[发明专利]一种二硅烷制备方法

说明书

本发明涉及有机物合成领域，针对二硅烷的合成反应条件苛刻、所用催化剂价格昂贵的问题，提供一种二硅烷制备方法，在氮气保护下，三取代含氢硅烷和三（五氟苯）硼烷在有机溶剂中0‑100℃进行脱氢反应，三（五氟苯）硼烷的用量为三取代氢硅烷质量的0.1‑1%，反应2‑24 h后蒸除有机溶剂，分离纯化获得二硅烷。本发明以三（五氟苯）硼烷作为氧化剂，高效催化三取代氢硅烷脱氢反应，实现二硅烷的构建，为二硅烷的制备提供了一种高效、简洁的方法，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及有机物合成领域，尤其涉及一种二硅烷制备方法。

背景技术

二硅烷具有良好的光电、材料性能，在作为光致抗蚀剂、烯烃聚合光引发剂、薄膜光波导器、有机光导电体、紫外线性光学材料、耐高温氧化材料等方面均有广泛的应用价值，因此对二硅烷的合成进行研究具有重要意义。二硅烷主要以三取代氯硅烷为原料，通过碱金属及碱土金属脱氯缩合法来制备，此方法反应条件苛刻，过程不易控制，碱金属危险性大，原料氯硅烷不易保存，环境友好性差。在光照或催化剂作用下，有机氢硅烷进行脱氢缩合反应，也可得到二硅烷。当使用光引发反应时，加入汞作光敏剂，以促进反应。广义的过渡金属可用作脱氢缩合催化剂，其中以第八族中的Pt、Rh以及第八副族中的Ti、Zr、Hf较有效，此反应二硅烷收率可达70％，优于碱金属缩合法。但这些催化剂仅对一取代和二取代氢硅烷的偶联脱氢效果较好，对三取代氢硅烷偶联脱氢效果较差。此外，该类催化剂价格昂贵，且催化的偶联脱氢反应较为缓慢，存在着极大的局限性。2009年，Nakazawa报道了首例光作用下复杂铁络合物催化三取代硅烷脱氢制备二硅烷的方法(Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,3313–3316)，然而此方法的铁催化剂比较复杂且反应必须用400W的汞灯在258℃下照射。据此需要一种理想的解决方法。

发明内容

本发明为了克服二硅烷的合成反应条件苛刻、所用催化剂价格昂贵的问题，提供一种二硅烷制备方法，以三(五氟苯)硼烷作为氧化剂，高效催化三取代氢硅烷脱氢反应，实现二硅烷的构建，为二硅烷的制备提供了一种高效、简洁的方法，应用前景广泛。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种二硅烷制备方法，在氮气保护下，三取代含氢硅烷和三(五氟苯)硼烷在有机溶剂中0-100℃进行脱氢反应，三(五氟苯)硼烷的用量为三取代氢硅烷质量的0.1-1％，反应2-24h后蒸除有机溶剂，分离纯化获得二硅烷。

近年来，研究发现三(五氟苯)硼烷可催化Si-H化合物与Si-OR化合物脱RH反应，形成Si-O-Si键化合物。发明人经长期研究和大量实验发现，三(五氟苯)硼烷作为氧化剂能够活化σ键，在Si-H化合物单独存在下，能够高效催化三取代氢硅烷脱氢反应，实现二硅烷的构建，为这类化合物的制备提供一种高效、简洁的方法，应用前景广泛。

作为优选，所述三取代氢硅烷的结构式为：其中，所述R1、R2、R3均独立选自甲基、苯基、乙基、丙基。

作为优选，所述三取代氢硅烷为三苯基氢硅烷、三乙基氢硅烷、三丙基氢硅烷、二甲基苯基氢硅烷、甲基二苯基氢硅烷、二乙基苯基氢硅烷、乙基二苯基氢硅烷、二丙基苯基氢硅烷、丙基二苯基氢硅烷中的一种。

作为优选，有机溶剂选自苯、甲苯、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的一种。

作为优选，三(五氟苯)硼烷的用量为三取代氢硅烷质量的0.5-0.7％。

作为优选，脱氢反应时间为5-18h。更进一步优选，脱氢反应时间为8-12h。

作为优选，脱氢反应温度为30-80℃。更进一步优选，脱氢反应温度为50-60℃。

作为优选，二硅烷分离纯化方式为减压蒸馏或层析柱分离。

作为优选，制得的二硅烷的结构式为：其中，所述R1、R2、R3均独立选自甲基、苯基、乙基、丙基。