3－[n－(2－氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的製備方法
2023-10-04 22:54:19 1
專利名稱：3－[n－(2－氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的製備方法
技術領域：
本發明涉及到一種3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的製備方法。
背景技術：
目前，在製備3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷時，通常都使用氯烷基烷氧基矽烷和乙二胺為原料，在一定溫度下攪拌反應，再通過靜止、分層、取上層清液精餾等工序，最終得到目標物質3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷。
上述的3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的結構式為NH2CH2CH2NHRSiXaR13-a式中R為飽和烷基、碳鏈長度為C1～C11；R1為烷基、碳鏈長度為C1～C8，或為芳基，或者芳烷基等；X為一個可水解的基團，有烷氧基基團、三烷基矽氧基基團、或者烷氧基取代的烷氧基團等；a為1～3的整數。
上述的氯烷基烷氧基矽烷的結構式為ClRSiXaR13-a其中R為飽和烷基、碳鏈長度為C1～C11；R1為烷基、碳鏈長度為C1～C8，或為芳基，或者芳烷基等；X為一個可水解的基團，有烷氧基基團、三烷基矽氧基基團、或者烷氧基取代的烷氧基團等等；a為1～3的整數。
上述的製備方法的反應機理可用下述的反應方程式表示理論上，R13-aXaSiRNHCH2CH2NHRSiXaR13-a物質還可以繼續與原料ClRSiXaR13-a反應生成三取代R13-aXaSiRNHCH2CH2N(RSiXaR13-a)2、四取代(R13-aXaSiR)2NCH2CH2N(RSiXaR13-a)2，但實際上在反應混合物中基本上以乙二胺、成品NH2CH2CH2NHRSiXaR13-a與二取代R13-aXaSiRNHCH2CH2NHRSiXaR13-a物質存在。在反應結束靜止分鹽時，因相似相溶，在下層的乙二胺鹽酸鹽中存在大量的二取代R13-aXaSiRNHCH2CH2-NHRSiXaR13-a物質和38～42％乙二胺；這些二取代物質通常與下層鹽類(回收完乙二胺後)一起作為工業廢棄物被處理掉。
上述製備方法的缺點是原料乙二胺與氯烷基烷氧基矽烷的摩爾比大，達到12～30∶1，乙二胺的消耗較大，為145g/mol(以氯烷基烷氧基矽烷為基準)左右，產品純度只有97％左右，雜質較多；收率也較低，只有80％左右。
發明內容
針對上述問題，本發明將提供一種純度及收率均較高的3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的製備方法。
本發明所述方法的主要機理是將氯烷基烷氧基矽烷和乙二胺反應後得到的下層的乙二胺鹽酸鹽也作為反應原料，參與到3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的製備過程中。
本發明採用的主要技術方案是使用氯烷基烷氧基矽烷、乙二胺、以及在製備3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷過程中生成的乙二胺鹽酸鹽為原料，在一定溫度下反應生成含3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的混合物，然後靜止分鹽，再將上層清液減壓精餾，就可得到目標物質3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷。
所述的3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的結構式為
NH2CH2CH2NHRSiXaR13-a式中R為飽和烷基、碳鏈長度為C1～C11；R1為烷基、碳鏈長度為C1～C8，或為芳基，或者芳烷基；X為一個可水解的基團，有烷氧基基團、三烷基矽氧基基團、或者烷氧基取代的烷氧基團等；a為1～3的整數。
所述的氯烷基烷氧基矽烷的結構式為ClRSiXaR13-a式中R為飽和烷基、碳鏈長度為C1～C11；R1為烷基、碳鏈長度為C1～C8，或為芳基，或者芳烷基；X為一個可水解的基團，有烷氧基基團、三烷基矽氧基基團、或者烷氧基取代的烷氧基團等；a為1～3的整數。
所述的反應原料的配比為氯烷基烷氧基矽烷∶乙二胺(mol比)為1∶3～1∶30，所述的乙二胺鹽酸鹽添加量為50～500g/mol(以氯烷基烷氧基矽烷為基準)。
所述的反應過程溫度的溫度範圍為40～130℃。
反應結束後需要靜止分層，靜止分層的靜止時間為2～20小時。
所述的精餾時的真空度為1.3KPa～13Kpa，溫度為130～160℃。
本發明的優點是在反應原料中套用製備3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷過程中得到的下層乙二胺鹽酸鹽後，其反應體系中存在的二取代物質可有效抑制二取代物質的進一步生成，從而提高了反應轉化率以及選擇性；同時乙二胺鹽酸鹽中存在大量的乙二胺可以補充作為乙二胺的來源(一般含30～50％乙二胺)；生成的乙二胺單鹽酸鹽可以繼續作為捕酸劑，從而降低了用於捕酸的乙二胺用量。這樣，得到的目標物3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的純度可大於99％；並且收率在90％以上；反應選擇性較高，達99％以上；並可有效地降低原料乙二胺的消耗，其理論值為108g/mol(以氯烷基烷氧基矽烷為基準，80％為乙二胺單鹽酸鹽)左右，實際值為130g/mol(以氯烷基烷氧基矽烷為基準)左右。
實施方式下面通過對實施例和比較例的描述來對本發明作進一步的說明。
