技术领域
本发明属于一种有机物的制备方法,具体是指一种含不同取代基的烯丙基氯硅烷的制备 方法。
技术背景
有机卤硅烷,RnSiX4-n(R=Alkyl,H,Vi,Allyl、Ar等;X=F、Cl、Br、I;n=0-3), 特别是含有不饱和双键的烯丙基氯硅烷,既是制备有机功能高分子和其它硅官能、碳官能硅 烷的重要原料之一,又是一类常用的有机合成试剂。
但是,到目前为止,烯丙基氯硅烷的制备方法仍十分有限。现有的合成方法主要包括: a)直接法(FR1132611);b)热缩合法(CCCP OXH,1956:630);c)加成法(特开平2- 290886.1990号公报);d)金属有机化合物法(US5596120,US5629439)等。但是,方法a) 和b)的反应条件都比较苛刻,常伴有一定比例的副产物生成,反应的产率不高,且生成的 烯丙基氯硅烷产物在高温下较易聚合及裂解;c)法则需要使用贵重过渡金属铂,钯等;d) 法易发生交叉卤代反应,常得到单取代和多取代的混合产物。随后Sakurai等(EP812849) 报导了Zn为催化剂,以1,3-二甲基-2-咪唑啉酮做溶剂,在70℃下将甲基三氯硅烷或者二 甲基二氯硅烷与等摩尔量的烯丙基氯反应,以较好的收率得到烯丙基氯硅烷(60%-80%)。但 是,其最大的缺陷就在于反应中使用的高沸点溶剂1,3-二甲基-2-咪唑啉酮在反应结束后很 难除去,从而造成了分离较为困难,分离收率较低。我们课题组最近发现以过渡金属钐为催 化剂,能够很好的在氯硅烷上进行可控烯丙基化反应。而且,与Zn的反应相比,条件更为温 和,产物的分离更为简单,收率更高(85%-95%)。然而,在以钐作为催化剂时,反应只对烯 丙基溴这一底物起作用,对于其它含取代基的烯丙基溴底物并无作用,如3-溴环己烯和1- 溴-3-甲基二丁烯在Sm-THF-RnSiX4-n体系中无任何反应(CN1880321)。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足,提出了一条温和、安全、有效的合成含不同取代烯丙基 的氯硅烷的方法。在过渡金属铟催化下,通过二氯硅烷或三氯硅烷与不同取代基的烯丙基溴 的偶联反应,合成含不同取代烯丙基的氯硅烷。用过渡金属铟来催化合成含不同取代烯丙基 的氯硅烷,能很好地解决传统方法中的不足,如在Sm作为催化剂时,3-溴环己烯和二氯硅烷 或三氯硅烷几乎不反应。
本发明是通过下述技术方案得以实现的:
一种含不同取代基的烯丙基氯硅烷的制备方法,是在氮气保护下,将氯硅烷和不同取代 基的烯丙基溴化合物溶于有机溶剂中完全溶解,加入催化剂,充分搅拌使其反应;反应结束 后过滤,对滤液进行减压蒸馏,就可以得到含不同取代的烯丙基氯硅烷单体,其通式为: R(R1)xSi(Cl)y
式中x,y=1,2
R=Alkyl(烷基、烃基),H(氢),Vl(烯基),Allyl(烯丙基)、Ar(芳基)
其特征在于所述的不同取代基的烯丙基溴化合物中的不同基团为R1,
R1=,有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、1,2-二 甲氧基乙烷、苯、正己烷、环己烷、甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物,催化剂是过渡 金属铟粉,其中铟粉与不同取代基的烯丙基溴化合物的摩尔比为1∶0.5~20。作为优选,上 述的有机溶剂为四氢呋喃,具有更佳效果。
作为优选,上述的铟粉与不同取代基的烯丙基溴化合物的摩尔比为1∶1~10。作为更佳 选择,上述的铟粉与不同取代基的烯丙基溴化合物的摩尔比为1∶1~5。作为最佳选择,上述 的铟粉与不同取代基的烯丙基溴化合物的摩尔比为1∶1.5~2。
作为优选,上述的制备方法,所述的反应时间为1~10小时。更佳选择的反应时间为2~4 小时。
本发明用过渡金属铟(In)为催化剂,在非质子性有机溶剂中通过氯硅烷和烯丙基溴底 物间的偶联反应合成烯丙基氯硅烷,合成路线如下:
本发明的有益效果:a)使用工业原料,不需要苛刻的反应条件,在温和的条件下合成含 不同取代烯丙基的氯硅烷;
b)使用过渡金属铟催化剂,不使用有毒、危险性试剂,能够安全地合成含不同取代烯丙 基的氯硅烷;
c)产品单一,几乎没有副反应发生;
d)由于过渡金属是一种温和的还原试剂,在反应过程,其底物中的一些特定官能团如羰 基,酰胺基,烯烃基等不会被破坏,同时也不会发生脱卤反应。
具体实施方式
下面通过实例对本发明技术方案作进一步具体描述。
实施例1
在一个装有磁力搅拌器,恒压滴液漏斗、回流冷凝管、以及导气口装置的100mL的三 口圆底烧瓶中注入40mL新蒸馏的四氢呋喃溶液,然后放置(0.1mol)过渡金属铟。在氮 气保护下,往反应瓶中加入烯丙基溴(0.16mol),二苯基二氯硅烷(0.1mol)。室温搅拌, 反应2个小时。待溶液变为浅黄色,停止反应。过滤,减压蒸馏,即得到无色的烯丙基二 苯基氯硅烷(收率:95%),该化合物的一些物理数据如下:IR:(liquid film)3069.9, 3023.2,2919.9,1630.0,1590.6,1428.0,1117.5cm-1;1H NMR(400MHz,CDCl3):d 7.26-7.57(10H,m,ArH),5.80-5.89(1H,m,CH),4.88-5.01(2H,m,CH2=), 2.18-2.22(2H,m,CH2CH=CH2);13C NMR(100MHz,CDCl3):d133.79,130.27,130.05, 129.32,127.56,114.60,19.83;MS:m/z(%):258(M+,2.54),217(100),181(13.60)。
