化学化学 有机化学专业毕业论文有机化学专业毕业论文 精品论文精品论文 新型硅氢加成催化剂的新型硅氢加成催化剂的合成及应用研究合成及应用研究关键词：硅氢加成关键词：硅氢加成 硅烷偶联剂硅烷偶联剂 KarstedtKarstedt 催化剂催化剂 催化剂合成催化剂合成 有机硅化学有机硅化学摘要：有机硅化学是一门研究有机硅化合物的合成、结构、性能和用途的新兴 科学，它是除含 C、N、O、P 有机化合物以外研究最多的一种化合物。随着材料 科学研究的不断深入与拓宽，有机硅工业迅猛发展，现已形成各式产品数千种， 年产 50 多万吨，产值数十亿的大规模工业。目前，有机硅材料作为一类性能优 异的新型合成材料，广泛应用于航空航天、电子电气、纺织、轻工、建筑、机 械、医疗、食品、运输等各工业部门，已成为化工新材料中发展最快的品种之 一。 硅烷偶联剂不仅是制备硅油、硅橡胶、硅树脂的基本原料，几种基本单 体可生产出上千种有机硅产品，而且其本身就获得了广泛应用。合成有硅烷偶 联剂的重要反应-硅氢加成反应是有机硅化学中应用最广、研究最多的一个反应。 目前工业上广泛使用的催化体系为铂的配合物和负载体，但存在两个主要的缺 点：一是催化剂的使用量大，成本难以控制。二是不饱和键上连接有强吸电子 基团时不能进行有效的硅氢加成。 本论文合成了新型的：Karstedt 催化剂- -Pt-1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷催化剂，并利用此催 化剂进行了几种重要的烯丙基、环氧基硅烷偶联剂的合成研究，并对合成工艺 进行了优化。研究发现这种新型的 Karstedt 催化剂具有催化活性高、选择性强、 催化剂使用量低等显著特征，具有非常高的工业应用价值。 本论文还使用了 新的两步法工艺合成了重要有机硅单体 -氯丙基三甲氧基硅烷，其中创造性 使用的三氯化钌+助催化剂体系使目标产物得率达到了 96，超过以往文献报 道，现已进入工业开发阶段。 主要研究结果如下： 1.氮气保护下，用氯 铂酸、四甲基四乙烯基硅氧烷、碳酸氢钠、异丙醇作为原料，在不同的条件下 合成了一种新型的 Karstedt 催化剂。讨论了不同量的四甲基四乙烯基硅氧烷和 碳酸氢钠以及反应温度对催化剂铂收率及表观稳定性的影响。通过氯丙烯和三 氯氢硅的硅氢加成实验，评价了催化剂在不同用量下的催化活性，并和常用的 均相催化剂作了比较。发现在催化剂浓度 2.5-50ppm 下自制的催化剂均表现出 良好的催化活性，比常用的均相催化剂效果要好的多。 2.优化了使用甲基二 氯硅烷两步法合成 -氯丙基甲基二甲氧基硅烷的工艺。使用自制的新型 Karstedt 催化剂，在优化的条件下，第一步收率高达 85，第二步收率 95，远高于以往文献报道，现已推广至工业生产。 将 Pt-1，3，5，7-四 甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷催化剂用于催化合成 -氯丙基甲基二 氯硅烷，该催化剂表现出了优异的催化活性。助催化剂的催化活性从低到高依 次为：N，N-二甲基苯胺lt;N，N-二甲基甲酰胺lt;异辛醇lt; 乙二胺lt;三乙胺lt;三苯基膦lt;聚乙二醇 lt;C12H24Si4O4。使用 Pt-C12H24Si4O4 催化剂，并通过试验优选出该反 应的最佳工艺条件，其反应时间大大缩短，产率高达 85。 醇解合成 -氯 丙基甲基二甲氧基硅烷的阶段，选用单塔连续醇解工艺，显著优于间歇醇解工 艺。-氯丙基甲基二甲氧基硅烷的产率从高到低依次为：连续醇解gt;使 用复合溶剂的间歇醇解gt;使用单溶剂的间歇醇解gt;未使用溶剂的 间歇醇解。选用单塔连续醇解工艺，控制醇解温度 120140，负压压力是-0.04MPa，产率高达 95，远高于以往文献报道。 3.使用 Pt-1，3，5，7- 四甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷催化剂成功合成了国内尚无生产的重 要双官能团硅烷偶联剂：-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷。 