷的原料按酯基与氨基1：0.75～1.1摩尔比投料。

在步骤A中，所述的加热回流反应是指在氮气保护，80～120℃下，回流反应3～12小时。

在步骤B中，所述的常压蒸馏出副产物醇是指在70～90℃下常压蒸馏出副产物醇。

在步骤B中，所述的减压蒸馏工艺蒸馏出多余的原料是指在90～180℃下减压蒸馏出多余的原料。

在步骤A中，在回流反应前向原料中加入催化剂甲醇钠或者乙醇钠，用量为原料总量的0.1～0.5wt.%。

在步骤B中，反应完成后，向体系中加入催化剂当量1～1.2倍的二甲基二氯硅烷或甲基三氯硅烷中和催化剂。