实施例2
在一个装有磁力搅拌器,恒压滴液漏斗、回流冷凝管、以及导气口装置的100mL的三 口圆底烧瓶中注入40mL新蒸馏的四氢呋喃溶液,然后放置(0.1mol)过渡金属铟。在氮 气保护下,往反应瓶中加入烯丙基溴(0.16mol),苯基三氯硅烷(0.1mol)。室温搅拌, 反应3个小时。待溶液变为亮黄色,停止反应。过滤,减压蒸馏,即得到无色的烯丙基苯 基二氯硅烷(收率:96%),该化合物的一些物理数据如下:IR:(liquid film)3070.6, 2969.1,1630.0,1427.9,1112.5cm-1;1H NMR(400MHz,CDCl3):d7.28-7.72(5H,m, ArH),5.73-5.83(1H,m,CH),5.05-5.09(2H,t,CH2=),2.30-2.32(2H,d,CH2CH=CH2); 13C NMR(100MHz,CDCl3):d133.96,131.77,130.82,130.53,128.13,115.66,19.40; MS:m/z(%):216(M+,19.92),175(100),77(22.14)。
实施例3
在一个装有磁力搅拌器,恒压滴液漏斗、回流冷凝管、以及导气口装置的100mL的三 口圆底烧瓶中注入40mL新蒸馏的甲苯溶液,然后放置(0.1mol)过渡金属铟。在氮气保 护下,往反应瓶中加入烯丙基溴(0.16mol),苯基三氯硅烷(0.1mol)。回流反应1个小 时。待溶液变为黄色,停止反应。过滤,减压蒸馏,即得到无色的烯丙基苯基二氯硅烷(收 率:92%),该化合物的一些物理数据如下:IR:(liquid film)3070.6,2969.1,1630.0, 1427.9,1112.5cm-1;1H NMR(400MHz,CDCl3):d7.27-7.73(5H,m,ArH),5.75-5.83 (1H,m,CH),5.05-5.09(2H,t,CH2=),2.31-2.33(2H,d,CH2CH=CH2);13C NMR(100 MHz,CDCl3):d133.96,131.77,130.82,130.53,128.13,115.66,19.40;MS:m/z(%): 216(M+,18.92),175(100),77(24.14)。
实施例4
在一个装有磁力搅拌器,恒压滴液漏斗、回流冷凝管、以及导气口装置的100mL的三 口圆底烧瓶中注入40mL新蒸馏的四氢呋喃溶液,然后放置(0.1mol)过渡金属铟。在氮 气保护下,往反应瓶中加入3-溴环己烯(0.16mol),二苯基二氯硅烷(0.1mol)。室温搅 拌,反应4个小时。待溶液变为淡黄色,停止反应。过滤,减压蒸馏,即得到无色的3- 环己烯基二苯基氯硅烷(收率:88%),该化合物的一些物理数据如下:IR:(liquid film) 3059.1,2927.9,1653.1,1428.4,1118.6cm-1;1H NMR(400MHz,CDCl3):d7.20-7.82 (10H,m,ArH),5.68(1H,d,J=8Hz,CH=CH),5.55(1H,d,J=4Hz,CH=CH),1.98(1H, d,J=4Hz,CH-Si),1.26-1.71(6H,m,CH2CH2CH2);13C NMR(100MHz,CDCl3):d141.18, 135.38,134.76,130.15,129.62,127.70,127.18,126.66,24.98,24.44,24.32,22.12; MS:m/z(%):298(M+,12.20),217(100),181(33.20),105(13.19)。
实施例5
在一个装有磁力搅拌器,恒压滴液漏斗、回流冷凝管、以及导气口装置的100mL的三 口圆底烧瓶中注入40mL新蒸馏的四氢呋喃溶液,然后放置(0.1mol)过渡金属铟。在氮 气保护下,往反应瓶中加入肉桂基溴(0.16mol),二苯基二氯硅烷(0.1mol)。室温搅拌, 反应4个小时。待溶液变为黄色,停止反应。过滤,减压蒸馏,即得到无色的肉桂基二苯 基氯硅烷(收率:89%),该化合物的一些物理数据如下:IR:(liquid film)3059.2,2972.3, 1658.1,1458.3,1111.6cm-1;1H NMR(400MHz,CDCl3):d7.27-7.81(10H,m,ArH), 5.85(1H,m,CH=CH2),5.11(1H,d,J=4Hz,CH2=CH),4.82(1H,d,J=4Hz,CH2=CH),1.17 (6H,s,(CH3)2CH=CH2);13C NMR(100MHz,CDCl3):d140.11,133.28,132.89,129.45, 127.58,124.32,113.23,19.82,1.1;MS:286(M+,15.20),217(100),181(22.93)。
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然,本发明不限于上述 实施例,还可以许多的操作组合。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或 联想到的所有情形,均应当认为是本发明的保护范围。