在第一步 醇解合成甲基二乙氧基硅烷的阶段，探讨了乙醇滴加速度、溶剂、反应温度对 醇解工艺的影响。在使用正戊烷+二甲苯混合溶剂、反应温度 50-60条件下， 合理控制滴加速度，甲基二乙氧基硅烷的产率能达到 84.3。 第二步硅氢 加成合成 -环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷的阶段，自制的 Pt- 1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷催化剂同样表现出了优异 的催化活性。使用 Pt-C12H24Si4O4 为催化剂，其用量为 5.010-7mol，n(A G E)：n(Me(OEt)2 SiH)为 1.05：1，反应温度为 5575条件下，-环氧丙氧 基丙基甲基二乙氧基硅烷的纯度是 97，产率为 84.8，高于国外专利报道。 4.使用新工艺一步法合成了重要有机硅单体 -氯丙基三甲氧基硅烷。考察了 氯铂酸、氯铱酸和三氯化钌三种主催化剂、以及聚乙二醇、苯乙酮、N，N-二甲 基甲酰胺等 10 种助催化剂对三甲氧基硅烷和氯丙烯硅氢加成反应的催化活性， 发现三氯化钌-苯乙酮催化体系拥有最高的催化活性和选择性。使用该催化体系 在三甲氧基硅烷对氯丙烯的摩尔比为 1.4：1、反应温度为 80的优选条件下， 反应得率达到 96以上。与传统工艺相比，原料成本较低，反应产率高，催化 剂成本低廉、反应条件温和，且环境友好，更适合使用此工艺工业化生产。正文内容正文内容有机硅化学是一门研究有机硅化合物的合成、结构、性能和用途的新兴科 学，它是除含 C、N、O、P 有机化合物以外研究最多的一种化合物。随着材料科 学研究的不断深入与拓宽，有机硅工业迅猛发展，现已形成各式产品数千种， 年产 50 多万吨，产值数十亿的大规模工业。目前，有机硅材料作为一类性能优 异的新型合成材料，广泛应用于航空航天、电子电气、纺织、轻工、建筑、机 械、医疗、食品、运输等各工业部门，已成为化工新材料中发展最快的品种之 一。 硅烷偶联剂不仅是制备硅油、硅橡胶、硅树脂的基本原料，几种基本单 体可生产出上千种有机硅产品，而且其本身就获得了广泛应用。合成有硅烷偶 联剂的重要反应-硅氢加成反应是有机硅化学中应用最广、研究最多的一个反应。 目前工业上广泛使用的催化体系为铂的配合物和负载体，但存在两个主要的缺 点：一是催化剂的使用量大，成本难以控制。二是不饱和键上连接有强吸电子 基团时不能进行有效的硅氢加成。 本论文合成了新型的：Karstedt 催化剂- -Pt-1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷催化剂，并利用此催 化剂进行了几种重要的烯丙基、环氧基硅烷偶联剂的合成研究，并对合成工艺 进行了优化。研究发现这种新型的 Karstedt 催化剂具有催化活性高、选择性强、 催化剂使用量低等显著特征，具有非常高的工业应用价值。 本论文还使用了 新的两步法工艺合成了重要有机硅单体 -氯丙基三甲氧基硅烷，其中创造性 使用的三氯化钌+助催化剂体系使目标产物得率达到了 96，超过以往文献报 道，现已进入工业开发阶段。 主要研究结果如下： 1.氮气保护下，用氯 铂酸、四甲基四乙烯基硅氧烷、碳酸氢钠、异丙醇作为原料，在不同的条件下 合成了一种新型的 Karstedt 催化剂。讨论了不同量的四甲基四乙烯基硅氧烷和 碳酸氢钠以及反应温度对催化剂铂收率及表观稳定性的影响。通过氯丙烯和三 氯氢硅的硅氢加成实验，评价了催化剂在不同用量下的催化活性，并和常用的 均相催化剂作了比较。发现在催化剂浓度 2.5-50ppm 下自制的催化剂均表现出 良好的催化活性，比常用的均相催化剂效果要好的多。 2.优化了使用甲基二 氯硅烷两步法合成 -氯丙基甲基二甲氧基硅烷的工艺。使用自制的新型 Karstedt 催化剂，在优化的条件下，第一步收率高达 85，第二步收率 95，远高于以往文献报道，现已推广至工业生产。 将 Pt-1，3，5，7-四 甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷催化剂用于催化合成 -氯丙基甲基二 氯硅烷，该催化剂表现出了优异的催化活性。