Способ получения гексаметилдисилазана

 

Изобретение касается химии кремнийорганических веществ, а именно способа получения гексаметилдисилазана. Цель: снижение трудноутилизируемых отходов производства, упрощение отделения целевого продукта от побочного продукта реакции - хлористого аммония и выделение последнего в виде товарного продукта. Способ осуществляют аммонолизом триметилхлорсилана в органическом растворителе при отрицательной температуре, преимущественно при минус 5-10^oC, с последующим насыщением реакционной массы при той же температуре аммиаком в молярном соотношении к исходному триметилхлорсилану 1,55-2,0:1. Образовавшийся хлористый аммоний в виде кристаллов размеров 30-50 мкм отделяют фильтрацией, а из фильтрата выделяют целевой продукт известными методами. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области химии кремнийорганических соединений, а именно, к способу получения гексаметилдисилазана, который используется как реагент для синтеза кремнийорганических соединений, получения пенициллинов, цефалоскоринов, витаминов, а также аппретирования материалов различного назначения.

Известен способ получения гексаметилдисилазана (ГМДСЗ) путем аммонолиза триметилхлорсилана (ТМХС) в среде гексана избытком жидкого аммиака при температуре 15-150^oC и давлении. При введении 7,5 молей аммиака на моль ТМХС образуются две фазы хлористый аммоний в аммиаке и ГМДСЗ в гексане, которые разделяют, органический слой разгоняют, получают целевой продукт с выходом 70% от теории [1] Недостатком способа является низкий выход целевого продукта.

Известен способ получения ГМДСЗ, при котором смесь ТМХС в гексаметилдисилоксане обрабатывают аммиаком при температуре 20^oC, после завершения реакции прибавляют водный 6,3 н раствор едкого натра; после растворения хлористого аммония в водной фазе, смесь отстаивают, верхний органический слой отделяют и подвергают ректификации [2] Недостатком способа является образование большого количества трудноутилизируемых отходов производства.

Практика промышленного производства ГМДСЗ показала, что ГМДСЗ неустойчива в присутствии воды и разлагается до гексаметилдисилана; при ректификации образуется промежуточная фракция азеотропа ГМДСЗ и гексаметилдисилана, что создает проблемы по ее утилизации и снижает выход целевого продукта.

Однако введение стадии обработки реакционной массы после аммонолиза ТМХС водой или водными щелочами для отделения хлористого аммония обусловлено трудностью отделения последнего фильтрацией из-за аморфности осадка и малой величины размеров кристаллов хлористого аммония (0,5-2 мкм).

Целью изобретения является: снижение трудноутилизируемых отходов производства, упрощение отделения целевого продукта от побочного продукта реакции хлористого аммония и выделение последнего в виде товарного продукта.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе получения ГМДСЗ путем аммонолиза ТМХС в органическом растворителе, с последующим отделением образовавшегося хлористого аммония, процесс ведут при отрицательной температуре, преимущественно при минус 5-10^oC, с последующим насыщением реакционной смеси аммиаком в мольном соотношении к триметилхлорсилану 1,55-2,0:1.

Предложенный способ отличается от известных тем, что процесс аммонолиза ТМХС ведут при температуре ниже 0^oC, дополнительной операцией насыщения суспензии хлористого аммония аммиаком.

Проведение процесса получения ГМДСЗ по заявленному способу позволяет при количественной конверсии исходного продукта получить осадок хлористого аммония в виде кристаллов размером 30-50 мкм, которые легко отделяются фильтрованием. Целевой продукт выделяют из фильтрата, а отфильтрованный хлористый аммоний выделяется, как товарный продукт и может быть использован, например, в синтезе нитрилтрифосфоновой кислоты или для получения препаратов для антисептической пропитки древесины.

При этом целевой продукт получают с высоким выходом 99% и содержанием основного вещества не менее 99,9% Снижение молярного соотношения аммиака, взятого для насыщения реакционной смеси ниже 1,5 моля к исходному триметилхлорсилану, снижает выход целевого продукта, повышение же молярного соотношения выше 2,0 молей экономически нецелесообразно. Предпочтительно реакцию аммонолиза и последующего насыщения реакционной смеси аммиаком вести при избыточном давлении 2,0-4,0 кПа, чтобы уменьшить расход аммиака, а в качестве растворителя использовать гексан.

Примеры осуществления способа.

Пример 1.

В реактор, снабженный мешалкой, термометром и охлаждаемый рассолом минус 20^oC, загружают 500 мл гексана, 84,86 г (0,78 г/моля) триметилхлорсилана и при перемешивании и температуре минус (8±2)^oC через барботер в течение 3-х часов подают 42 г (2,47 г-моля) аммиака. Пары непрореагировавшего аммиака и уносимые с ним продукты через обратный холодильник поступают по барботеру в параллельный реактор аммонолиза, заполненный исходными компонентами. Окончание процесса аммонолиза определяется резким падением температуры, что подтверждается и результатами анализа ГЖХ. Конверсия ТМХС - 100% А величина кристаллов хлористого аммония 1-2 мкм.

Далее в течение 2-х часов при перемешивании продолжают подачу 4,5 аммиака, поддерживая давление 2,0-4,0 кПа и температуру минус (7±2)^oC.

Величина кристаллов 30^oC50 мкм.

Полученную суспензию азотом передавливают на фильтр с фильтрующей перегородкой. Продолжительность фильтрации 15 минут, высота осадка на фильтре 400 мм. Пасту промывают 70 мл гексана и охлаждают азотом. Получают 60 г осадка хлористого аммония, содержащего 30% гексана и следовые количества гексаметилдисилазана.

Выделяющийся во время фильтрации и отжима осадка аммиак и, уносимые с ним, продукты направляются в параллельный реактор аммонолиза ТМХС. Фильтрат ректифицируют, отогнанный гексан возвращают в процесс. Получают 62,31 г целевого продукта с содержанием основного вещества 99,9% Выход 99% Примеры 2-4.

Осуществляют по примеру 1 с изменением температуры проведения процесса и мольного соотношения аммиака, подаваемого для дополнительного насыщения реакционной смеси, к исходному метилхлорсилану.

Условия проведения процесса и результаты по примерам 1-4 приведены в таблице 1.

Формула изобретения

1. Способ получения гексаметилдисилазана реакцией аммонолиза триметилхлорсилана в органическом растворителе с последующим отделением образовавшегося хлористого аммония и выделением целевого продукта из растворителя известными методами, отличающийся тем, что процесс ведут при температуре ниже 0^oС с последующим насыщением реакционной массы аммиаком при той же температуре.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут преимущественно при температуре (-5) (-10)^oС.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что для насыщения реакционной массы аммиак берут в молярном соотношении к исходному триметилхлорисилану 1,55 2,0 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1