[发明专利]一种含小分子硅烷偶联剂的磷氮协同催化剂的合成方法

说明书

本发明公开了一种含小分子硅烷偶联剂的磷氮协同催化剂的合成方法，属于化学、材料技术领域。本发明以无水哌嗪作为连接桥梁，通过亲核取代枝接9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物(DOPO)和氯甲基三甲氧基硅烷，制备得到1‑(9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物)‑4‑(三甲氧基硅烷基甲基)哌嗪(DOPO‑PiP‑Si)，该技术反应条件温和，产物无需进一步重结晶提纯，缩短了制备流程，大大降低了生产成本，且该催化剂可以显著提高苯并噻唑类染料的合成效率。

技术领域

本发明涉及一种含小分子硅烷偶联剂的磷氮协同催化剂的合成方法，属于化学、材料技术领域。

背景技术

小分子硅烷偶联剂是一类重要的合成中间体，其在医学、化学以及工业生产中都有着广泛的应用。现阶段，硅烷偶联剂常接枝磷氮化合物，发挥协同作用，在染料合成催化领域取得了较大的突破，并衍生出了诸多从简单到复杂的硅磷氮化合物；同时硅磷氮类化合物拥有较多孤电子对，电子转移、分子重排比较活跃，被广泛地应用于染料合成中不对称Diels Alder 反应、耦合反应、Mannich反应等。含小分子硅烷偶联剂的磷氮协同催化剂具有更多的活性位点，具有反应速度快、高收率、高选择性等优势，使其具有更高的实用价值。

目前，分散染料合成工艺大多是以单体直接反应，不使用催化剂，这样的反应制备过程极为繁琐，且得到的产品纯度较低，副产物较多，因此需进一步重结晶提纯，导致效率降低，产品收率降低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种含小分子硅烷偶联剂的磷氮协同催化剂的合成方法。本发明以无水哌嗪作为连接桥梁，通过亲核取代枝接9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物 (DOPO)和氯甲基三甲氧基硅烷，制备得到1-(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)-4-(三甲氧基硅烷基甲基)哌嗪(DOPO-PiP-Si)，该技术反应条件温和，产物无需进一步重结晶提纯，缩短了制备流程，大大降低了生产成本，且该催化剂可以显著提高苯并噻唑类染料的合成效率。

本发明的具体技术方案为：提供一种含小分子硅烷偶联剂的磷氮协同催化剂的合成方法，具体步骤如下：

一种含小分子硅烷偶联剂的磷氮协同催化剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用二氯甲烷将哌嗪和DOPO溶于三颈圆底烧瓶中，开启磁力搅拌并将Et3N滴加进溶液中。向水浴中加入冰块使其冷却，在此温度状态下加入四氯化碳。然后将溶液升至20℃，并在氮气保护下搅拌8h。反应结束后，通过真空蒸发溶剂获得白色粉末产物。将所得粗产物除去其他杂质，过滤获得N-(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)哌嗪(DOPO-PiP)，放入烘箱干燥。

(2)将上一步骤中的DOPO-PiP白色粉末和Et₃N分散在氯仿中，同时将氯甲基三甲氧基硅烷加入到混合溶液中。然后接通氮气保护，于80℃下搅拌4h。反应完成后，通过过滤除去沉淀物，并通过蒸发溶剂获得浅黄色固体状的1-(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)-4-(三甲氧基硅烷基甲基)哌嗪(DOPO-PiP-Si)，放入烘箱干燥。

本发明制备方法的化学反应过程示意如下：

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，DOPO与哌嗪摩尔比为1:1 1:1.2；步骤(2) 中，DOPO-PiP与氯甲基三甲氧基硅烷摩尔比为1:1 1:1.2。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，冰浴冷却温度在10℃以下；步骤(1)中，除杂方法为用水洗涤3次以上。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)和(2)中，无氧无水条件下进行。