助催化剂的催化活性从低到高依 次为：N，N-二甲基苯胺lt;N，N-二甲基甲酰胺lt;异辛醇lt; 乙二胺lt;三乙胺lt;三苯基膦lt;聚乙二醇 lt;C12H24Si4O4。使用 Pt-C12H24Si4O4 催化剂，并通过试验优选出该反 应的最佳工艺条件，其反应时间大大缩短，产率高达 85。 醇解合成 -氯 丙基甲基二甲氧基硅烷的阶段，选用单塔连续醇解工艺，显著优于间歇醇解工 艺。-氯丙基甲基二甲氧基硅烷的产率从高到低依次为：连续醇解gt;使 用复合溶剂的间歇醇解gt;使用单溶剂的间歇醇解gt;未使用溶剂的 间歇醇解。选用单塔连续醇解工艺，控制醇解温度 120140，负压压力是 -0.04MPa，产率高达 95，远高于以往文献报道。 3.使用 Pt-1，3，5，7- 四甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷催化剂成功合成了国内尚无生产的重 要双官能团硅烷偶联剂：-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷。 在第一步 醇解合成甲基二乙氧基硅烷的阶段，探讨了乙醇滴加速度、溶剂、反应温度对醇解工艺的影响。在使用正戊烷+二甲苯混合溶剂、反应温度 50-60条件下， 合理控制滴加速度，甲基二乙氧基硅烷的产率能达到 84.3。 第二步硅氢 加成合成 -环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷的阶段，自制的 Pt- 1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷催化剂同样表现出了优异 的催化活性。使用 Pt-C12H24Si4O4 为催化剂，其用量为 5.010-7mol，n(A G E)：n(Me(OEt)2 SiH)为 1.05：1，反应温度为 5575条件下，-环氧丙氧 基丙基甲基二乙氧基硅烷的纯度是 97，产率为 84.8，高于国外专利报道。 4.使用新工艺一步法合成了重要有机硅单体 -氯丙基三甲氧基硅烷。考察了 氯铂酸、氯铱酸和三氯化钌三种主催化剂、以及聚乙二醇、苯乙酮、N，N-二甲 基甲酰胺等 10 种助催化剂对三甲氧基硅烷和氯丙烯硅氢加成反应的催化活性， 发现三氯化钌-苯乙酮催化体系拥有最高的催化活性和选择性。使用该催化体系 在三甲氧基硅烷对氯丙烯的摩尔比为 1.4：1、反应温度为 80的优选条件下， 反应得率达到 96以上。与传统工艺相比，原料成本较低，反应产率高，催化 剂成本低廉、反应条件温和，且环境友好，更适合使用此工艺工业化生产。 有机硅化学是一门研究有机硅化合物的合成、结构、性能和用途的新兴科学， 它是除含 C、N、O、P 有机化合物以外研究最多的一种化合物。随着材料科学研 究的不断深入与拓宽，有机硅工业迅猛发展，现已形成各式产品数千种，年产 50 多万吨，产值数十亿的大规模工业。目前，有机硅材料作为一类性能优异的 新型合成材料，广泛应用于航空航天、电子电气、纺织、轻工、建筑、机械、 医疗、食品、运输等各工业部门，已成为化工新材料中发展最快的品种之一。 硅烷偶联剂不仅是制备硅油、硅橡胶、硅树脂的基本原料，几种基本单体可生 产出上千种有机硅产品，而且其本身就获得了广泛应用。合成有硅烷偶联剂的 重要反应-硅氢加成反应是有机硅化学中应用最广、研究最多的一个反应。目前 工业上广泛使用的催化体系为铂的配合物和负载体，但存在两个主要的缺点： 一是催化剂的使用量大，成本难以控制。二是不饱和键上连接有强吸电子基团 时不能进行有效的硅氢加成。 本论文合成了新型的：Karstedt 催化剂-Pt- 1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四乙烯基环四硅氧烷催化剂，并利用此催化剂 进行了几种重要的烯丙基、环氧基硅烷偶联剂的合成研究，并对合成工艺进行 了优化。研究发现这种新型的 Karstedt 催化剂具有催化活性高、选择性强、催 化剂使用量低等显著特征，具有非常高的工业应用价值。 本