實施例一在盛有原料乙二胺800g和乙二胺鹽酸鹽(含40％乙二胺)400g的三口燒瓶中，攪拌下升溫，當溫度升到100℃滴加氯丙基甲基二甲氧基矽烷(98％，GC)400g，滴加時間為4小時，保溫4小時。冷卻靜止，靜止時間為4小時，靜止結束後分層，取上層清液，減壓精餾收集130～150℃/1.3kPa餾分405g，採用GC-14C色譜分析儀檢測，其純度達99.2％，收率達91％。過程中回收乙二胺量為675g，消耗為130g/mol(以氯丙基甲基二甲氧基矽烷為基準)。
實施例二在盛有原料乙二胺800g和乙二胺鹽酸鹽(含40％乙二胺)400g的三口燒瓶中，攪拌下升溫，當溫度升到100℃滴加氯丙基三甲氧基矽烷(99％，GC)400g，滴加時間為4小時，保溫4小時。冷卻靜止，靜止時間為4小時，靜止結束後分層，取上層清液，減壓精餾收集140～160℃/1.3kPa餾分402g，採用GC-14C色譜分析儀檢測，其純度達99.0％，收率達90％。過程中回收乙二胺量為683g，消耗為135g/mol(以氯丙基三甲氧基矽烷為基準)。
比較例一在盛有原料乙二胺800g的三口燒瓶中，攪拌下升溫，當溫度升到100℃滴加氯丙基甲基二甲氧基矽烷(98％，GC)400g，滴加時間為4小時，保溫4小時。冷卻靜止，靜止時間為4小時，靜止結束後分層，取上層清液，減壓精餾收集130～150℃/1.3kPa餾分364g，採用GC-14C色譜分析儀檢測，其純度達97.0％，收率達80％。過程中回收乙二胺量為482g，消耗為145g/mol(以氯丙基甲基二甲氧基矽烷為基準)。
比較例二在盛有原料乙二胺800g的三口燒瓶中，攪拌下升溫，當溫度升到100℃滴加氯丙基三甲氧基矽烷(99％，GC)400g，滴加時間為4小時，保溫4小時。冷卻靜止，靜止時間為4小時，靜止結束後分層，取上層清液，減壓精餾收集140～160℃/1.3kPa餾分350g，採用GC-14C色譜分析儀檢測，其純度達96.0％，收率達76％。過程中回收乙二胺量為501g，消耗為148g/mol(以氯丙基三甲氧基矽烷為基準)。
權利要求
1.3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的製備方法，其特徵在於使用氯烷基烷氧基矽烷、乙二胺、以及在製備3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷過程中生成的乙二胺鹽酸鹽為原料，在一定溫度下反應生成含3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的混合物，然後靜止分鹽，再將上層清液減壓精餾，就可得到目標物質3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的3-[N-(2-氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的結構式為NH2CH2CH2NHRSiXaR13-a式中R為飽和烷基、碳鏈長度為C1～C11；R1為烷基、碳鏈長度為C1～C8，或為芳基，或者芳烷基；X為一個可水解的基團；a為1～3的整數。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於可水解的基團可以是烷氧基基團、三烷基矽氧基基團、或者烷氧基取代的烷氧基團。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的氯烷基烷氧基矽烷的結構式為ClRSiXaR13-a式中R為飽和烷基、碳鏈長度為C1～C11；R1為烷基、碳鏈長度為C1～C8，或為芳基，或者芳烷基；X為一個可水解的基團；a為1～3的整數。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於可水解的基團可以是烷氧基基團、三烷基矽氧基基團、或者烷氧基取代的烷氧基團。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的反應原料的配比為氯烷基烷氧基矽烷∶乙二胺(mol比)為1∶3～1∶30，所述的乙二胺鹽酸鹽添加量為50～500g/mol(以氯烷基烷氧基矽烷為基準)。
7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的一定溫度，其溫度範圍為40～130℃。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於靜止分層的靜止時間為2～20小時。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於精餾時的真空度為1.3KPa～13Kpa，溫度為130～160℃。
全文摘要
本發明公開了一種3－[N－(2－氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的製備方法，使用氯烷基烷氧基矽烷、乙二胺、以及在製備3－[N－(2－氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷過程中生成的乙二胺鹽酸鹽為原料，在一定溫度下反應生成含3－[N－(2－氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷的混合物，然後靜止分鹽，再將上層清液減壓精餾，就可得到目標物質3－[N－(2－氨乙基)]氨烷基烷氧基矽烷。本發明的優點是目標產品的純度大於99％，收率在90％以上，反應選擇性高，達99％以上。同時可有效降低原料乙二胺的消耗。
文檔編號C07F7/00GK1746176SQ20041004199
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月11日 優先權日2004年9月11日
發明者張先林, 傅人俊, 盛榮 申請人:張家港市國泰華榮化工新材料有限公司