[发明专利]六甲基二硅烷的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工工艺，特别是化学合成六甲基二硅烷的方法。

背景技术

当前有文献报道的六甲基二硅烷的合成工艺有两种：一是用金属锂和三甲基氯硅烷反应，但需要高温高压，常温常压下几乎不反应，不利于工业化生产；二是用金属钾和三甲基氯硅烷反应，虽然收率在75％左右，但金属钾非常昂贵，且原料紧张，加上金属钾非常活泼，极其易燃易爆，工艺过程很难控制，国内鲜有工业化生产。

发明内容

本发明目的在于发明一种六甲基二硅烷的合成方法，易于生产、方便控制、原料易得，生产成本低。

本发明技术方案是：无氧条件下，将反应釜投有二甲苯、15-冠醚-5、金属钠的反应釜内升温到95℃±5℃，并保持30±10分钟；搅拌条件下，向反应釜内滴加三甲基氯硅烷，待反应引发之后，控制反应釜内温度在95～105℃之间，再继续滴加三甲基氯硅烷，滴加结束后，控制反应釜内温度在110℃±5℃，保温4～6小时后，降温，反应釜内温度为50℃±5℃时，向反应釜内滴加水，静置分层，分去下层氯化钠水溶液，通过油水分离器蒸馏脱水，得粗品六甲基二硅烷。

本发明首次使用金属钠和三甲基氯硅烷反应，合成六甲基二硅烷。并且使用冠醚参与反应，来改变金属钠的电位，提高金属钠的活性，使之与三甲基氯硅烷发生反应，粗品收率可达73.17％；本发明工艺简单、易于操控，便于工业化生产。另外，反应副产物1(六甲基二硅氧烷)可以通过精馏提纯达到99％以上作为其他的有机合成原料；反应副产物2(氯化钠水溶液)可以浓缩得到95％以上的氯化钠固体，作为副产品出售，蒸馏水回收利用。

冠醚、金属钠和三甲基氯硅烷的投料摩尔比为：1.5～2.5∶1∶0.9～1.1。

选取上述各原料的投料比的优越性是：收率最高，且原料能被最大程度地利用。

采用氮气置换空气。目的是：金属钠反应活性很高，暴露在空气中时，遇水或潮气会猛烈反应放出氢气，大量放热，引起燃烧或爆炸。

先在反应釜中投入二甲苯和冠醚，密闭反应釜，用氮气置换，在轻微氮气流的吹扫下向反应釜内加入金属钠，再密闭反应釜。一次性投料的目的是：缩短金属钠与空气的接触时间，减少氧化，避免危险。

本发明中所述冠醚为15-冠醚-5，选用15-冠醚-5的意义是：能改变金属钠的电位，提高金属钠的活性。

由于粗品中含有副产品六甲基二硅氧烷和二甲苯、冠醚，为制得纯度较高的最终产品，将粗品六甲基二硅烷通过两次精馏制得含量99％以上的精制六甲基二硅烷。不但可提高产品的纯度，还可回收二甲苯、冠醚，降低生产成本。

将精馏分离制得的二甲苯和15-冠醚-5可以循环加入下一批物料中使用。

具体实施方式

例一：

向带有冷凝回流系统的干燥的1500L不锈钢反应釜内依次泵入200kg左右的二甲苯和550kg(2.5kmol)的15-冠醚-5，用氮气对密闭系统置换3～5次，最后一次向釜内补充氮气至略高于常压状态(0.01～0.02Mpa)，然后打开放空阀，在轻微氮气流的吹扫下，迅速通过人孔向釜内一次性加入金属钠28.8kg(1.25kmol)，盖上人孔盖，用氮气对密闭系统置换5次，最后一次向釜内补充氮气至略高于常压状态(0.01～0.02Mpa)，打开放空系统，使整个物料及其反应过程都处于氮气氛围的保护下。

通过夹套蒸汽加热，缓慢升温到95℃～100℃(升温过程需经过1小时)，并在该温度下保持0.5小时，待金属钠完全溶解后，开启搅拌，通过高位槽向反应釜内先滴加少量地三甲基氯硅烷，待反应引发之后，通过夹套冷却水，控制釜内温度在95～105℃之间，再向釜内缓慢滴加三甲基氯硅烷137.5kg(1.25kmol)，滴加过程需要1～1.5小时，滴加结束后，控制釜内温度在110℃，保温5小时。

然后降温到50℃～60℃，通过氮气加压，将物料缓慢压入另一个2000L的搪瓷反应釜内(该釜内预先加入了300公斤水，并用氮气对系统进行了3～5次的置换)，压料过程需要0.5小时，然后升温到微回流状态，搅拌0.5小时后降到常温(25℃左右)，停止搅拌，静置分层，从釜底分去下层氯化钠水溶液，再升温到回流状态，通过油水分离器进行蒸馏脱水得到含量为8.2％的无水六甲基二硅烷粗品825.5kg，收率为73.17％。

再将几批粗品合并，通过精馏塔分离得到副产物六甲基二硅氧烷、二甲苯、15-冠醚-5和含量95％以上的六甲基二硅烷。其中，六甲基二硅烷的精馏收率为98％。整个过程六甲基二硅烷总的收率为71.71％。